陆地生态系统是人类赖以生存与持续发展的基础。由于其巨大的碳储存能力陆地生态系统在全球碳循环过程中发挥着重要作用，尤其是在延缓因大气中CO2浓度升高所引起的气候变化方面作用更为突出。作为世界上最广布的植被类型之一，草地生态系统是陆地生态系统的重要组成部分，其面积占到全球陆地面积的五分之一。中国有着世界第二大的草地生态系统，面积为3.55×108 hm2，约占世界草地面积的6％～8％，其碳储量为世界总碳储量的9％～16％。以内蒙古高原为主体的北方草地，面积约占国土总面积的40％左右，是一种重要的可再生的农牧业资源；作为一种重要的绿色生态屏障，北方草地在调节气候，涵养水源，防风固沙，净化空气和美化环境等方面起着重要作用。由于人口的增长和经济发展的需求，许多土地利用方式呈现在北方农牧交错区。地处内蒙古高原南麓的多伦县属于典型的农牧交错区，良好的气候条件和复杂的人文环境决定了多种土地利用方式在这一地区的并存，为开展不同土地利用方式对草地生态系统影响的研究提供了天然的研究场所。　　 本研究选择了多伦县境内的6种土地利用方式作为研究对象，即围封禁牧样地、刈割禁牧样地、自由放牧样地、人工(紫花苜蓿)草地、农田(青贮玉米)和弃耕地，主要研究在这几种不同的土地利用方式影响下，土壤碳氮储量、草地生态系统功能(生产力等)和群落结构的变化。通过对土壤碳氮储量变化的研究发现：　　 (1)不同土地利用方式因其地上净初级生产力的不同而影响了土壤的碳氮储量，但是高的地上初级生产力并不一定能提高土壤的碳氮储量，如青贮玉米地。这主要是因为土壤碳氮储量与根系和凋落的输入相关。　　 (2)不同土地利用方式对植被的浅层(0-20 cm)根系影响较大，继而影响了土壤的碳氮储量。这是因为大约80％的根系碳氮和50％的土壤碳氮储量都集中分布在这一层次。而土壤潜在库容的进一步扩大则要依靠深层根系生物量的增加，以提高深层土壤的碳氮含量，如人工(苜蓿)草地。　　 (3)在合理利用方式或者科学管理措施下，草地土壤有机碳储量处于8 kg Cm-2到10 kg C m-2之间，比过度退化草地的有机碳储量提高了50％。　　 (4)经过短期恢复，土壤的库容量会很快增加，表现出较强的储存功能。因此，通过合理的土地利用方式和管理措施，中国北方农牧交错区可以转变成一个巨大的碳汇。　　 通过对不同利用方式下草地生态系统的功能、群落结构和物种多样性恢复的研究，得到如下实验结果：　　 (1)与自由放牧相比，短期(5年)禁牧(围封和刈割)提高了草地的地上净初级生产力和物种数目。围封禁牧和刈割禁牧草地的地上净初级生产力分别比自由放牧草地高出107.3％和50％；而物种数目则分别比自由放牧草地增加了14.8％和25.9％。　　 (2)围封和刈割禁牧，尤其是后者，主要增加了非禾本科草本植物在群落中所占的比例；而在自由放牧草地，灌木和半灌木种群在群落中占有绝对优势。　　 (3)物种多样性和生产力间的关系因外部干扰程度的不同而变化。在轻度干扰(围封禁牧)和中度干扰(刈割禁牧)下，生产力和物种多样性间呈指数正相关关系；而在重度干扰(自由放牧)下，群落地上净初级生产力随着物种多样性的增加呈指数递减的趋势。　　 通过对不同土地利用(或干扰)方式下，草地生态系统小尺度上的空间属性进行分析后，得到以下研究结果：　　 (1)群落和物种的地上生物量以及土壤养分均表现出显著的小尺度空间结构特征，并且在不同利用方式影响下，这种空间属性表现出较大的差异。　　 (2)禁牧(围封和刈割)草地的土壤有机碳和氮含量比较高。土壤有机碳的变程较小，变化范围为0.83～1.40 m，其在三种类型土地利用的变异系数都维持在18.0％左右；土壤全氮的空间自相关尺度为0.46～14.69m，变异系数为12.10％～30.86％。　　 (3)群落地上生物量以禁牧(围封和刈割)草地较高。在围封禁牧和刈割禁牧草地内的变异系数分别为26.48％和19.94％，在自由放牧草地的变异系数为67.47％；其空间自相关尺度为0.74～3.9m。在不同的土地利用方式下，物种、功能群以及多样性指数都表现出显著的空间异质性，并且其空间属性变化各异。　　 (4)土壤养分和植被的空间分布相互影响，互为因果关系。这种小尺度的空间格局差异是群落演替的驱动力，而不同的土地利用方式正是通过改变群落内小尺度的空间属性来影响了群落的演替方向。　　 在不同土地利用方式影响下，草地生态系统不仅在宏观功能，如生态系统生产力、群落结构和土壤的碳氮储量等方面表现出较大的差异，而且在微观结构上，如土壤养分和物种的空间属性等方面也发生了明显了变化，并且宏观和微观上的变化相互促进相互影响，它们的相互作用在很大程度上决定了群落的演替方向和草地生态系统全球变化过程中的具体作用。