面积达250万平方公里平均海拔4000米以上的青藏高原，广泛分布着以高寒草地为主的陆地生态系统（高寒草甸、高寒草原、高寒荒漠草原、高寒湿地等，共约160万平方公里），干旱和半干旱地区的高寒草原以70万平方公里的面积居首。受制于当地低温和干旱的双重限制，高寒草地对气候变化和人类活动干扰极为敏感。然而，在气候变化和人类活动干扰加剧情境下，我们对高寒生态系统将作何响应和反馈还所知甚少。本文旨在揭示高寒草地生态系统呼吸、CH4和N2O通量特征，及其对模拟氮沉降和围栏禁牧的响应。　　依托位于高原腹地的纳木错综合观测研究站（以下简称“纳木错站”），首先在高寒草原开展了温室气体排放/吸收的连续定位观测（生态系统呼吸、CH4和N2O通量），并后续涵盖了高寒草甸和沼泽化草甸两种高寒草地。在此基础上，重点以高寒草原为研究对象，分别开展了模拟多梯度氮沉降控制实验，以及禁牧/放牧样地的对比研究。在连续4年生长季期间（2009年-2012年）统一采用静态箱—气相色谱法，定期测定了生态系统呼吸及CH4和N2O通量。基于多个生长季的野外定位观测资料，获得如下研究结果:　　1.连续三个生长季的观测发现高寒草原生态系统呼吸强度和N2O排放均较低（分别为132.7±20.1 mg.CO2.m-2.h-1和0.14±0.38μg.N2O.m-2.h-1），但却具有较高的CH4吸收能力（-60.01±7.1μg.CH4.m-2.h-1），是青藏高原重要的CH4汇。高寒草甸具有中等的生态系统呼吸强度和较弱的CH4吸收能力（分别为274.4±29.8 mg.CO2.m-2.h-1和40.6±7.2μg.CH4.m-2.h1），但却排放了较多的N2O（3.49±0.94μg.N2O.m-2.h-1）。沼泽化草甸1内地形复杂，具有最高的生态系统呼吸强度（564.8±55.3 mg.CO2.m-2.h-1），总体是CH4的弱源(110.4±20.7μg.CH4.m-2.h-1)，N2O排放量也较低（1.17±2.54μg.N2O.m-2.h-1）。三种高寒生态系统生态系统呼吸均对温度变化较为敏感（除个别年份，Q10值均大于2.0），而在高寒草原和高寒草甸的CH4吸收过程主要受土壤水分调节。　　2.在高寒草原开展的多梯度氮沉降控制实验，探讨了温室气体排放/吸收量与氮输入量之间的关系。梯度氮输入显著促进了高寒草原的生态系统呼吸（2010年N160处理增加为26.4％，2011年为23.2％）;同时，还通过促进低温时段的生态系统呼吸，降低其对温度变化的敏感性（更低的Q10值），这表明生态系统呼吸的温度敏感性对氮素存在依赖性，且氮输入对生长季两端的生态系统呼吸影响更强（春季和秋季）。　　3.高寒草原土壤对CH4的吸收能力被梯度氮输入削弱（2010年N160处理为22.0％，2011年达26.5％）。分析还发现，CH4吸收能力与NO3-呈现非线性关系，NO;浓度在7mg.kg-1左右CH4吸收能力达到最大，NO3-浓度过低或过高均不利于CH4的氧化吸收过程。　　4.在氮输入不断加大的情景下，N2O排放量有了显著的提高，但N2O排放因子却在不断下降（2010年N10处理的排放因子为0.68％，而N160处理仅为0.10％;2011年N10处理排放因子为0.56％，而N160处理仅为0.10％）。因此，由于受可获得性碳的限制，氮沉降对N2O排放的促进并不会随氮沉降量或持续时间而出现线性增长。　　5.在高寒草原自由放牧样地和围栏禁牧样地对比研究发现，围栏禁牧已经极大地促进了高寒草原地上生物量，改变了其物种组成结构;并影响了土壤特性，造成土壤容重降低和pH升高。围栏禁牧总体使退化高寒草原进入恢复演替过程。围栏禁牧没有改变生态系统呼吸、CH4吸收和N2O通量的季节规律，但它却降低了CO2排放对温度的敏感性，同时显著地提高了CH4吸收能力(17.8-33.8％)，围栏禁牧的实施将从对气候变暖起到一定的缓解作用。　　总之，基于在纳木错站连续数个生长季的原位观测，发现高寒草原具有生态系统呼吸和N2O排放较弱，CH4吸收较强的特征，是重要的CH4汇。模拟氮沉降促进了生态系统呼吸和N2O排放，但二者排放量与氮输入量之前呈非线性关系;同时，模拟氮沉降显著削弱了高寒草原对CH4的吸收能力，CH4吸收在NO3-约为7 mg.kg-1时达到最大。氮输入量（或NO3-）与三种温室气体排放/吸收量之间的关系，表明生态系统响应的非线性过程。目前大规模实施的围栏禁牧和退牧还草工程，在保护和恢复草场的同时，也能促进高寒草原CH4吸收并降低生态系统呼吸的温度敏感性，对气候变暖进程形成负反馈。