全球变化剧烈地影响着陆地生态系统的生物地球化学循环。作为地球表面最重要的生态系统之一，草原覆盖了全球陆地植被面积的40％，碳(C)储量约占土壤总碳库的12％，但是人们对草原系统在全球变化背景下的动态依然缺乏认识。本论文以我国北方广泛分布的温带典型草原为研究对象，利用野外控制试验和数据挖掘整合的研究手段，初步探讨了全球变化背景下内蒙古温带典型草原生态系统C库和C循环对不同碳输入方式的响应机制。　　植物光合产物向地下的分配和地上凋落物分解是土壤C两个最主要的来源，但是对于这两种来源如何影响土壤C库和C循环并不清楚，这限制了人们预测陆地生态系统C循环对于全球气候变化的响应和反馈。本研究所在平台由万师强教授建立，受国家自然科学基金委员会面上项目(30870440)资助，是我国首个在草原生态系统中开展的同时研究两种土壤C输入方式的控制实验。我们利用割草与凋落物处理（添加和去除）改变C输入的途径和数量，通过为期四年(2006-2009)的实验观察温带草原C库各个组分（微生物生物量、总有机C、植物地上和地下生物量）及C循环（土壤呼吸、生态系统气体交换）的变化，区分和量化根系分泌和凋落物分解这两种C输入方式对草原C库和循环的相对贡献和影响。同时通过与全球范围内135个森林C输入实验进行数据整合分析和比较，首次揭示出全球变化背景下温带典型草原生态系统对改变C输入方式的独特响应机制，为预测C循环未来动态以及对全球气候变化的反馈提供参数估计和模型校正和验证。主要结论如下:　　(1)在中国温带典型草原，根际呼吸占土壤总呼吸的40.2％至76.9％，说明根际呼吸的变异是导致我国温带典型草原土壤呼吸变异的重要原因。水分是调节温带典型草原土壤呼吸的重要因子，其中根际呼吸在四个生长季中的变异与降水量相吻合，说明降雨量在这个系统中决定了年际间根际呼吸的大小，从而对土壤总呼吸产生重要影响。根际呼吸的Q10值(3.38)大于土壤有机质分解驱动的呼吸的Q10值(2.15)，说明根际呼吸对温度增加的响应敏感性可能大于土壤有机质分解引起的呼吸，以上结果暗示在全球变暖的背景下，随着植物光合产物向地下分配量的增加，草原土壤C固持的能力可能会降低。　　(2)植物光合产物对土壤呼吸的影响受环境因子和底物供给的多重调节。虽然在实验期间(2006-2009)环境因子和底物供给对植物光合产物改变的响应并不一致，但去除植物仍然显著降低了土壤呼吸，说明根系分泌物作为底物C源对土壤呼吸的调控起主导作用。凋落物层作为C源直接影响土壤呼吸的过程非常缓慢，而主要通过改变土壤微气候和植物生长间接调控土壤呼吸。　　(3)与植物光合产物处理对土壤呼吸在2006-2009年生长季中的一致性影响不同，凋落物处理在前两年和后两年中对土壤呼吸的影响呈相反趋势。土壤呼吸对凋落物的变化在时间上的差异性响应，是由于在降水量显著差异的四个生长季中，凋落物处理对凋落物分解速率、土壤含水量、ANPP、BNPP和微生物生物量碳(MBC)的影响各不相同。研究结果表明，土壤呼吸响应的时间格局是生物与非生物因子共同调节的结果。　　(4)在2006年至2009年，作为微生物底物C的供给者，阻断根分泌显著降低了MBC，其年际间的变化规律与降水量一致。添加凋落物对MBC的刺激作用仅表现在较湿润的2006年和2008年。添加凋落物而增加的MBC，弥补了因激发效应造成的多余土壤有机碳(SOC)分解。从而使四个生长季中SOC都没有显著变化。　　(5)添加凋落物显著降低了生态系统总初级生产力(GEP)但未改变生态系统总呼吸(ER)，从而对生态系统净CO2交换(NEE)表现为负效应。降雨量决定了我国温带典型草原年际间生态系统水平C交换量的大小。尽管干旱事件会降低生态系统生产力，但不能改变该生态系统NEE对地上凋落物变化的响应。植物群落动态对生态系统水平C循环对凋落物变化的响应产生重要的调节作用。　　(6)在2006-2009年四个生长季中，凋落物变化对植物群落总盖度没有产生显著影响，但凋落物对不同功能型植物产生了不同的影响趋势，即增加了多年生禾草（以克氏针茅为代表）在群落中的比例而使多年生杂类草和灌木（以冷蒿为代表）在群落中的比例下降。说明从长期角度看，气候变化导致的凋落物变化将对我国温带典型草原群落组成产生重要的影响。　　(7)温带典型草原与森林生态系统C库响应的比较:温带典型草原的MBC受更多生物和非生物因子共同调控，而森林生态系统中MBC只受C源输入的直接影响;温带典型草原SOC对C输入的响应不如森林生态系统敏感，这可能是由于森林生态系统中额外的C引发的激发效应比温带草原更强。　　C循环响应的比较:温带典型草原土壤呼吸的变异主要由根际呼吸的变异导致，而森林生态系统中土壤呼吸的变异主要是由土壤微生物产生的异养呼吸的变异导致;凋落物去除和根系去除对土壤呼吸，微生物生物量的影响在两者之间没有显著差别。无论森林还是草原，凋落物去除、根系去除、凋落物和根系同时去除对土壤呼吸的影响都具有明显的时间格局。