土壤呼吸不仅是导致全球气候变化的关键性生态学过程，而且在陆地生态系统碳循环过程中具有极其重要的作用。黄土高原沟壑区地形复杂，土地覆盖多样。研究不同土地利用条件下土壤呼吸变化规律是准确估计黄土区碳循环的基础。以中国科学院长武黄土高原农业生态试验站为研究基地，针对退耕人工林地、退耕草地，利用Li-8100系统（Li-COR,Lincoln,NE,USA）监测土壤呼吸动态变化、并同时测定了土壤温度、土壤水分变化，研究了退耕还林还草条件下，黄土高原沟壑区农地、草地、林地土壤呼吸变化及其与土壤水分、温度的关系，重点回答以下科学问题：刺槐人工林地表凋落物对土壤呼吸的贡献？退耕还草是否导致土壤呼吸的改变？退耕还林还草条件下非生物因素（水分、温度）的变化是否影响土壤呼吸？主要获得以下结果：地表凋落物积累影响土壤呼吸及其陆地生态系统碳蓄积添加或去除凋落物显著影响土壤呼吸（p=0.091–0.099），与对照（CK）的土壤呼吸速率(3.23μmolm^-2s^-1)相比，添加凋落物（DL）使土壤呼吸速率增加26%，去除凋落物使土壤呼吸速率减少22%。NL、CK和DL的累积土壤呼吸分别为631、787和973gCm^-2year^-1。地表凋落物对土壤呼吸年平均贡献量为20%。刺槐人工林地表凋落物的输入量为213gCm^-2year^-1，大于凋落物引起的呼吸量156gCm^-2year^-1。因此，在黄土区通过植被恢复治理水土流失过程中，随着地表凋落物的积累，林地生态系统的碳汇功能将逐步得到加强。相似条件下土地利用方式变化影响土壤呼吸土壤呼吸速率因土地利用方式的改变而发生了显著的变化。整个试验期间，草地土壤呼吸速率较农田提高了24%（p<0.05）。农田土壤呼吸速率平均值1.35μmol·（m2·s）^-1；草地土壤呼吸速率平均值1.67μmol·（m2·s）^-1。2011年，农田和草地累积土壤呼吸分别为413g·m^-2和517g·m^-2，草地比农田提高了25%。本研究表明，两个生态系统中，土壤水分（0⁵cm）与土壤呼吸无显著相关关系；土壤温度是土壤呼吸变化的重要驱动因素。协方差分析（ANCOVA）表明，草地和农田生态系统中土壤呼吸对土壤温度的响应存在本质差异。环境变化（水分、温度）对土壤呼吸的影响在林地生态系统中，试验期间各处理平均土壤温度高低趋势为DL>NL>CK，但差异不显著（p=0.48）。与土壤温度变化相似，试验期间各处理土壤水分随时间逐渐升高，各处理土壤水分平均值差异显著（p<0.01）。DL，NL和CK处理土壤呼吸速率与土壤温度呈显著的指数关系（R2=0.81–0.90，p<0.0001），但与土壤水分的关系不明显。NL、CK和DL的Q10依次为1.92、2.29和2.31。相关性分析表明，各测定日地表凋落物贡献与土壤温度（r=0.54，p<0.05）或土壤水分关系显著（r=0.68,p<0.05）。在农田和草地生态系统中，试验期间，农田与草地的土壤温度差异显著，草地平均土壤温度（14.9℃）较农田（12.4）高2.5℃（p<0.05）。农田平均土壤水分含量农田15.5%，草地14.4%,二者的差异并不显著。农田和草地生态系统土壤温度与土壤呼吸均呈显著的指数关系（p<0.0001）。但农田和草地生态系统中土壤呼吸对温度响应存在本质差异（α=0.05），农田土壤呼吸的温度敏感性（Q10）（2.13）高于草地（1.81）。农田与草地的土壤温度差异能够解释两种土地利用方式导致的土壤呼吸差异,但土壤水分与土壤呼吸无显著相关关系，土地利用方式间土壤水分变化不能解释农田与草地条件下土壤呼吸的显著差异。