自工业革命以来,大气中温室气体浓度增加引起的全球环境变化,严重威胁着人类生存与社会经济的可持续发展,成为全球强烈关注的重大环境问题。草地作为响应全球变化和人类活动较为敏感的生态系统之一,其温室气体通量以及与全球环境的关系正日益受到人们的重视。开展草地生态系统温室气体及其影响机制的研究,既是草地生态系统地——气相互作用的重要环节,又是保证我国社会经济高速发展、促进我国生存环境改善及履行气候变化公约的基础研究。本文以位于内蒙古自治区锡林郭勒盟多伦县——中国科学院植物研究所多伦恢复生态学试验示范研究站十三里滩实验基地为研究区域,通过野外试验和室内模拟实验,研究营养元素的添加对草地生态系统土壤碳过程的影响:通过野外试验,对营养元素添加对草地生态系统植物生物量及碳贮量和含碳温室气体通量进行了研究;通过室内模拟培养实验,研究了营养元素的添加对草地生态系统土壤微生物量碳、氮和有机碳矿化的影响。为利用草地资源改善我国温室气体排放现状,揭示草地生态系统温室气体的“源/汇”功能的转变提供基础数据。本文获得的主要研究结果如下:1.添加营养元素后,各个处理间生物量的差异大多不显著,对照的生物量是最低的,群落的生物量随着营养元素添加量的增加而增加,添加营养元素能够促进植物的生长,但当N素超过一定量时,植物的生长受到抑制。地下各层生物量表现为逐级递减的趋势,即“倒金字塔”型。地下生物量主要分布在0¹0cm土壤层,占地下各层总生物量的52.13%⁶2.43%。植物总碳贮量、地上与地下碳贮量的动态变化与植物总生物量、地上和地下生物量表现出同样的变化规律。2.营养元素添加后,土壤中的有机碳没有显著的变化,土壤全氮含量显著增加;土壤的微生物量碳、氮发生显著的变化,各个处理微生物生物量的大小顺序为10NPK>20NPK>PK>对照。3.营养元素添加后,不同处理间CO₂产生速率显著不同,处理10NPK的CO₂产生速率显著高于其它处理;培养期间不同处理土壤CO₂产生速率随培养时间的变化符合对数函数关系;有机碳的矿化速率在不同月份有所不同,七八月份土壤CO₂产生速率明显低于五六月份,这与采样时的土壤温度、水分条件成负相关关系。不同处理土壤CO₂的累积排放量存在一定的差异,营养元素的添加均促进了土壤CO₂的排放,不同处理的平均累积矿化量的大小顺序为10NPK>20NPK>PK>对照。土壤有机碳矿化速率与微生物量碳成显著的正相关关系。4.不同处理土壤CO₂的通量特征在生长季的变化规律基本相同,添加营养元素并未改变土壤CO₂排放通量的变化型式。在不同的处理中,处理10NPK的平均排放量显著高于其它处理,其次是处理10N,当N超过一定量是,CO₂的排放量减少,即CO₂的排放受到了一定的抑制。不同处理土壤CH₄的平均通量为负值,表现为大气CH₄的汇。在整个观测期,呈现出生长季初和生长季末吸收CH₄能力强,六七八月份土壤吸收CH₄能力弱的特征。添加营养元素均能促进土壤对CH₄的吸收,其中,处理PK吸收大气CH₄的能力最强。