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本文以三江平原常年积水型沼泽湿地为研究对象，利用涡度相关技术于2004-2006各年生长季对沼泽湿地生态系统CO2和水汽通量进行了连续观测，并结合常规气象观测系统、静态暗箱法观测系统以及光合仪观测系统的观测结果，探讨了涡度相关技术应用于三江平原湿地生态系统长期通量观测中的若干理论问题：分析了不同时间尺度下湿地生态系统净碳交换、光合及呼吸作用的时间变化特征及其环境影响机制，估算了年尺度上湿地生态系统的碳收支；研究了不同时间尺度下湿地生态系统蒸散发的时间变化特征和环境影响机制，并采用三种常用的基于过程的模型对湿地蒸散发进行了模拟，分析和评价了各模型在沼泽湿地蒸散发模拟中的适用性，通过以上研究，得出以下科学认知和结论：
(1)功率谱和协谱分析结果表明，仪器对观测通量的高频湍流信号有着良好的响应能力，能够满足实际观测要求。通过比较二次旋转法校正的通量与未校正的通量发现，旋转前后的CO2、潜热和感热通量具有高度一致性，说明观测区的地形及仪器本身的倾斜对通量观测结果没有明显影响。夜间碳通量与摩擦风速的关系以及平均值检验法的分析结果表明，夜间摩擦风速阈值取0.1 m s-1是合理的。比较生长季内涡度相关法与箱式法夜间呼吸通量的观测结果可以发现，在摩擦风速阈值以上，两种方法间的一致性较好，说明通过剔除摩擦风速阈值以下的不合理的通量数据，可以明显提高涡度相关法夜间呼吸通量的观测精度。另外，footprint模型分析结果表明，儿乎所有的最大通量贡献区都分布于沼泽湿地内。
(2)生态系统CO2净交换(NEE)具有明显的日变化和季节变化特征。5月底前后沼泽湿地由净的碳释放逐渐转变为净的碳吸收，7月份碳吸收强度最大，9月份再次发生碳汇-源转变。白天生态系统碳交换主要受光合有效辐射的影响，光合有效辐射平均可解释NEE变化的63％左右；相对湿度是除光合有效辐射外影响生态系统NEE的重要环境因素；叶面积指数对表观最大光合速率和表观暗呼吸速率也有着重要的影响。
(3)夜间生态系统呼吸从生K季初期开始逐渐增加，7、8两月生态系统呼吸作用最为旺盛；9月份以后生态系统呼吸明显逐渐减弱。生态系统呼吸主要受温度的控制，与10 cm根层土壤温度的指数相关性最好；湿地水位的变化对生态系统呼吸的影响较为微弱。分析植被不同生长阶段对生态系统呼吸的影响时发现，较之处T逐渐衰退的阶段，植被处于上升生长的阶段时生态系统呼吸作用更为旺盛。
(4)2004-2006各年生长季内生态系统NEE分别为-142，-99和-69 g Cm-2。结合其他研究中使用静态箱式法对湿地非生长季碳排放的观测结果，湿地生态系统2004-2006年全年净碳交换量分别为-83.5±25.8，-48.5±19.3和-17.5±13.9 g Cm-2，从年尺度上来讲，研究区沼泽湿地生态系统仪表现为弱的碳汇。
(5)湿地生态系统日累积蒸散发从生长季初期开始逐渐增加，在6、7月份达到最高值后逐渐F降。各年5-10月份总蒸散发分别为394，348和311 mm，相对于生态系统NEE明显的年际波动，生态系统蒸散发的年际变化较小。在各环境要素中，净辐射提供了湿地蒸散发所需的绝大部分能量，是湿地蒸散发的主要控制因子，平均可解释生长季潜热通量变化的83％；水汽压差和植被叶面积指数也对湿地蒸散发有一定的影响。
