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草地作为面积最大的陆地生态系统，是重要的温室气体（如:甲烷和氧化亚氮）排放源和吸收汇，对全球碳氮循环和减缓气候变化起着举足轻重的作用。分布于中国青藏高原的高寒草甸，是生态环境脆弱区和气候变化敏感带，对全球变化的响应极为敏感和迅速。在气候变化和人为活动加剧的背景下，高寒草甸生态系统作为温室气体源和汇的功能将发生显著的变化。放牧是高寒草甸主要的利用方式，也是人类施加的最大的外部干扰。高寒草甸、饲草农田、家畜圈舍和放牧家畜是高寒草甸放牧系统的重要组成部分。以往对于高寒草甸区域温室气体的研究大都集中于高寒草甸的地气交换过程，对整个放牧系统温室气体源汇强度的观测研究缺乏，地气交换过程观测方法（气相色谱载气方法、观测频率和周期）存在缺陷，因此无法全面、准确评估高寒草甸放牧系统/放牧区域温室气体源汇功能。本研究针对以上研究不足，对高寒草甸典型放牧系统（典型高寒草甸、饲草农田、家畜圈舍、粪便燃烧和放牧家畜）的甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放过程进行了系统的定量评估。 本研究依托于中国科学院海北高寒草甸生态系统研究站，采用静态暗箱-气相色谱法（氮气载气+二氧化碳补气方法）和相关计量生物学方法，于2012年6月至2015年6月期间，对典型高寒草甸（包括金露梅灌丛草甸夏季牧场、金露梅灌丛草甸冬季牧场、矮嵩草草甸冬季牧场、小嵩草草甸夏季牧场和小嵩草草甸冬季牧场）、种植燕麦草的饲草农田和家畜圈舍（包括冬季羊圈、冬季牛圈和夏季羊圈）的CH4和N2O地气交换通量和辅助环境变量进行了原位、周年、高频连续观测，定量研究了CH4和N2O两种温室气体的季节和年际交换特征、主要环境影响要素、年交换总量、冻融过程影响和非生长季对年交换总量的贡献。基于排放因子法估算了放牧家畜肠道发酵和家畜粪便燃烧过程的CH4和N2O排放量。在此基础上，对高寒草甸典型放牧系统/放牧区域CH4和N2O的年收支状况和各种源汇的贡献进行了初步的评估和探讨。主要研究结果如下: 典型高寒草甸全年都表现为大气CH4的吸收汇，CH4年吸收量为1.31±0.17kg C ha-1yr-1（变化范围:0.86-1.93），生长季吸收强烈（最高达67.2μg C m-2h-1），非生长季吸收相对减弱（＜20μg C m-2h-1）。因非生长季持续时间较长(194-202天），其累计吸收量占到全年吸收总量的35-60％。因此，非生长季CH4通量的观测对于准确定量年总量至关重要。土壤温度是影响高寒草甸土壤CH4吸收季节变化的主要因素，温度敏感性系数(Q10)为1.39-1.73。高寒草甸CH4年吸收总量表现出显著的年际变化（P＜0.01），年降水量为决定性要素，降水多的年份CH4年吸收总量低，降水少的年份CH4年吸收总量高。相比于典型半干旱草原，高寒草甸较低的CH4年吸收通量和Q10值表明，未来全球变暖在同等程度上对高寒草甸CH4吸收汇的促进作用相对较弱。 本研究采用改进的气相色谱方法（氮气载气+二氧化碳补气方法）和周年高频观测（1-7次/周）重新定量典型高寒草甸N2O年排放量为0.27±0.06kg N ha-1yr-1（变化范围:0.07-0.66），典型高寒草甸是弱的N2O排放源。大多数观测时期，N2O交换通量都比较低（-0.4-4μg N m-2h-1），处于静态暗箱-气相色谱法检测下限值（±1.0μg N m-2h-1）附近。金露梅灌丛草甸冬季和夏季牧场在春季冻融期出现了脉冲式N2O高排放（＞10μg N m-2h-1），在其它高寒草甸没有观测到类似的强排放。金露梅灌丛草甸主要分布于山地阴坡、山麓以及河谷低地等土壤水分含量相对较高的区域，在春季冻融期易形成厌氧反硝化环境促进N2O的生产和排放。另外，金露梅灌丛草甸冻融期脉冲式N2O排放事件的发生和持续时间与年降水量特别是前一个生长季降水量的大小密切相关。