工业革命以来，大气二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)等温室气体浓度增加导致全球变暖，土地利用变化过程排放的温室气体占到了人为排放源的近三分之一，土地利用变化改变生态系统生物地球化学循环过程并剧烈影响大气中温室气体的浓度。农业生产是土地利用变化最大的驱动力，在一系列土地利用变化类型中，草地开垦为农田的过程最为剧烈，开垦对草地生物地球化学循环和温室气体地气界面交换过程的影响远远超过气候变化的影响。草地是陆地生态系统的主体类型，其中蕴藏着大量的碳氮元素，是大气温室气体的重要源和汇。在我国，草地是面积最大的陆地生态系统，高寒草甸又是面积最大的一种草地类型。高寒草甸主要分布于青藏高原，是中国陆地生态系统有机碳密度最高的地区，同时也是全球增温幅度最显著的区域，对全球变化的响应和反馈极为敏感、迅速和强烈。由于对农牧产品需求的增加，大面积的高寒草甸被开垦成农田种植饲草、粮食和油料作物，然而，目前关于高寒草甸开垦成农田对土壤植被体系和管理活动温室气体排放的影响程度和途径尚缺乏系统定量研究。　　本研究以青藏高原东北隅典型高寒草甸（Kobresia humilis矮嵩草为优势种的高寒草甸）及其开垦后的农田（种植燕麦、油菜和青稞）为研究对象，采用多空间重复采样（4类农田:15年和50年燕麦、50年油菜和青稞，各4个空间重复，共计16个农田和16个对照高寒草甸）-重铬酸钾氧化法评估了高寒草甸开垦成农田对土壤剖面有机碳(SOC)储量的影响;采用静态暗箱-气相色谱法和化学发光法度量了高寒草甸及开垦后的农田（4种类型:15年和48年燕麦、53年油菜和54年青稞）地气界面CH4、N2O和一氧化氮(NO，一种间接温室气体)净交换通量，基于辐射强迫效应及二氧化碳当量概念(CO2-eq)，系统评估了高寒草甸开垦成农田对土壤植被体系温室气体净收支（包括:土壤SOC储量、CH4和N2O净交换）的影响;通过原位地气交换通量观测（种植饲草农田和家畜圈舍:冬季牦牛圈舍、冬季羊圈舍和夏季羊圈舍）、实地入户调查（获取活动数据）和文献调研方法（获取排放因子）相结合，估算了高寒草甸（饲养活动和粪便管理）和农田的管理活动（农化品生产、农业管理消耗的电力和燃料）导致的温室气体排放，进而对高寒草甸开垦成农田对土壤植被体系和管理活动总的温室气体收支的影响程度和途径进行了综合定量评估研究。主要研究结果如下:　　高寒草甸（16个对照草甸）表层(0-20cm)和1m土体SOC储量分别为76-84Mg C ha-1和241-314Mg C ha-1，农田（15年和50年燕麦、50年油菜和青稞，各4个空间重复）表层(0-20cm)和1m土体SOC储量分别为61-70Mg C ha-1和231-270Mg C ha-1。高寒草甸开垦为农田后，表层SOC储量降低了10.2％-21.2％，而1m土体总储量仅下降了4.1％-8.7％，表层SOC损失量占1m土体损失量的51％-80％，不同开垦年限（15和50年燕麦）和种植类型（燕麦、油菜和青稞）1m土体SOC损失速率（ΔSOC=1408-2427kg CO2-eq ha-1yr-1）无显著差异，以上研究结果表明:高寒草甸开垦导致土壤SOC储量下降主要发生在表层(0-20cm);短期开垦（15年）即导致SOC储量的下降;相对于高寒草甸，农田翻耕和淋溶过程，重塑了土壤剖面SOC分布，使农田剖面SOC密度梯度减少，高寒草甸开垦造成1m土体SOC损失率远小于表层土壤，而1m土体总损失量是表层土壤的1.1-2.0倍，以表层SOC损失率计算草地开垦对土壤碳库的影响将显著高估土壤碳库的损失，反之，以表层土壤SOC损失量代替土壤碳库损失量则显著低估总的土壤碳库损失，因此，对土壤剖面SOC含量进行系统观测对于准确评估草地开垦对SOC储量变化的影响十分必要。　　15年燕麦(O15)、48年燕麦(O48)、53年油菜(OR53)和54年青稞(HB54)周年CH4吸收通量分别为2.10±0.19、1.85±0.07、1.13±0.05和1.26±0.06kg C ha-1yr-1，对照高寒草甸周年CH4吸收通量分别为1.46±0.17(AMO15)、2.02±0.15(AMO48)、1.50±0.12(AMOR53)和1.56±0.23kgC ha-1yr-1(AMHB54)。相对于高寒草甸，O15增加了对大气CH4的吸收(ΔCH4=29.2±0.9kg CO2-eq ha-1yr-1)，其余农田（O48、OR53和HB54）降低了对大气CH4的吸收（ΔCH4=-7.8--16.3kg CO2-eq ha-1yr-1）。高寒草甸开垦成农田后，土壤湿度显著降低，但O15降幅最大(AMO15和O15年平均土壤充水空隙度:49.2％和35.6％)，土壤含水量的急剧下降大幅促进了大气CH4向土壤的扩散过程，因此O15较AMO15周年CH4吸收通量增加44％。