水库生态系统对二氧化碳排放有重要贡献。然而,由于水库类型多样以及缺乏高时间分辨率的监测,全球水库二氧化碳排放的估算仍然存在很大的不确定性。本研究以黄土高原小型水库为研究对象,采用Li-850静态箱法,于2019年3月、5月、7月、8月和10月,对南沟水库水体CO₂分压（pCO₂）和水-气界面CO₂逸出（FCO₂）分别进行了5天200次昼夜监测,同时测定了各种水体理化指标,在对FCO₂进行量化的基础上,着重对比了水体pCO₂、FCO₂的时空变化特征及昼夜差异,系统分析了水体pCO₂、FCO₂的影响因素,揭示水库与大气之间的“源”“汇”关系,本研究的主要结论如下:（1）南沟水库各种水环境因子pH、叶绿素（Chl a）、溶解氧（DO）、溶解有机碳（DOC）、溶解无机碳（DIC）、水温等具有明显的季节变化特征。水体总体呈弱碱性。Chl a、DO、DIC、水温等均随季节变化较大,水体DIC含量极高。pH、DO、水温都呈现昼升夜降的变化规律;空间变化上,各水环境因子在水平分布上差异不大,pH、DO、DOC随深度增加而减小,DOC变化幅度较小,其它因子随深度增加无明显变化。（2）南沟水库pCO₂季节变化特征明显。3月融冰期最高,为3248±594μatm;5月最低,为1249±141μatm,7、8月有所上升,分别为2284±312μatm、2431±369μatm;10月pCO₂较7、8月有所回落,平均值为1698±265μatm。昼夜变化上,pCO₂表现出明显的日变化模式,白天（9时至18时）降低,夜间（21时至6时）增加。3、5、7、10月份pCO₂昼夜均值无显著性差异（p>0.05）。空间上看,pCO₂水平分布坝尾（D4）、坝前（D1）差异性显著,底层水与表层水pCO₂关系随月份表现出不同变化。（3）整个无冰期水体pCO₂与pH、水温、Chl a呈显著负相关,与DIC、DOC呈显著正相关。水库水体pCO₂受碳酸盐体系（DIC、pH）影响最大,相关系数达0.76、-0.67,表明流域内富含碳酸钙的土壤受强烈化学风化和侵蚀作用,以及水库水体的强蒸发作用导致水体DIC含量浓缩,从而造成高pCO₂。光合作用与DOC的影响居于次要地位;不同月份控制水体pCO₂变化的水环境因子不同,充分说明了不同水环境因子之间以及与pCO₂的相互作用关系。（4）南沟水库CO₂逸出量的时空变化特征明显。5月(340±105 g·m^-2·yr^-1)>7月(284±54 g·m^-2·yr^-1)>3月(270±80 g·m^-2·yr^-1)>8月(252±106 g·m^-2·yr^-1)>10月(208±50g·m^-2·yr^-1)。3月融冰期水体CO₂逸出量与水库月均CO₂逸出量(270.8 g·m^-2·yr^-1)基本接近,主要是由于冰下积累释放的原因。日观测中,CO₂逸出量从9时至18时处于较低水平,21时至次日的6时,处于较高水平。白天CO₂逸出量低于夜间CO₂逸出量,3、7、8月昼夜CO₂排放量具有显著差异（p<0.05）。FCO₂水平变化明显,主要受采样期间风速的影响。（5）全年来看,水温、风速和溶解有机碳是影响CO₂逸出量季节变化的主要因素,具有显著正相关。不同月份内,不同环境因子与CO₂排放的相关性各不相同,表明南沟水库CO₂排放影响因素的复杂性。将高时间分辨率采样方式与午后低时间分辨率采样作对比发现,若仅使用午后采样方式对水库CO₂排放量进行估算,则实际每月CO₂排放量将被低估18-32%。（6）南沟水库水-气界面年CO₂排放范围为101-838 g·m^-2·yr^-1,与世界其它地区水库进行比较,由于可分解有机碳量、库龄、人为活动、温度的不同,南沟水库CO₂排放在温带、亚热带水库中处于中等水平,但远低于热带水库。