围栏管理、适度放牧、人工草地建设等人工干预可望提高草地植被生产力和土壤有机碳的积累，退化草地生态系统具有巨大的固碳潜力。我国自2003年起开始实施退牧还草工程，截至2013年底，工程实施总面积超过7000万公顷。本研究通过历史资料收集、文献数据挖掘与同化、野外调查等多种方式构建了退牧还草工程的固碳计量参数数据库，采用meta分析，时间序列法，清查法，IPCC碳收支清单法等多种方法，在区域尺度评估了我国北方草地退牧还草工程的固碳量和固碳速率，匡算了工程区的固碳增汇潜力，分析了影响工程固碳效应的生物环境控制因子，提出退牧还草工程区增强固碳潜力的适应性草地管理模式和工程措施。本研究得出的主要结论如下:　　(1)Meta分析结果表明，在我国北方草地，围栏禁牧工程有效地增加了植被盖度，草地生态系统碳储量和土壤养分含量，但倾向于降低草地群落的物种多样性。研究结果表明，在我国，围栏禁牧是一种有效草地恢复手段。气候因子，特别是年降水量显著地影响了草地碳库对围栏禁牧的响应。湿润地区的草地具有更高的固碳效率。随禁牧措施不断进行，土壤固碳速率逐渐降低。当持续时间小于5年时，短期内，围栏禁牧对生物多样性表现为正效应，但超过5年的禁牧显著降低群落生物多样性。因此，考虑到物种多样性与草地碳固持间的权衡关系，不超过5年的围栏禁牧既能有效的恢复草地植被，又能最大化固碳效益。　　(2)2003-2010年，北方退牧还草工程区内草地生态系统碳汇总量约为120.3±16.89 Tg，其中植被碳汇为64.68±5.83 Tg(地上部分碳汇7.59±1.24 Tg，地下部分碳汇57.09±4.59 Tg)，土壤碳汇（100cm深度）约为55.61±12.77 Tg。由于工程措施贡献导致的草地生态系统碳累积量约为116.76±9.95 Tg，其中植被固碳量为63.23±3.42 Tg(地上部分固碳量7.75±0.87 Tg，地下部分固碳量55.48±2.55 Tg)，土壤固碳量（100cm深度）为53.53±10.65 Tg。不同省份退牧还草工程固碳量由大至小分别为四川，内蒙古，青海，新疆，甘肃，西藏，宁夏。不同草地类型来看，草甸类具有固碳量较高，荒漠类草地固碳量较低。　　(3)2010-2020年，我国北方草地退牧还草工程可实现的固碳潜力约为184.6±33.4 Tg，其中植被约为99.5±13.5Tg(地上部分，11.8±1.7 Tg;地下部分，87.7±12.0 Tg)，土壤固碳潜力（100cm深度）约为85.1±19.8 Tg。退牧还草工程下草地植被和100cm深度土壤的平均固碳速率分别为0.13 Mg ha-1yr-1和0.11Mg ha-1yr-1。结构方程模型结果表明，土壤氮储量变化和年降水量是直接影响退牧还草工程区草地的碳固持效应的两大主要因子。　　(4)利用修正的IPCC第二层级方法估算了我国2003-2012年十年间0-30cm草地土壤碳储量变化，结果表明0-30cm土壤有机碳总增量约为75.5 Tg(59.9Tg-97.1 Tg)，其中围栏建设工程固碳量约为54.6Tg(40.8-68.7 Tg)，补播工程固碳量约为20.9Tg(14.1-28.1Tg)。我国北方草地土壤年度固碳量约为7.5 Tgyr-1，平均土壤固碳速率约为0.11 MgCha-1yr-1。敏感性分析结果表明，四川省和青海省的高寒草甸类土壤碳密度参考值及其管理因子的误差大小是影响估算结果不确定的主要因子。　　(5)耕地建植草地，放牧地建植人工草地、沙地建植人工植被以及草原围栏管理均显著地增加了草地土壤碳含量。不同管理措施对土壤碳含量的影响主要发生于30cm以上土层。随着管理措施持续年限的增加，土壤固碳速率随时间表现出非线性降低趋势。　　(6)不同区域的增强草地管理的适应性措施应有所区别。在内蒙古、青藏高原东缘等降水条件较好的区域，可以主要以实施围栏建设工程为主。在温带和青藏高原西北干旱和半干旱地区，可更多的考虑综合性管理措施，例如建植人工草地。由于土壤氮含量对草地固碳具有重要意义，因此，工程建设过程辅助以施肥措施有益于草地固碳增汇能力的发挥。