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开垦和过度放牧是草地的主要人为干扰方式，为了研究开垦和植被恢复对内蒙古半干旱草原生态系统碳收支和水分利用效率的影响，我们以涡度协方差技术为研究方法，以内蒙古锡林郭勒盟多伦县的草地和农田以及锡林浩特的植被恢复草地和围封草地为研究样地，对四个样地2006-2008年的生态系统碳通量、水通量和微气象因子进行了连续测定，并得到连续的生态系统水分利用效率数据，探讨开垦和植被恢复对内蒙古半干旱草原生态系统碳收支和水分利用效率的影响，并探讨其季节变化和年际变化的驱动机制。同时分析多伦和锡林浩特两生态系统碳收支对生长季的不同降雨事件变化的响应，探讨草地生态系统碳水交互作用的机制，并分析人为干扰可能对该机制的影响。
多伦2006年为湿润年，2007年为干旱年，2008年为正常年，生长季农田土壤水分含量显著低于草地。三年多伦草地和农田均为弱的碳汇，农田湿润年和正常年的碳吸收低于草地，干旱年的碳吸收高于草地，2006-2008年草地净固定碳-112.9、-20.8和-129.2 g C m-2yr-1，农田净固定碳-97.3、-55.1和-100.3 g C m-2yr-1，如果考虑生长季末的作物收获，农田为弱的碳源或碳中立。湿润年和正常年草地生长季总生态系统生产和生态系统呼吸高于农田，而干旱年则是农田的较高。两生态系统碳收支的年际变化随降雨量、降雨的季节分配、生长季的长度的变化而变化，开垦和收获活动影响了农田碳收支的季节变化。草地与农田生态系统水分利用效率的季节变化同生态系统生产的季节变化相似，生长季农田的水分利用效率较高，草地的水分利用效率的年际变化较农田稳定，2006-2008年生长季草地的半均水分利用效率分别为1.05、1.03和1.16 g C kg-1 H2O，农田生长季的平均水分利用效率分别为1.41、1.54和1.13 g C kg-1H2O。生态系统生产、叶面积指数、土壤水分状况和生态系统蒸发散的季节变化共同决定两生态系统水分利用效率的季节变化，总生态系统生产是草地和农田水分利用效率季节变化的决定因子。
锡林浩特2006-2008年均为干旱年，生长季植被恢复草地的土壤水分含量显著低于围封草地，地温则显著地高于围封草地。三年植被恢复草地均为弱的碳汇，围封草地则在碳源和碳汇之间波动，两生态系统碳收支的年际变化受年降雨量和生长季长度的影响，植被恢复草地比围封草地早近一个月开始净的碳吸收，2006-2008年生长季植被恢复草地净的碳吸收分别为-27.1、-95.5和-119.0 g Cm-2，生长季围封草地净的碳吸收为18.4、-35.6和-74.4 g C m-2，2008年植被恢复草地和围封草地全年净的碳吸收分别为-135.5和-47.6 g C m-2yr-1。生长季植被恢复草地的总生态系统生产和生态系统呼吸均高于围封草地。生长季植被恢复草地的水分利用效率较高，年际变化低于围封草地，2006-2008年生长季植被恢复草地的平均水分利用效率分别为1.67、1.84和1.35 g C kg-1 H2O，三年生长季围封草地的平均水分利用效率分别为0.68、1.11、1.06 g C kg-1 H2O。生态系统蒸发散对植被恢复草地水分利用效率的决定作用大于总生态系统生产的决定作用，而围封草地水分利用效率的季节变化由总生态系统生产决定，同生态系统蒸发散的相关不显著。植被恢复草地水分利用效率的季节波动较大，生长季干旱时期植被恢复草地水分利用效率急剧增加。
多伦的降雨中2-5mm、5-10 mm降雨和>35 mm降雨发生频率多年来有增加的趋势，而10-20 mm和20-35 mm的降雨的发生频率则为降低的趋势。5-10 mm降雨使草地和农田的GEP和Re增加，使NEE降低，农田降低量更高。锡林浩特三年降雨以2-5 mm和5-10 mm降雨发生最频繁，植被恢复草地和围封草地的碳收支对不同降雨事件的响应不同，2-5 mm和5-10 mm降雨时植被恢复草地碳吸收降低，而围封草地碳吸收增加。
我们的研究表明，开垦使半干旱典型草原的碳吸收能力降低，植被恢复初期的草地生态系统比长期围封草地的碳吸收能力更强。为了增加草地生态系统的碳吸收，草地的利用应以自然恢复更佳，同时适度利用更利于草原的固碳的增加。