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本文基于涡度相关法和密闭箱法，系统研究了华北平原农田生态系统CO2、CH4和N2O交换规律及其与生物环境因子的关系，并探讨了用涡度相关法和密闭箱法测定农田CO2通量差异的原因，结果如下：
⑴通过比较发现，白天密闭箱法测定的农田CO2通量(Fc)低于涡度相关法的测定值(Fe)。白天平均Fe/Fc麦田为1.52，玉米田为1.18。夜间箱法测定的麦田CO2通量大于涡度相关法的观测结果，Fe/Fc平均为0.86。Fe/Fc随摩擦风速增加而增加，当摩擦风速大于0.25m s-1.时，Fc/Fc趋近于1，涡度相关法和密闭箱法测定结果趋于一致。
⑵基于涡度相关法观测，发现夜间净碳交换量(NEE)与0～10 cm地温呈明显的指数关系，两年度(2002年11月～2003年10月和2003年11月～2004年10月)的Q10分别为2.94和2.40。通过模拟计算得到总初级生产力(GPP)和生态系统呼吸(Rec)。冬小麦、夏玉米GPP的光响应曲线均符合直角双曲线方程。玉米季平均最大光合速率(Amax)与表观初始光能利用率(α)大于麦季。冬小麦α值随LAI增加而增大。农田NEE日变化在4～5月和8～9月较明显。农田NEE，GPP和Rec呈明显的季节变化。麦田和玉米田的最大碳吸收量分别出现在4～5月和8月中旬，和GPP最大值出现时间一致。冬小麦和夏玉米主要生长季(3～5月和7～9月)的NEE由GPP支配。GPP主要受PAR和LAI影响。温度对GPP的影响在早春较为明显。7月Rec达到全年最大，R和GPP对NEE的贡献相当。其余月份NEE以Rec为主，温度成为NEE的主要控制因子。从生长季NEE总量看，两年度的麦季分别为-77.6和-152.2 gC m-2 a-1，玉米季分别为-120.1和-165.6 gC m-2 a-1。两年度冬小麦/夏玉米轮作田的年均NEE分别为-197.6和-317.9 gC m-2a-1，表明华北平原农田是大气CO2的汇。
⑶基于密闭箱法观测，发现土壤呼吸(Rs)和冠层呼吸(Rc)分别随5 cm地温和气温升高呈指数增长，2003和2004年Rs的Q10值分别为2.59和2.01，Rc的Q10值分别为2.97和1.70。单位叶面积冠层光合速率的光响应曲线均符合直角双曲线方程。Rs和Rc日变化、季节变化明显。在大豆生长季，Rs和Rc最大值出现在大豆结荚/鼓粒期(8月下旬/9月初)。在大豆开花前和成熟期，生态系统呼吸以土壤呼吸为主；开花到鼓粒期，冠层呼吸在生态系统呼吸占主导地位。2003、2004年大豆生长季内土壤呼吸总量分别为488.2、298.2 gC m.2，冠层呼吸分别为574.4、419.7 gC m-，生态系统呼吸分别为1062.6、717.9 gC m-2，GPP分别为1213.0、1660.3 gC m-2，NEE分别为-597.6、-495.1 gC m-2，大豆田具有明显的碳汇作用。
⑷基于密闭箱法观测，发现麦田CH4通量日变化和季节变化不明显。小麦生长前期CH4通量变化较平缓；主要生长季CH4通量波动剧烈。主要生长季CH4通量波动幅度增大与土壤水分升高有关。最大CH4吸收量多出现在4月或5月。光照对麦田甲烷平均通量影响不大。但麦田甲烷通量只在光照下才下显著受生物物理因子影响。在白天，当土壤水分较低(SWC＜0.15)或较高(SWC＞0.25)时，麦田甲烷吸收量与地温分别成正比(P＜0.01)或反比(P＜0.05)；土壤水分适中时(0.15＜SWC＜0.25)，麦田甲烷吸收量随地温增加先增后降(P＜0.05)，麦田吸收、氧化甲烷的最佳温度约为20℃。土壤水分适中时，白天麦田CH4吸收量与叶面积指数呈正比(P＜0.01)，表明小麦植株明显促进麦田甲烷吸收；但土壤水分较低或较高时二者关系不明显。考虑植物及光照影响后，2003～2008年主要生长季麦田平均甲烷通量范围在-168到-571μgCH4 m-2 d-1，平均为-387μgCH4 m.2 d-1，年际波动较大。考虑植株但忽略光照影响麦田甲烷通量将被低估6.5％；而不考虑植物影响只测土壤麦田甲烷通量将被低估35.8%。
⑸基于密闭箱法观测，发现棉花、夏玉米田土壤和植株的N2O通量季节变化主要受施肥影响。夏大豆田未施肥，其土壤N2O通量季节变化主要受温度控制。土壤N2O排放随温度增加呈指数增长，其Q10值为2.91。光照对棉花、玉米和大豆植株N2O季节平均通量影响不大。但去除施肥影响后，光照下棉花植株N2O背景通量与LAI、辐射、土壤温度、土壤水分、土壤NO3--N和NH4+-N含量显著相关，无光时没有上述相关关系。棉花植株在光照弱时排放N2O多；光照强时排放N2O少，甚至吸收N2O。棉花植株吸收N2O一般发生在土壤较干、NO3--N含量较高而NH4+-N含量较低的时候。由于未发现土壤明显吸收N2O，我们推测植物吸收的N2O可能并非源于土壤中过度的反硝化作用，而是生物固氮作用所致。棉花植株的N2O背景通量与地温显著相关，与箱内气温无关，表明棉花植株产生与消耗N2O可能主要在根部和根际土壤进行。大豆植株N2O通量对外界环境因子变化不敏感，而只与LAI显著相关，有无光照皆如此。当LAI接近最大时，棉花和大豆植株均由排放转而吸收N2O，最大分别达到-180.2和-48.1μgN2O m.2 h-1。观测期间棉花、夏玉米和夏大豆田土壤N2O平均通量分别为400.9和84.6和70.3μgN2O m-2 h-1。棉花和大豆植株N2O平均通量分别为53.6和4.7μgN2O m-2 h-1。无论施肥与否，只测土壤而忽略植株，将使棉花田和大豆田N2O排放分别低估11.8%和6.2%。