对于O48、OR53和HB54土壤湿度降幅较小，而农田土壤铵态氮含量（竞争性抑制）和容重的增加（抑制向土壤扩散过程）以及土壤微生物碳含量的显著下降（CH4氧化菌数量降低），均将削弱农田对大气CH4的吸收，因此，相对于高寒草甸，O48、OR53和HB54周年CH4吸收通量表现出不同程度的降低(5％-25％)。无论是高寒草甸还是开垦后的农田，土壤温度均是影响CH4吸收通量季节变化的主控因素，高寒草甸CH4吸收对土壤温度(5cm)的敏感性系数(Q10)为1.6-1.8，开垦后农田Q10值为1.3-1.5，这表明高寒草甸开垦不仅有可能抑制土壤对大气CH4的吸收，同时还会削弱全球增温对土壤CH4吸收汇的促进作用。　　高寒草甸周年N2O排放量分别为0.17±0.03(AMOF15)、0.18±0.02(AMOF48)、0.17±0.04(AMOR53)和0.11±0.01kgNha-1yr-1(AMHB54)，开垦农田的累计排放量分别为0.34±0.04(O15)、0.84±0.10(O48)、0.66±0.06(OR53)和0.35±0.04kgN ha-1yr-1(HB54)，毫无疑问施肥显著(p＜0.01)增加了农田土壤周年N2O排放（ΔN2O=83.5-329.8kg CO2-eq ha-1yr-1）。值得一提的是，高寒草甸未观测到土壤冻融过程对N2O排放的促进效应，然而，对于开垦后的农田，施肥不仅提升了生长季排放，更重要的是显著激发了冻融期排放，进而增加了农田周年累计排放量，冻融期和非生长季农田N2O排放占到全年累计排放量的21-48％和44％-77％，未来全球变暖青藏高原土壤冻融持续时间将显著加强，将进一步提升农田冻融期及周年N2O排放。农田外源氮输入促进N2O排放同时，还增加了间接温室气体NO的排放，农田（O15和O48）周年累计NO排放量为对应高寒草甸（AMOF15和AMOF48）的3.3-8.7倍，农田(O15、O48、OR53和HB54)N2O和NO直接排放因子分别为0.02％-0.36％和0.02％-0.93％，基于周年连续观测，本研究系统定量了高原大陆性气候区种植饲草、粮食和油料作物典型农田N2O和NO直接排放因子，为我国农田含氮气体排放清单编制和总量估算提供了基础数据支撑。　　高寒草甸开垦成农田导致土壤植被体系温室气体收支变化(ΔGHGBE=ΔSOC+ΔCH4+ΔN2O)合计为2481±148kg CO2-eq ha-1yr-1(O15)、1746±668kg CO2-eq ha-1yr-1(O48)、1786±315kg CO2-eq ha-1yr-1(OR53)和1886±1761kg CO2-eq ha-1yr-1(HB54)，其中，SOC损失占比81％-98％，N2O排放占比3％-19％，CH-4变化的贡献不足1％，高寒草甸开垦导致SOC损失显著主导了土壤植被体系温室气体收支变化。　　高寒草甸管理活动温室气体排放量（GHGBMM）约为601-2259kgCO2-eq ha-1yr-1，其中，反刍动物肠道发酵CH4排放占比63％-86％，家畜圈舍CH4和N2O排放占比10％-31％，冬春季补充饲草、家畜饮水消耗的电力、饲料盐生产和粪便燃烧温室气体排放合计占比2％-6％，反刍动物肠道发酵成为高寒草甸管理活动最主要的温室气体排放源。农田管理活动温室气体排放量（GHGBCM）约为673-750kg CO2-eq ha-1yr-1，其中，农化品生产（化肥和农药）占比73％-93％，电力和燃油消耗占比7％-27％，化肥的生产、运输过程为农田管理活动最重要的温室气体排放源。相对于高寒草甸管理活动，农田管理活动温室气体排放减少(ΔGHGBM=GHGBCM-GHGBMM)-235--1565kg CO2-eq ha-1yr-1。　　高寒草甸温室气体净收支（GHGBAM=FAM-CH4+FAM-N2O+GHGBMM）分别为2251±222(AMO15)、975±195(AMO48)、909±168(AMOR53)和559±87kg CO2-eq ha-1yr-1（AMHB54），农田温室气体净收支（GHGBC=FC-CH4+FC-N2O+GHGBCM）分别为761±25(O15)、1024±109(O48)、932±125(OR53)和858±29kg CO2-eq ha-1yr-1(HB54)，高寒草甸开垦成农田总的温室气体排放增加(ΔGHGB=ΔGHGBE+ΔGHGBM=ΔSOC+ΔCH4+ΔN2O+ΔGHGBM)916±264(O15)、1451±650(O48)、1550±366(OR53)和2034±1741kg CO2-eq ha-1yr-1(H-B54)，土壤植被体系碳储量下降是导致农田温室气体净排放增加的主要原因。　　以上研究系统定量了高寒草甸和开垦后农田土壤植被体系和管理活动温室气体收支状况，全面评估了农垦活动对高寒草甸总的温室气体收支的影响程度和影响途径，为准确定量农垦活动对全球气候变化的贡献提供了基础数据支撑与定量评估依据。