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由于人类活动的不断增强，世界范围内的土地利用和土地覆被的巨大变化对生态系统的功能尤其是对生态系统碳平衡产生重要影响，近年来已成为全球变化与生态系统的研究热点。据文献报道，每年因土地利用改变所释放的CO2约占全球总释放量的25％。对土地利用变化条件下的CO2通量的长期观测有助于理解陆地生态系统的碳循环及其控制机理，评价生态系统碳循环及其对未来气候变化的响应。本研究以中国北方农牧交错带地区太仆寺旗黑山庙不同土地利用方式下的克氏针茅草原、羊草草甸和农田样地为研究对象，以野外仪器测量为主要手段，研究不同土地利用方式的土壤呼吸及其影响因子，并且利用克氏针茅草原观测站碳通量的长期连续观测数据，探讨了环境因子在不同时间尺度上对克氏针茅草原的碳通量的影响，分析了针茅草原、羊草草甸和农田碳通量的季节变化和年际碳收支动态。主要得到以下结论：
(1)不同的土地利用方式对土壤呼吸碳排放总量存在显著差异。对三种不同土地利用下的土壤呼吸进行分析，通过气象站数据反演得到2007年和2008年羊草、农田、针茅土壤碳排放量。2007年3月至10月碳排放总量分别是417.03 gC.m-2、252.57 gC.m-2和223.2 gC.m-2。2008年3月至10月，碳排放总量分别是388.16 gC: m-2、234.14 gC.m-2和222.23 gC.m-2。在2007和2008两年的观测中，农田与针茅群落没有显著差异，而羊草群落与农田、针茅群落均呈显著性差异(P<0.05)。这个结果说明，低洼地的羊草草甸群落由于具有较大的碳库，在开垦后进入相对稳定状态时，其碳释放速率将下降，而属于克氏针茅草原在转变为农田后，可能由于人为干扰，导致碳释放速率的增加。
(2)水分对于土壤呼吸有更强的控制作用。尤其是类似于内蒙古农牧交错带这样半干旱地区，土壤呼吸的大小由土壤温度和土壤含水量协同作用。土壤呼吸对温度的敏感性( Qio)在低土壤含水量条件下(0～0.15cm3.cm-3)显著小于其在较高土壤水分含量(0.15～0.40 cm3.cm-3)条件下的值。
(3)针茅与农田的根系呼吸占土壤总呼吸的比例具有显著差异。平均而言，农田小于针茅样地，并且在不同的植物生长阶段根系呼吸占土壤总呼吸具有明显的差异。在生长季中后期(7月-10月)针茅群落样地根系呼吸占土壤呼吸的比例为12.13～50.09％，平均值为31.99％。农田样地根系呼吸占总土壤呼吸的比例，在14.38～25.83％之间变动，平均值为19.04％。针茅和农田样地根系呼吸比例最高在8月。
(4)相对当前国内的森林和其它草原生态系统碳通量观测结果，太仆寺旗针茅草原系统地观测具有更大的不确定性的特点。这些不确定性反映在夜间通量与温度和水分的关系，以及生态系统总生产力(GPP)与光通量、水分、温度的关系等方面。通量数据的分析再次印证了土壤呼吸中得到的结果，即水分是比温度更重要的控制因子。通过对针茅涡度观测数据研究分析，2007年(从3月12日至10月31日)整个针茅草原生态系统白天吸收碳为78.57 gC.m-2，夜间累积排放碳为75.59 gC.m-2，累积吸收碳为2.99 gC.m-2，为弱碳“汇”。2008年(从3月12日至10月31日)整个生态系统白天吸收碳为164.91 gC.m-2，夜间释放碳为92.56 gC.m-2，累积固定碳为72.35 gC.m-2，2008年生态系统属于碳“汇”。