在雨量丰沛的年份（2O14-2015年），脉冲式N2O排放发生时，冻融期（48-50天）的排放量占全年排放总量的26-43％。非生长季排放量在全年排放总量中占主导地位（占全年总量的约63％），因此非生长季特别是冻融期高频（1-7次/周）通量观测对于N2O年排放总量的定量至关重要。 饲草农田CH4全年吸收量为1.87±0.05kg C ha-1yr-1（变化范围:1.65-2.19），生长季和非生长季的贡献率分别为54-59％和41-46％，生长季对全年吸收总量的贡献略高于非生长季。土壤温度同样是影响饲草农田CH4吸收季节变化的主控因素，Q10值为1.78±0.10，显著高于高寒草甸的Q10值（P＜0.01），表明高寒草甸开垦为饲草农田后，CH4吸收对于温度变化的敏感性增强，对未来全球变暖的反馈和响应程度将更为剧烈。 饲草农田N2O年排放量为1.00±0.25kg N ha-1yr-1（变化范围:0.39-1.61），非生长季排放占全年排放量的46-78％。单独的施肥活动无法导致高N2O排放，施肥后的降雨期，N2O排放增加，表明水分条件是激发N2O排放的关键因素。 典型家畜圈舍（冬季羊圈、冬季牛圈、夏季羊圈）均是CH4的排放源。冬季羊圈和冬季牛圈是大气CH4的强排放源，排放强度分别为686.4±226.0和416.4±201.6kg C ha-1yr-1，夏季羊圈则是相对较弱的排放源，其排放强度为1.81±0.62kg C ha-1yr-1。 冬季羊圈、冬季牛圈和夏季羊圈全年N2O排放强度分别为64.2±12.5、66.1±45.9和81.2±8.5kg N ha-1yr-1，单位时间单位面积的排放量级是高寒草甸排放量的260-330倍，成为高寒草甸区域N2O的排放热点源。 采用排放因子法估算的典型放牧强度(4sheep uint ha-1yr-1)下高寒草甸区域放牧家畜（包括牦牛和藏系绵羊）肠道发酵CH4排放量为12.27±1.73kg C ha-1yr-1，约是高寒草甸CH4吸收量的9.4倍。家畜粪便燃烧的CH4排放量为0.36±0.11kg C ha-1yr-1，约抵消高寒草甸吸收量的1/4。家畜粪便燃烧的N2O排放量为0.004±0.001kg N ha-1yr-1，与高寒草甸N2O排放量相比，可忽略不计。 高寒草甸放牧系统/放牧区域CH4和N2O年收支状况的评估结果表明:高寒草甸放牧系统/放牧区域整体上表现为大气CH4的排放源(排放量:11.20±1.75kgC ha-1yr-1)。其中，高寒草甸和饲草农田是两个重要的CH4吸收汇（占总吸收汇的80％和20％），放牧家畜肠道发酵CH4排放在整个放牧系统CH4排放过程中占绝对主导（排放源的96％），决定了典型高寒草甸放牧系统/放牧区域的源汇性质，成为削减放牧系统/放牧区域CH4排放的关键。圈舍排泄物和粪便燃烧CH4排放量分别抵消草甸吸收量的15％和27％，即家畜排泄物在堆放和利用过程中造成的CH4排放抵消了高寒草甸吸收量的42％，成为加剧高寒草甸放牧系统/放牧区域CH4排放的另一重要过程。高寒草甸放牧系统/放牧区域CH4排放量约是高寒草甸吸收量的8.5倍，这意味着，放牧活动决定了高寒草甸区域CH4的源汇功能及强度。 高寒草甸放牧系统/放牧区域整体上表现为大气N2O的源，N2O排放总量约为0.50±0.07kg N ha-1yr-1。其中，高寒草甸和饲草农田是两个重要的排放源，分别占放牧系统排放总量的54％和35％。家畜圈舍的面积仅占高寒草甸区域总面积的0.07％，但其N2O排放量占高寒草甸放牧系统/放牧区域N2O排放总量的10％。高寒草甸放牧系统/放牧区域N2O排放量约是高寒草甸排放量的2倍，这意味着，放牧活动同样显著增加了高寒草甸区域N2O排放源强度。 以上研究结果系统定量了高寒草甸放牧系统/放牧区域温室气体源汇特征及各种源汇的贡献和影响，阐明了放牧过程对高寒草甸区域CH4和N2O排放的促进效应及其途径，为减缓放牧条件下高寒草甸区域温室气体排放，以及准确定量高寒草甸放牧系统对于全球变化的贡献提供了基础数据和评估依据。