民勤荒漠-绿洲过渡带是我国干旱区具有独特自然地理特征的典型过渡地带,分布着大面积的白刺灌丛沙堆,对维护民勤绿洲生态环境,减少风沙危害,稳定绿洲环境起到了重要的生态作用。土壤呼吸是陆地生态系统碳循环中最大的通量之一,在区域环境变化与全球碳循环之间处于一个非常关键的过程。当前,民勤绿洲过渡带的白刺灌丛退化严重,灌丛植被分布与格局的改变势必会引起区域生态系统碳循环的改变,而其生境的脆弱性和对水分的敏感性使得当前对土壤碳释放机理的研究显得更为突出和紧迫。因此,量化白刺灌丛沙堆发育过程的分布格局,阐明不同发育阶段灌丛沙堆土壤呼吸特征及机理是全面了解荒漠-绿洲过渡带区域碳循环作用的重要而关键的一步。本研究基于野外调查观测,选择民勤绿洲荒漠过渡带雏形阶段、发育阶段、稳定阶段和活化阶段等4个不同发育阶段白刺灌丛沙堆典型样地,从白刺灌丛分布格局、植被特征等入手,通过对土壤呼吸不同时间尺度（日、月、年）的动态监测,研究灌丛沙堆发育过程的土壤呼吸时空异质性,探讨不同发育阶段灌丛沙堆土壤呼吸对水热条件的响应特征和差异性,通过数值模拟和反演评估灌丛沙堆土壤碳收支状况。本研究取得了以下主要研究结果和结论:（1）阐明了白刺灌丛沙堆发育过程中植被和沙堆形态特征间的相关关系,提取出了判定不同发育阶段灌丛沙堆的主要研究指标。白刺灌丛沙堆的整体生长状况和植被盖度均随发育的进行呈先升高后降低的态势,发育阶段植被生长状况最好,稳定阶段植被覆盖度最高,活化阶段生长状态最差,枯枝率最高。灌丛沙堆水平尺度大小与高度间的相关作用随发育阶段逐渐增强。采用指标型聚类分析方法提取出的沙堆体积（V）、植被覆盖度（C）、植被枯枝率（DR）和沙堆有无结皮（CT）等4个特征指标与白刺灌丛实地分布特征相符,累计解释率可达86%以上,可帮助进一步认识和判定灌丛沙堆所处的发育阶段。（2）明确了白刺灌丛沙堆在不同发育阶段中的空间分布格局,揭示了维持其生态格局的机理机制。各发育阶段中白刺灌丛沙堆均未表现出明显的聚集现象,总体表现为在<10m的小尺度上趋于均匀分布,在>10m或>30m的中大尺度上为随机分布;大小沙堆之间的关联性随着沙堆自身尺度的增加负向联系加强或是无关联,表明白刺灌丛群落组成和结构随发育过程的逐渐进行则越不稳定。（3）研究表明白刺灌丛在生长期（5～10月）上午8:00-11:00时段,在休眠期（11-次年4月）上午9:00-11:00时段土壤呼吸观测平均值可以很好的代表当日日均值,与24h日平均值的相对差异百分率在2.14%～8.09%之间,而在多日平均尺度上,差异相互抵消。白刺灌丛沙堆土壤呼吸速率具有明显的时空异质性:即在时间尺度上土壤呼吸速率日变化以“单峰曲线”为主,空间尺度上,灌丛沙堆不同部位的土壤呼吸速率差异性显著,并随着白刺灌丛生育期的不同沿沙堆主轴两侧来回的进行偏移。白刺灌丛的土壤呼吸变异性（CV）表现出与土壤呼吸速率相反的趋势:夏季变异性最低,冬季变异性最高,平均变异性在9.01%～25.63%之间;各发育阶段土壤呼吸CV差异明显（P<0.01）。（4）阐明了白刺灌丛沙堆不同发育阶段土壤呼吸特征及其对生态因子的响应机理。各发育阶段土壤呼吸速率年度内变化呈单峰曲线,生长季7、8月份最高而冬季最低,年均值差异显著,大小分别为稳定阶段0.48μ·mol·m^-2·s^-1>发育阶段0.43μmol·m^-2·s^-1>活化阶段0.31μmol·m^-2·s^-1>雏形阶段0.28μmol·m^-2·s^-1。白刺灌丛沙堆发育过程中表层0～20cm土壤水分对呼吸速率的贡献率均高于50%,且随着发育过程的推进两者间的相关性逐渐增强,其中活化阶段呼吸速率对水分的依赖性最强。（5）揭示了白刺灌丛沙堆植被生长状态、生物量与土壤呼吸间的关系。土壤呼吸与植被盖度、地上生物量、地表0～20cm根系生物量呈显著正相关作用（P<0.01）,尤其浅层地下根系对土壤呼吸的贡献率可达47%。白刺灌丛平均土壤呼吸Q₁₀值在1～3之间波动,其中稳定阶段最高为2.7,活化阶段最低为1.1,各发育阶段基础土壤呼吸在0.08～1之间波动。通过逐步回归模型建立的以植被盖度、土壤水分和温度三因子的最优回归方程,累计解释率可达88%以上,表明白刺灌丛沙堆土壤呼吸作用是自身植被生长状况和近地表层水分、温度共同作用的结果。（6）采用累加法估算了从单个灌丛沙堆到荒漠-绿洲过渡带生态系统的年度碳释放量,分别为:稳定阶段16.78 Kg·C·ha^-1,发育阶段14.49 Kg·C·ha^-1,活化阶段15.16 Kg·C·ha^-1,雏形阶段6.58 Kg·C·ha^-1。