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土地利用与覆被变化是影响全球生态系统碳循环和碳平衡的重要驱动因子，它通过改变陆地生态系统与大气系统之间的物质，能量和水分交换，影响着区域乃至全球的气候变化。土地利用与覆被变化对气候的影响主要包括生物化学循环（改变大气中的气体组成）和生物物理反馈（改变地表特征）两个过程，但是目前对两个过程的综合气候效应研究有待加强。因此在区域尺度上比较不同土地利用方式下生态系统碳储量和地表能量收支具有重要意义，为准确评估和预测过去以及未来土地利用与覆被变化的气候效应提供方法借鉴和参考。 本研究通过分析文献数据和实地调查数据，对中国北方农牧交错带典型区域的三种主要土地利用类型（草地、森林和农田）的土壤碳储量进行了比较;同时，基于样点尺度的地表物理特征遥感数据，探讨了三种土地利用方式的反照率、蒸散和地表温度特征，进一步对不同土地利用方式（草地与森林，草地与农田）地表物理特征的差异及其导致的地表能量收支与地表温度的关系进行了深入分析;最后，通过估算辐射强迫的碳当量，对不同土地利用与覆被的综合气候效应进行了评估，主要结果如下: (1)三种土地利用方式的土壤碳储量及其垂直分布存在明显差异。草地土壤碳储量(0-100cm深度)高于森林和农田，分别是森林和农田生态系统的1.4和1.7倍。森林土壤碳储量的空间变异性最大，其次为草地和农田。草地表层(0-20cm)土壤碳储量占0-100cm土壤碳储量的比例高于森林和农田。保护和恢复天然草地尤其是表层土壤不被破坏有利于生态系统的碳累积。 (2)围封和保护性耕作能够分别增加草地和农田的土壤碳储量，森林生态系统土壤碳储量在不同林龄之间，不同林型之间和不同树种之间没有显著差异。围封超过20年能够显著提升草地土壤碳储量，尤其是0-20cm土壤碳储量比围封小于20年的草地和放牧草地分别增加40％和71％。保护性耕作（免耕）显著提高了农田土壤碳储量，其中0-20cm土壤碳储量比传统耕作高出96％。森林土壤碳储量随林龄而增加，但是林龄，林型和树种对土壤碳储量的影响都没有达到显著水平。 (3)浑善达克沙地天然榆树疏林和小叶杨人工林森林生态系统的总碳密度与林龄呈正相关关系，植被和土壤碳密度比值随林分发育逐渐减小且趋近，天然榆树疏林和小叶杨人工林发育到过熟林时该比值分别为1.66和1.87;小叶杨人工林的固碳速率约为天然榆树疏林的6.6倍。 (4)草地与森林，草地与农田之间由于反照率和蒸散差异导致的地表能量变化决定了地表温度的变化，其中，蒸散是主导因子。基于地表物理特征改变导致的能量收支与地表温度变化的关系得出，农田和人工林在生长季期间白天地表温度分别比草地低5.15℃和1.51℃。 (5)草地与森林之间，反照率差异导致的辐射强迫增强了土壤碳储量改变的气候效应;草地与农田之间，反照率差异的辐射强迫减弱了土壤碳储量改变的气候效应。基于土壤碳储量和辐射强迫碳当量估算，草地转变为森林和草地转变为农田的综合气候效应的总碳当量分别为-8.30 kg C m-2和-5.96 kgC m-2，如果不考虑辐射强迫的碳当量，其土地利用方式转变引起的将分别被低估24.7％和高估27.4％。