近半个世纪以来，人类几乎漠视自然生态系统自身的生态功能和自然承载力，对自然资源进行了大规模的不合理开发利用，导致众多的生态环境问题发生。尤其是在生态系统脆弱带的干旱区，生态环境问题不仅通过降低生产力威胁到人类的生存环境,而且通过破坏生态系统之间的自然平衡影响到能量和物质循环的功能过程，进而间接影响到人类社会经济的发展。其中最为突出的环境问题之一是气候变暖，2007年IPCC第四次气候变化科学报告指出,20世纪以来全球平均气温上升0.76℃,并将在未来持续的升高，其主要的原因是人类日益增加的温室气体排放,另一个重要的因素是森林的破坏和砍伐。森林植被通过同化作用吸收大气中的CO2，成为重要的大气CO2的汇。据报道森林生态系统植被所固定的碳量约占陆地植被总固碳量的82.5%，森林强大的碳汇能力受到了科学界和政界的极大关注，《京都议定书》倡导造林再造林活动,通过增加森林覆盖达到温室气体减排的目的,此外还要求各国对森林碳汇进行调查。由此可以看出，准确估算森林的碳蓄积量不仅对全球碳循环研究有着重要的现实意义，而且可以减少区域碳平衡估算中的不确定性。祁连山是我国西北地区主要的高大山系之一，发育了我国西北干旱区三大内陆河疏勒河、黑河以及石羊河三大内陆河，是各流域维持生态平衡的重要保障，是内陆河流域绿洲发育的生命源泉。近几十年来，随着人口不断增长、经济规模不断扩大以及水资源的不合理开发利用等人为干扰，导致了森林植被的锐减，致使森林生态系统的生态服务功能显著下降。如何遏制该区域生态环境的退化，恢复和重建已经退化的生态系统是改善人类的生存环境、实现区域可持续发展的关键。围绕着以恢复和重建祁连山区自然植被为重点，国家林业部、科技部和基金委相继实施了一系列的重大生态环境建设工程和研究计划。祁连山区青海云杉林具有重要的水源涵养作用，所以山区自然植被的恢复和重建，应以青海云杉林的保护、恢复和重建为首要工作，青海云杉的生境的界定和生态系统的服务功能的研究为其恢复和保护提供了重要的理论支撑。本研究首先采用空间插值方法对祁连山国家级自然保护区内气温降水的环境变量进行插值，并分析了以上环境变量的空间分布特征，然后以物种与环境之间的关系为基础，以这些环境变量为驱动数据，采用边界函数法（Border Function）界定了青海云杉林的生境空间，并对保护区内的青海云杉林进行了潜在分布模拟，在此基础上，借助青海云杉林的现状分布和野外调查数据，估算了青海云杉林碳储量格局。最后，面向保护区的生态建设和持续发展，提出了几项措施及建议。本研究得出的主要结论如下：（1）祁连山自然保护区多年年平均气温空间分布具有明显的垂直递减率，纬度地带性不明显，在纬度地带性和海拔的双重影响下，年平均气温分布具有从东北到西南方向的递减趋势，其平均值的分布范围为-1.66℃~7.62℃之间，平均值的最大值出现在东北部的东大山或龙首山站，最低值出现在祁丰站、隆畅河站或寺大隆站的高海拔地带；祁连山自然保护区多年1月平均气温具有明显的从东北到西南的垂直地带性，且在保护区的东段还具有比较明显的自东向西变化趋势，1月平均气温的分布范围为-15℃~-7.55℃，其最高值在昌岭山站、夏玛站、华隆站和古城站的东部地区，最低值在祁丰站、隆畅河站和寺大隆站的高海拔地带；祁连山自然保护区多年平均气温的垂直递减率比年平均气温和1月平均气温更为明显，7月平均气温自西向东的变化趋势不明显。7月平均气温的分布范围为11℃~21.58℃，其最高值在东北方向的东大山站、龙首山站和东南方向的昌岭山站，最低值出现在祁丰站、隆畅河站、马蹄寺站和大河口站的高海拔地带。（2）青海云杉的潜在分布和现实分布之间的对比表明，研究区西部与现实分布相同，生境条件不适合青海云杉生长发育。中部地区如张掖市肃南、民乐以及青海祁连县附近区域青海云杉的现实分布良好，林区保护较好，模拟区域与现状分布区域比较吻合。如新城子、马营、大马营、丰乐等地生境非常适合云杉生长与发育，模拟结果显示青海云杉林大块连片的分布，但在该地区人类活动强度大，许多适应林分生长的环境被改造成为其他用地，森林现状分布区域小于潜在分布区域。若以1km分辨率对潜在分布进行重采样，得到潜在分布栅格总数为6664，表明青海云杉的生长和发育受到了严重的干扰，在当前气候稳定以及适当保护管理措施条件下，青海云杉的现实分布面积将大大增加，并将改善被人类活动干扰和影响的生态条件。（3）青海云杉林生物量总量为3.4×10~7t。生物量的空间分布受地理位置和海拔的影响：大约经度每增加1°生物量增加3.12t/hm~2；海拔每升高100m生物量减少0.052t/hm~2；纬度每增加1°生物量减少3.8t/hm~2。（4）研究区青海云杉林单位面积现状碳储量分布在70.4t/hm~2~131.1t/hm~2之间。平均值为109.8t/hm~2，总碳储量为1.8×10~7t。单位面积潜在碳储量分布在172.3~197.7t/hm~2之间，平均值为187.7t/hm~2，总碳储量为4.199×10~7t。西部单位面积碳储量仍有75.8%提高潜力，中西部有65.8%的提高潜力，中东部有59.5%的提高潜力，东部有49.9%的提高潜力。