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藏北高原面积大，对气候变化敏感，但有关此区域高寒生态系统土壤碳贮量的研究尚少。因此，加强此区域土壤碳储量研究对全面了解我国不同生态系统类型碳贮量、碳源汇现状具有重要的意义。本论文选择青藏高原的主体——藏北高原上分布广泛的高寒生态系统，利用1980s土壤普查数据和2009年土壤剖面分析数据，采用生态系统类型法，估算藏北高原草地生态系统土壤有机碳库，分析土壤有机碳的源汇特征及其强度与时空分布。重建近30年高寒生态系统土壤有机碳动态过程；基于CENTURY模型模拟过去30年和未来不同气候情景土壤有机碳变化，研究藏北高原草地土壤碳库对全球变化的响应和反馈作用具有重要科学和实际意义，指导建立合理的草地管理措施，调节碳的固定，充分发挥草地的固碳潜力。草地的固碳能力可作为国家对减少温室气体排放的贡献。主要结论如下：
1．影响土壤有机碳的因素主要有地下生物量、土壤机械组成、土壤养分、土壤容重、降水量、气温等。生态系统类型和土壤深度不同，土壤有机碳的主要影响因素也不尽相同。高寒草甸表层(0-20cm)土壤有机碳与土壤全钾的含量显著相关；高寒草原表层(0-20cm)土壤有机碳与多年平均气温呈显著负相关，与土壤全N显著正相关；荒漠草原表层(0-20cm)土壤有机碳与年均降水量显著相关；高寒荒漠表层(0-20cm)土壤有机碳与所选因子无显著相关性。
2．藏北高原土壤有机碳的空间分布呈有规律的变化。不同生态系统土壤剖面有机碳含量从东部的高寒草甸、中部的高寒草原、荒漠草原、两部的高寒荒漠，呈逐渐降低趋势，即：高寒草甸＞高寒草原＞荒漠草原＞高寒荒漠。土壤有机碳含最沿土壤剖面的垂直分布呈现山从表层到底层逐渐减小的趋势。表层0-20cm土壤有机碳含量为1.01×1012kg，藏北高原高寒生态系统土壤有机碳储量约为2.35×1012kg。
3.1980s-2009年藏北高原高寒生态系统表层土壤有机碳的碳源/汇趋势不同。高寒草甸表层(0-20cm)土壤表现为碳源，表层土壤有机碳减少2Tg。期间高寒草原土壤表现为碳汇，表层土壤有机碳增加6Tg。
4．在模拟达到平衡状态的5000年中，不同生态系统土壤有机碳库的变化幅度不同。活性土壤有机碳库基数较小，其变化较大但对土壤有机碳库变化的贡献率小。慢性土壤有机碳库占土壤全碳的比例较大，并且其变化幅度大，对土壤有机碳库的贡献最大。惰性土壤有机碳变化较小，说明惰性土壤有机碳周转时间长的特点。近30年高寒草甸土壤有机碳表现为降低趋势，高寒草原土壤有机碳呈波动增加趋势，荒漠草原表层土壤有机碳呈降低趋势。用实测土壤有机碳数据进行验证，模拟结果与实测结果较为接近。
5．运用CENTURY模型模拟未来50年不同气候情景下各土壤有机碳组分的变化，结果表明：气候变化情景下(P1T0、P0T1和P1T1)未来50年各高寒生态系统土壤有机碳都呈降低趋势，若未来50年气候不变高寒草甸和高寒草原土壤有机碳表现为略微增加趋势，荒漠草原各土壤有机碳库均降低。放牧强度显著影响土壤有机碳，中度放牧强度对土壤有机碳的累积效果好于轻度放牧强度，重度放牧可导致土壤有机碳的损火。大气CO2浓度倍增可能加速土壤有机碳的累积。