草地恢复与重建是目前新疆畜牧业所面临的一个重要问题,本文以GEF项目为依托,对新疆退化草地恢复过程中的生物多样性变化及碳循环进行了研究,在对草地生态系统碳收支测算的基础上对草地恢复效应进行了评价。主要结论如下:构建草原围栏后,围栏外物种多样性明显高于采食强度低的围栏内植物群落的物种多样性,而群落均匀度指数(Alatalo指数)则是围栏外低于围栏内;围封轮牧、围封割草处理,围栏内外土壤微生物群落组成中,真菌所占的比例最低,基本上在1%以内。细菌分别超过了总量的50%,甚至在围封轮牧处理所占比例超过80%。但是在围栏休牧处理条件下,放线菌所占比例和细菌基本持平,甚至高达61.01%;土壤动物多样性指数为:割草>轮牧>休牧,三种围封利用方式都是围栏内的多样性指数高于围栏外的多样性指数。围封休牧处理条件下,围栏内土壤有机碳容量比围栏外提高了120.66%,割草处理围栏内土壤有机碳容量比围栏外降低了11.78%。休牧、轮牧处理使0~20cm土壤有机碳容量分别提高了94.18%、14.37%;而割草处理则降低了26.88%;围栏内植物碳通量均高于围栏外,割草、轮牧、休牧处理围栏内植物碳密度比围栏外分别提高了344.35%、441.62%、40.15%;地下植物碳储量占植物碳总储量的比例均达到95%以上;三种围封利用下,碳在生态系统各碳库的分配比例略有不同,但总体土壤碳库所占比例最大。轮牧处理生态系统碳密度最高,土壤碳库所占比例相对其它两种处理最低,仅占66.77%;休牧处理土壤碳密度最高达到24.72kg/m2,土壤碳库所占比例最高,达92.21%。围栏封育5年土壤的地下植物碳密度最大,为8.91kg/m2。而0~5cm地下植物碳容量随围封年限的增加而增高,但随着围封年限的增加,地下植物碳容量的增幅减小,围封25年0~5cm植物地下碳容量为72.78kg/m3。0~20cm地下植物碳容量则表现为围封5年处理与25年差异不显著;植物碳密度在前20年均随着围封年限的增加而增大,到围封20年时植物碳密度达最大,为195.71g/m2;围封25年植物碳密度较围封20年略有降低,为187.13 g/m2。整体看植物碳密度有随封育年限先增加后降低的趋势。随着围封年限的增长,有机碳在生态系统各碳库的分配比例略有不同,但总体土壤碳库所占比例最大。土壤碳库所占生态系统有机碳总储量的比例受封育年限的影响不大,比例在97.00%~98.00%之间。CO2排放通量均有昼高夜低的特点,休牧和轮牧处理日变化曲线呈现明显的单峰曲线,休牧处理CO2排放速率最高出现在14:00,而轮牧处理则出现在16:00～18:00左右。割草处理日变化曲线呈现双峰曲线,最高峰出现在18:00左右。随着围栏休牧年限的增长,日变化曲线所呈现的单峰曲线越来愈不明显。围封年限10年时,其CO2排放最弱,日变化曲线近似一条直线,昼夜差别最小,最大CO2排放速率出现在14:00,为0.64gCO2/m2·h;三种围封利用方式,割草处理和休牧处理围栏内CO2日排放量均高于围栏外,分别是围栏外的127.60%和107.10%。而轮牧处理则相反,围栏内CO2日排放量低于围栏外,是围栏外的88.50%。随着围栏年限的增加,CO2日排放总量有先降低后增加的趋势;围栏10年的效果最好,CO2排放总量9.93g/m2·d;说明单从减少CO2排放的角度来看,围栏休牧10年效果最好。随着围封休牧年限的增加,草地生态系统的碳汇功能不断增强,围封25年草地碳汇功能最强,比对照草地多固定7.08kgC/m2·a。单从固碳角度来说,长时间围封有利于生态系统碳汇功能的增强。休牧处理净固定碳的能力最强,围栏内草地可以净固定16.21kgC/m2·a;轮牧、割草处理对生态系统净固定碳能力差异不显著,分别为7.08 kgC/m2·a、7.11 kgC/m2·a。三种围封方式,休牧处理的碳汇价值最高,0.1621~0.2431美元/m2·a;轮牧处理与割草处理之间的碳汇价值差异不显著,均在0.0700~0.1100美元/m2·a之间。随围封年限的增加,封育草地相对对照草地的碳汇价值呈现增加趋势,围封休牧25年相对对照可以增加0.0708~0.1063美元/m2·a的碳汇。同时可以看出,围封5~10年之间,封育草地相对对照草地的碳汇价值增长较快,围封10～25年增长趋势缓慢。考虑到围栏维护、管理的成本,建议围栏封育年限以10年左右为最佳。