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研究黄土高原旱作麦田生态系统CO2通量时空变化特征及其环境响应机制，对于探明旱区农田生态系统的碳循环过程，构建气候变化对农业生产影响的综合评估模型具有重要意义。本文基于涡度相关技术对黄土高原旱作麦田生态系统2008～2009和2009～2010冬小麦生育年的CO2通量进行长期连续观测，主要结论如下：1. CO2通量数据质量分析非稳态测试和湍流积分统计性检验的结果表明观测数据的质量比较可靠。功率谱分析和协谱分析的结果显示长武站的涡度相关系统对湍流信号在高频段的响应能力可以满足本研究的观测要求。能量平衡闭合分析的结果显示能量平衡闭合程度较好，2008～2009和2009～2010冬小麦生育年和生长季的能量平衡闭合率（斜率）分别为0.83、0.80和0.93、0.91。通量贡献区分析结果显示观测数据主要来源于研究所关注的区域（目标区）。在冬小麦生长盛期，白天约有90%的涡度相关数据来源于目标区，而夜间约有77%的涡度相关数据来源于目标区。数据质量评价的结果表明，在研究期内涡度相关系统运行状况良好，观测数据的质量比较可靠。2. CO2通量的日、季节和年变化特征（1）CO2通量的日变化特征。从返青期到灌浆期CO2通量的日变化基本上呈“U”型曲线。最大CO2净吸收峰值出现在2008～2009的抽穗期(-0.65±0.02mg CO2m-2s-1)和2009～2010的拔节期(-0.51±0.02mg CO2m-2s-1)。最大CO2释放峰值同样出现在2008～2009的抽穗期(0.18±0.01mg CO2m-2s-1)和2009～2010的拔节期(0.16±0.01mgCO2m-2s-1)。（2）CO2通量的季节变化特征。冬小麦生长季的净生态系统CO2交换量（NEE）曲线呈现初期变幅小，中期迅速下降，后期逐步上升的变化趋势。最大日均NEE（绝对值）出现在2008～2009的抽穗期(-5.26±0.10g C m-2d-1)和2009～2010的拔节期(-5.68±0.11g C m-2d-1)，最大日均生态系统总初级生产力（GPP）也出现在这一时期，最大值日均生态系统呼吸通量(Reco)则出现在生长季中后期。总体上，2008～2009和2009～2010冬小麦生长季的NEE总量分别为-263.2±13.8和-218.9±11.5g C m-2d-1，这表明在冬小麦生长季该生态系统具有较强的碳汇潜力，但是当考虑收获后冬小麦籽粒中的含碳量后，该麦田生态系统由强碳汇转变为弱碳汇(-65.4～-36.2g C m-2)。（3）CO2通量的年变化。2008～2009和2009～2010生育年的NEE总值分别为-71.6±5.7和-65.3±5.3g C m-2s-1。夏季休闲期对年碳收支的影响不可忽视，该时期麦田生态系统表现为一个强碳源。两个夏季休闲期的累积Reco削减了约25%～30%的生长季固碳量。考虑到影响年碳平衡的内部和外部因素，本文建议采取两方面措施来提高黄土高原旱作农田生态系统的固碳能力。3. CO2通量的环境响应机制（1）CO2通量对气象因子的响应。在冬小麦生长中期（返青期至灌浆期），光合有效辐射（PAR）和NEE的回归系数（R2）的范围为0.72～0.89。而且，在不同的气温（Ta）和饱和水汽压差（VPD）等级下，白天NEE的变化趋势存在差异。当15＜Ta＜25℃时，白天CO2净吸收速率随着Ta上升进入稳定增长阶段，而当Ta超过30℃时，CO2净吸收速率明显下降；当0＜VPD＜1kPa时，白天CO2净吸收速率随着VPD的增大而增加，而当VPD超过2kPa时，CO2净吸收速率开始下降。（2）CO2通量对土壤因子的响应。一方面，除越冬期、灌浆期和成熟期外，其他生育期和夏季休闲期麦田生态系统呼吸对土壤温度（Ts）的变化反应较为敏感。另一方面，在冬小麦生长盛期（拔节期至灌浆期），在不同土壤水分条件下，白天NEE和PAR、夜间Reco和Ts的相关关系存在差异。当土壤含水量（SWC）在0.15和0.21m3m-3之间时，NEE-PAR、Reco-Ts的相关性最高。4. CO2通量对降水的响应机制（1）在冬小麦生长季麦田生态系统CO2通量对有效降水（日降水量＞5mm）反应敏感。从返青期到灌浆期，在有效降水后1～3天，日最大30min Reco较雨前增加了约70%～630%。这种“脉冲式”响应的原因可以归结为：物理替代效应、有机质矿化机制、微生物对干旱胁迫的反应机制。然而，在夏季休闲期，强降水事件（日降水量＞40mm）和连续降水事件（降水天数＞4天）使雨后1～2天的日Reco值明显低于雨前水平。（2）雨前土壤含水量的影响。在冬小麦生长中后期，雨前土壤含水量（SWC）解释了约40%～42%的Reco变化，而降水量解释了约25%～27%的Reco变化。而在夏季休闲期，前者解释了约50%～63%的Reco变化，而后者与Reco基本无相关性。因此，对于旱作麦田生态系统而言，雨前土壤含水量对雨后Reco的变化的影响力要高于降水量。综上所述，黄土高原旱作麦田生态系统具有较强的固碳能力，CO2通量表现出明显的日、季节和年变化特征。CO2通量受到气象因子、土壤因子以及降水事件等环境因子的综合影响表现出复杂的响应机制。本文的研究结论为探明黄土高原旱作农田生态系统碳循环过程，构建碳减排技术体系提供理论参考和技术支持。