陆地生态系统碳收支及其循环过程的研究一直都是全球变化研究中的热点问题。草地生态系统是全球分布最广的生态系统类型之一，它的碳收支状况对全球碳核算起着重要的作用。青藏高原平均海拔4000m以上，是对全球变化响应敏感的地区。高原地区草地面积约占48％，开展对青藏高原各种典型草地生态系统CO2通量时空变化特征的研究，对于探明高寒草地生态系统的碳源汇状况、碳循环过程具有重要意义。　　本文依托中国科学院青藏高原研究所纳木错圈层相互作用综合观测研究站（以下简称纳木错站，英文简称NAMORS）、阿里荒漠环境综合观测研究站（以下简称阿里站，英文简称NASDE）和中国科学院寒区旱区环境与工程研究所那曲高寒气候环境观测研究站（以下简称那曲站，英文简称NaPlaCE），基于涡动相关技术对高寒草原、荒漠草原、高寒草甸生态系统的CO2通量进行长期连续观测，对观测数据进行了严格的质量控制和质量评价，分析了CO2通量的日变化、季节变化和年变化特征及其影响因子，并利用陆面过程模式CLM对青藏高原生态系统初级生产力的空间分布进行了初步模拟，获得了以下研究结果:　　1.高寒草原、高寒草甸和高寒荒漠草地的CO2通量存在相似的日变化、季节变化特征。生长季节6～9月，CO2通量呈现单谷的吸收模式，三种草地月平均的CO2日最大吸收速率分别为-3.9、-5.3、-3.7μmol m-2 s-1，高寒草甸明显要高于其他两种草地类型。这三种草地生态系统在生长季表现为明显的碳汇，在生长季6～9月份，这三种草原碳吸收量由高到低分别为高寒草甸(123.34 gCm-2)＞荒漠草原(105.66gCm-2)＞高寒草原(58.54 g C m-2)。但是从全年来看，纳木错高寒草原为弱小的碳源，2008和2009年碳排放量分别为23.2和38.3 g C m-2;而高寒草甸生态系统为明显的碳汇，年吸收量为41.3 g C m-2，但碳吸收量明显少于高原东部海拔相对较低的草地和纬度相近的平原地区的草地生态系统。　　2.纳木错高寒草原生态系统日累积NEE与地上生物量(AGB)有着明显的线性关系，2007年生长季这种线性关系为NEE=(-0.005±0.0018)×AGB+(0.1230±0.1752)，R2=0.54;2008年生长季NEE=(-0.0073±0.0027)×AGB+(0.0533±0.2049)，R2=0.52。超过50％的NEE日累积量的变化可以由地上生物量的变化来解释，与世界其他草地研究结果一致。从生态系统呼吸作用(RE)与总初级生产力(GPP)的日累积量来看，两者有着非常好的相关关系，这三种草地生长季，GPP可以解释50％以上的RE的变化。在降水较为充沛的年份，生长季的光合作用明显主导着呼吸作用(R2＞0.73)。全年RE占GPP的比重较高，这表明生态系统通过光合作用固定的碳，大部分通过呼吸作用消耗掉。　　3.利用Michalis-Menten光响应方程，拟合得到高寒草原、高寒草甸、荒漠草原三种草地的生长旺盛期的表观初始光能利用效率(α)分别为-0.0370、-0.0255、-0.010μmol CO2·μmol-1 photons。阿里荒漠草原在生长季各月，NEE主要受到光合有效辐射(PAR)控制（生长季各月R2在0.63以上）。高寒草原NEE则受到在土壤水分和PAR的共同影响，在土壤水分适宜时，NEE和光合有效辐射(PAR)有较好的直角双曲线关系，表观光量子效率α可以达到0.0370μmolCO2·μmol-1 photons。当土壤含水量较低时，α绝对值也明显减小，且NEE和光合有效辐射的关系也变得不显著。有云情况时，生态系统碳吸收增加的并不明显。　　4.草地生态系统的呼吸作用同时受到温度和土壤水分的影响。高寒草原和高寒草甸的温度敏感性Q10值均高于2.0，表明高寒草地生态系统对未来气候变暖的敏感性。高寒草原的Q10值随着土壤水分的降低而减小，表明土壤水分调节高寒草原CO2排放过程，旱季不利于其排放，并降低温度敏感性。　　5.那曲高寒草甸生长季昼夜温差与NEE呈负相关关系，NEE=-0.16±0.04（Tmax-Tmin）-2.62±0.49，R2=0.14，P＜0.001，这表明昼夜温差大有利于该草地生态系统的碳累积;而其他两个站草地昼夜温差和碳累积没有明显的关系。　　6.对高寒草原来说，雨季来的较早且降水比较丰沛的年份，生长季碳吸收量要明显高于降水较少年份。降水的季节分配和年际变化对草地生态系统的碳收支状况有着重要的影响。生长季末期的降水会提高生态系统的呼吸作用，消耗固定的碳，对生态系统碳收支有重要影响。　　7.利用CLM模拟青藏高原区域的GPP时空分布，并与MODIS的GPP产品进行对比，发现CLM明显低估了该地区生态系统的GPP。