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本论文以西藏高原高寒草甸生态系统为研究对象，以当雄草原站为实验平台，以涡度相关法为主要技术手段，通过对高寒草甸净生态系统碳通量(NEE)及环境因子连续两年的观测(2003年7月～2005年7月)，同时结合传统的生物量法，分析了不同时期NEE的季节变化规律及其与主要环境因子的关系；估算了该生态系统的碳“源汇”关系；初步构建了低气压条件下高寒草甸群落碳通量模型，并对未来CO2倍增，全球变暖情景下高寒草甸碳循环的响应状况进行了初步预测。主要结论如下：
1)生长季净生态系统碳通量NEE的日变化曲线呈单峰型，夜间表现为碳排放，白天表现为碳吸收，最大值通常出现在上午9:00～11:00(当地时间)。日间CO2最大吸收量和夜间CO2最大释放量均表现为8月＞7月＞6月＞9月＞10月(5月)；非生长季NEE表现为碳排放，最大值出现在12:00～15:00左右(当地时间)。生态系统总初级生产力GPP、总呼吸TER、净CO2交换量NEE的日累积值的季节变化趋势均呈单峰型，最大值一般出现在7～8月份。除6、7、8、9四个月生态系统表现为碳吸收外，其余月份均表现为碳排放。
2)辐射、温度、降水及植物的物候期等是生长季NEE的主要影响因子。白天NEE与PAR符合很好的直角双曲线关系，表观光合量子效率(α)随生长季依次表现为草盛期＞草盛初期＞种子成熟期＞枯黄期。最大光合速率(Pmax)在草盛初期、草盛期、种子成熟期变化不大。整个生长季生态系统呼吸随表层土壤温度的升高呈指数增长的趋势。温度是影响非生长季NEE的主导因子。
3)2004年当雄高寒草甸生态系统年初级生产力GPP约为-925.5gCO2.m-2.yr-1(-252.4 gC.m-2.yr-1)，年总呼吸TER约为902.8 gCO2.m-2.yr-1(246.2gC.m-2.yr-1)，CO2年净交换量NEE约-22.7 gCO2.m-2.yr-1(-6.2 gC.m-2.yr-1)，表现为一个微小的碳汇。
4)以传统的叶片水平光合理论为基础，构建了高寒草甸生态系统碳通量模型。模型包含了四个参数，即群落水平最大表观量子效率α0、羧化导度gx、生态系统呼吸系数R10以及Q10值。本研究中尝试对α0和gx的概念进行尺度扩展，由单叶推及到群体，将群落水平上的α0定义为表征植物群落生长状况的特征参数，受群落类型、群落结构、植被覆盖度等因素的影响。羧化导度gx定义为分子传导阻力的倒数，是反映充足光照条件下最大同化速率的重要参数。然后利用直角双曲线法以每天和每旬两种步长直接反演了群落尺度上的α0和gx，并着重分析了α0、gx与水分、叶面积指数的关系，最终实现了关键参数的模型化。研究结果表明，α0和gx与叶面积指数均表现出极好的相关性。
5)本研究中还尝试用斜率法计算了群落水平的α值，并根据群落α值与冠层温度的关系反算了最大表观光量子效率α0。结果表明，弱光下净生态系统碳通量NEE与光合有效辐射PAR之间符合很好的线性关系，群落α0随LAI的增大而增加，二者随季节的变化趋势一致。与前面直角双曲线法的拟合结果相比，用斜率法反算的α0在数值上偏低。
6)根据模型的预测结果，全球变化过程中高寒草甸植物群落生长季CO2吸收量呈逐渐增加的趋势，有可能成为一个较大的碳汇。但降水格局的潜在变化也会不可避免的对生态系统的碳交换产生影响。