全球气候变暖是科学界讨论的热点问题，而土壤温室气体排放失衡是造成全球气候变暖最重要的原因;在广袤的荒漠生态系统，土壤温室气体排放发生微弱的变化，都将可能对气候变化产生深远的影响。温带荒漠是全球最为脆弱的陆地生态系统之一，对降水格局改变、气候变暖和大气氮沉降升高的响应十分敏感，这将深刻影响荒漠系统土壤温室气体的排放。然而，由于荒漠土壤碳储量较低，关于土壤温室气体排放的研究一直缺乏足够的重视和系统的研究。　　本研究自2014年6月至2017年10月，以中国科学院新疆阜康荒漠生态国家野外科学观测研究站为试验平台，利用静态箱.气相色谱法，在古尔班通古特沙漠沙质荒漠典型区域，开展了增加降水、增温和氮沉降升高的多因子控制实验，研究温带沙质荒漠土壤主要温室气体(CO2，CH4和N2O)通量对增加降水、气候变暖和氮沉降升高的响应特征与驱动机制，为IPCC准确评估干旱区温室气体排放清单和荒漠生态系统稳定性提供重要的数据支撑和理论依据。本研究的主要结果如下:　　(1)温带沙质荒漠土壤呼吸，CH4和N2O通量对降水事件的响应具有十分快速且短暂的特征，正如5mm降水事件对CO2，CH4和N2O三种温室气体通量的影响也仅能持续2-3天，这主要归因于土壤表层0-5cm处水分的迅速变化。　　(2)温带沙质荒漠是大气N2O一个微弱的源，每年平均向大气中排放0.13kg N2O-N ha-1，生长季和非生长季土壤N2O排放量分别占全年排放量的57.5和42.5％。氮沉降增加30或60kg N ha-1yr-1显著促进N2O排放55-132.5％;但是增加降水和增温并没有显著改变N2O年通量，尽管增加降水偶尔出现N20排放峰，这可能主要受土壤氮素的限制。土壤N2O排放与土壤温度、土壤湿度和土壤铵态氮含量具有显著相关性，但结构方程模型发现土壤铵态氮含量是控制N2O排放最重要的影响因素。　　(3)温带沙质荒漠土壤是大气CH4-个微弱的汇，每年从大气中吸收0.83kgCH4-C ha-1。这主要被含有pmoA功能基因的微生物（甲烷氧化菌群）的所氧化。增加30％降水和适量氮沉降(30kgN ha-1yr-1)分别显著的增加土壤CH4的汇高达62.3和52.6％，但是高氮沉降量(60kgN ha-1yr-1)并无显著的影响;相反，增温每年减少CH4吸收1.61％。然而，在极端干旱或者极端降水事件后，增温对土壤CH4吸收的影响是变化的，这主要取决于土壤湿度的变化。CH4吸收对降水、增温和氮沉降的交互效应的响应显著的低于任何单因素效应。CH4吸收与土壤可溶性有机碳(DOC)，土壤湿度和短命植物地上生物量显著正相关，但是与土壤温度显著负相关。冗余分析的结果表明，土壤CH4吸收主要受土壤底物浓度的控制，主要是土壤可溶性有机碳的影响，而受环境因素和生物因素影响较低。　　(4)温带沙质荒漠生态系统是大气CO2不可忽视的汇，每年从大气中固持176±43.51kg CO2-C ha-1，增加降水和氮沉降显著的增强荒漠生态系统的碳汇，这主要是增加了短命植物和梭梭的固碳量。增加降水和氮沉降显著促进土壤呼吸，但是增温减少土壤呼吸，这主要取决于表层土壤湿度的变化，且土壤呼吸对增加降水和氮沉降以及增温其交互效应的影响显著的低于任何单因素的影响，并且发现降水和高量氮沉降的交互效应减少土壤呼吸4.25％。非线性回归分析表明，土壤呼吸与土壤温度、土壤湿度和土壤铵态氮含量呈现单峰变化趋势。但是从结构方程模型的结果发现，土壤温度是控制土壤呼吸最重要的因素。总之，土壤呼吸年际变化主要取决于短命植物生产力的变化，而日变化主要受土壤温度的控制。　　(5)初步发现温带沙质荒漠生态系统是大气主要温室气体(CO2，CH4和N2O)一个重要的汇，每年从大气吸收的当量二氧化碳(eCO2)为623±163kg ha-1。增加降水和大气氮沉降显著增强荒漠生态系统温室气体的汇，但是长期的气候变暖将削弱温室气体的汇功能，且降水、温度和氮沉降升高的交互效应的影响低于单因素的独立效应。　　综上表明，温带沙质荒漠土壤呼吸，CH4和N2O通量对降水、温度和氮沉降升高的响应十分敏感，并且该荒漠生态系统是大气主要温室气体重要的汇，增加降水和氮沉降显著的增强该温室气体汇的功能，这将对气候变化产生正反馈效应，对减缓气候变暖具有重要的意义。然而，值得警惕的是长期的气候变暖和全球变化多因素交互效应对于该区域温室气体汇的影响并不显著。