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草地在陆地碳循环、水源涵养及食物供给等方面扮演着重要角色。中国是草地资源大国,也是世界上最大的碳排放国。人类为减缓气候变化所做的努力往往优先考虑储存在树木中的碳,而草地的作用及价值通常被低估。草地生产力的提高或生物量的积累是固定大气中CO2和增强植被固碳能力的重要方式,其中草地净初级生产力（Net primary productivity,NPP）是衡量草地固碳能力最常用的指标。因此,准确估算草地NPP至关重要。近20年来,许多学者对中国草地NPP开展了一系列研究,但估算结果差异较大,仍存在诸多不确定性,主要原因是不同研究采用的草地范围、估算方法、数据来源等方面的差异所导致。此外,也缺乏对长时间序列NPP变化过程及成因的深入探讨。针对以上问题和局限性,本文基于13129个土地利用/覆盖验证样本,对国内外10种权威土地覆盖数据的草地分布进行了精度评价,明确了当前最准确的草地范围;利用2002-2019年间全国外业调查采集的5455个草地地上生物量样地数据,结合与草地生长密切相关的植被、地形、土壤和气象因素,建立了全国草地NPP的遥感估算机器学习模型,开发出2001-2020年逐年1 km空间分辨率的全国草地NPP数据集;核算了近20年中国草地NPP及生物量（植被）碳储量;分析了草地NPP的时空变化特征,并综合考虑自然因素和人为因素,系统研究了草地NPP变化的成因。主要得出以下结论:（1）基于MCD12Q1数据的中国草地空间分布精度最高。在10种草地分布图中,草地面积介于107.80×10~4～332.46×10~4 km~2,其中CLCD、MCD12Q1与其他草地分布图具有较高的面积一致性。内蒙古中东部、青藏高原和新疆北部草地的空间分布的一致性最高,而南方地区草地分布相对零散,不同草地分布图差异较大。MCD12Q1的草地分布明显比其他9种分布图更准确,总体精度（Overall accuracy,OA）达77.51%,kappa系数为0.51;基于CLCD的草地分布图精度略低于MCD12Q1,OA为73.02%,kappa系数为0.45,但其空间分辨率更加精细（30 m）。整体上,内蒙古、宁夏和青藏高原等地区草地空间分布的精度最高,东南部地区的精度较差;草地与林地、耕地和裸地易于混淆是影响草地分布图精度的主要因素。（2）过去20年,中国草地面积持续减少,主要原因是土地开垦和人工造林。中国草地面积从2001年的285.48×10~4 km~2减少至2020年的280.57×10~4 km~2。其中,草地在农牧交错带、南方地区呈现明显的减少趋势,在青藏高原、黄土高原等区域明显增加。草地主要转变（转入或转出）为耕地、林地和裸地。土地开垦和人工造林是导致天然草地减少的主要原因,城市化发展也造成了建设用地对草地的占用。退耕还林还草、荒漠化治理、草原围栏禁牧等生态工程和措施促进了裸地向草地的转变。（3）基于遥感、气候、地形和土壤等特征因素和随机森林算法,构建了最优的草地NPP综合遥感估算模型。4类特征变量对草地NPP估算模型的构建具有重要的贡献,其中遥感植被指数是最关键的预测变量;此外,对预测变量进行筛选可以明显提升模型的简约性和准确性。与多元线性回归（Multiple linear regression,MLR）、支持向量机（Support vector machine,SVM）、Cubist和人工神经网络（Artificial neural network,ANN）等统计模型相比,随机森林算法（Random forest,RF）是全国草地NPP估算的最优统计算法（r=0.71、RMSE=280.55 g·C/m~2）。此外,基于RF模型模拟的草地NPP估算精度（r=0.70）明显高于CASA模型（r=0.45）和MOD17产品（r=0.46）。（4）2001-2020年中国草地年NPP显著增加,生物量（植被）碳储量为1.14±0.03 Pg C,草地生态系统总体呈现碳汇特征。全国草地年NPP（生物量碳密度）平均为403 g·C/m~2,呈现东高西低、南高北低的空间分布格局。全国及不同草地类型年NPP升高趋势明显,其中显著升高的区域主要分布在黄土高原腹地、黄河中下游地区、甘肃河西走廊以及青海省东部。NPP降低以轻微趋势为主,占全国草地面积的30%,主要分布在内蒙古中东部、新疆北部和西藏中部等区域。2001-2020年,中国草地生物量碳储量为1.14±0.03 Pg C(1 Pg C=1015 g C),其中北方地区碳储量最大,约占全国总量的56%。不同草地类型生物量碳储量差异较大,其中温性草原类和高寒草甸类草地植被碳储量最大,占全国总量的64%。过去20年来,中国草地净生态系统生产力（Net ecosystem productivity,NEP）总量达610 Tg C(1 Tg C=1012 g C),除青藏高原西北部地区外,草地生态系统总体呈现碳汇特征。（5）土地覆盖类型转变、气候变化、人类活动以及生态工程对草地NPP的变化有重要影响。草地的转入或转出是直接导致草地NPP变化的主要原因,其中草地转入/转出为林地、耕地和裸地占草地转换类型所获得/损失NPP总量的95%以上。在草地始终未变化区域,气候和人类活动共同驱动（占草地总面积的39.57%）是影响草地NPP升高的主要原因;人类活动是造成NPP降低的主要因素,占草地总面积的14.19%;生态工程对天然草地NPP的升高起到了明显的积极作用,在草原生态保护、京津风沙源治理以及河流防护林等工程实施范围内,共有73.66×10~4 km~2的草地NPP呈升高趋势,生态工程的贡献率为42.36%。（6）降水是主导全国草地NPP变化最重要的因子。在7个驱动因子中,降水主导的草地NPP变化占草地总面积的48%,其中近八成草地NPP的变化与降水趋势保持一致;温度主导草地NPP变化面积占比为11%,其中有51%的草地NPP升高是由温度升高所主导;在太阳辐射主导的草地NPP变化范围内（占草地面积10%）,有69.51%草地的NPP升高是因为太阳辐射降低导致;GDP和牧业产值主导草地NPP变化的面积占7～9%,其中约八成的草地NPP增加是由经济产值的增长所主导,集中分布在藏西地区和黄土高原地区;人口密度和家畜数量主导NPP变化的草地面积为17×10~4 km~2和19×10~4 km~2,其中一半的草地NPP变化与这两个因子变化趋势相反。