(6)利用Penman、Penman-Monteith(PM)以及Priestley-Taylor(PT)法模拟湿地生态系统蒸散发，结果表明：Penman法模拟值通常高于实测值，且模拟精度年际间变异较大，三年生长季蒸散发实测值平均占Penman模拟值的80％左右：PM法和PT法都可在较高精度上模拟湿地生态系统蒸散发.但在观测区冠层郁闭度较小的情况下，PM法模拟值通常稍低于实测值，三年生长季实测值平均为PM模拟值的120％；三种方法中，PT法模拟值与实测值间的一致性最好，各年生长季蒸散发实测值都平均占PT法模拟值的100％，且PT法形式简单，所需参数少，用于研究区生态系统蒸散发模拟具有较好的适用性。
(1)功率谱和协谱分析结果表明，仪器对观测通量的高频湍流信号有着良好的响应能力，能够满足实际观测要求。通过比较二次旋转法校正的通量与未校正的通量发现，旋转前后的CO2、潜热和感热通量具有高度一致性，说明观测区的地形及仪器本身的倾斜对通量观测结果没有明显影响。夜间碳通量与摩擦风速的关系以及平均值检验法的分析结果表明，夜间摩擦风速阈值取0.1 m s-1是合理的。比较生长季内涡度相关法与箱式法夜间呼吸通量的观测结果可以发现，在摩擦风速阈值以上，两种方法间的一致性较好，说明通过剔除摩擦风速阈值以下的不合理的通量数据，可以明显提高涡度相关法夜间呼吸通量的观测精度。另外，footprint模型分析结果表明，儿乎所有的最大通量贡献区都分布于沼泽湿地内。
(2)生态系统CO2净交换(NEE)具有明显的日变化和季节变化特征。5月底前后沼泽湿地由净的碳释放逐渐转变为净的碳吸收，7月份碳吸收强度最大，9月份再次发生碳汇-源转变。白天生态系统碳交换主要受光合有效辐射的影响，光合有效辐射平均可解释NEE变化的63％左右；相对湿度是除光合有效辐射外影响生态系统NEE的重要环境因素；叶面积指数对表观最大光合速率和表观暗呼吸速率也有着重要的影响。
(3)夜间生态系统呼吸从生K季初期开始逐渐增加，7、8两月生态系统呼吸作用最为旺盛；9月份以后生态系统呼吸明显逐渐减弱。生态系统呼吸主要受温度的控制，与10 cm根层土壤温度的指数相关性最好；湿地水位的变化对生态系统呼吸的影响较为微弱。分析植被不同生长阶段对生态系统呼吸的影响时发现，较之处T逐渐衰退的阶段，植被处于上升生长的阶段时生态系统呼吸作用更为旺盛。
(4)2004-2006各年生长季内生态系统NEE分别为-142，-99和-69 g Cm-2。结合其他研究中使用静态箱式法对湿地非生长季碳排放的观测结果，湿地生态系统2004-2006年全年净碳交换量分别为-83.5±25.8，-48.5±19.3和-17.5±13.9 g Cm-2，从年尺度上来讲，研究区沼泽湿地生态系统仪表现为弱的碳汇。
(5)湿地生态系统日累积蒸散发从生长季初期开始逐渐增加，在6、7月份达到最高值后逐渐F降。各年5-10月份总蒸散发分别为394，348和311 mm，相对于生态系统NEE明显的年际波动，生态系统蒸散发的年际变化较小。在各环境要素中，净辐射提供了湿地蒸散发所需的绝大部分能量，是湿地蒸散发的主要控制因子，平均可解释生长季潜热通量变化的83％；水汽压差和植被叶面积指数也对湿地蒸散发有一定的影响。
(6)利用Penman、Penman-Monteith(PM)以及Priestley-Taylor(PT)法模拟湿地生态系统蒸散发，结果表明：Penman法模拟值通常高于实测值，且模拟精度年际间变异较大，三年生长季蒸散发实测值平均占Penman模拟值的80％左右：PM法和PT法都可在较高精度上模拟湿地生态系统蒸散发.但在观测区冠层郁闭度较小的情况下，PM法模拟值通常稍低于实测值，三年生长季实测值平均为PM模拟值的120％；三种方法中，PT法模拟值与实测值间的一致性最好，各年生长季蒸散发实测值都平均占PT法模拟值的100％，且PT法形式简单，所需参数少，用于研究区生态系统蒸散发模拟具有较好的适用性。