土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,其动态变化过程对土壤碳循环和全球气候产生深远影响。黄土高原是我国典型的干旱半干旱区,自退耕还林（草）工程实施以来,该区植被得以恢复,土壤碳库发生巨大变化,对土壤呼吸产生显著影响。此外,降雨是激发干旱半干旱区土壤呼吸的重要因子,近年来受气候变化的影响,该区极端降雨事件频发,使得降雨对土壤呼吸的影响特征难以预测。因此。开展土壤呼吸对降雨格局的响应特征研究,对深入认知黄土高原碳循环和源汇特征,准确估算土壤碳排放具有重要意义。本文选取黄土丘陵沟壑区两种典型恢复植被群落:铁杆蒿（Artemisia sacrorum Ledeb.ex Hook.f.）和柠条（Caragana korshinskii Kom）,通过自然降雨和人工控水试验,从不同时间尺度研究了降雨格局对土壤呼吸动态变化过程的影响,探讨了土壤呼吸对降雨量和降雨分布变化的响应机制,厘清了土壤呼吸敏感性与土壤水分的关系,得到的主要结果如下:（1）探明了土壤呼吸及其组分对生长季不同阶段自然降雨脉冲的响应规律及影响因素,及月均呼吸及其组分动态变化和生长季累积碳排放量及影响因素。研究发现土壤呼吸对生长季前期和中期的脉冲降雨较为敏感;生长季前中后期脉冲降雨使土壤异养呼吸平均增加2.12、2.48、1.06μmol m-2 s-1,使土壤自养呼吸平均增加1.15、1.94、1.32μmol m-2 s-1,说明异养呼吸对脉冲降雨的响应贡献更大。铁杆蒿草地土壤呼吸、异养呼吸和自养呼吸增幅较柠条灌木地平均减低了57.0%、35.0%和26.0%。铁杆蒿生长季土壤呼吸碳排放量370～582 g C m-2,各年累积碳排量均低于柠条灌木地(378～748 g C m-2),其中异养呼吸与自养呼吸累积碳排量分别降低15.4%～28.1%和9.7～157.1%。降雨引发的土壤水分脉冲是驱动雨后土壤呼吸及其组分增加的主导因素。降雨量对月均土壤呼吸变异的解释度（45%）高于温度的解释度（26%）。柠条灌木地土壤呼吸及其组分对降雨变异较铁杆蒿草地更加敏感,在未来降雨增加的情况下土壤碳排放增加的概率更大。（2）明晰了土壤呼吸及其组分对降雨量增减的响应特征及影响因素。减雨（降雨量减少50%）使铁杆蒿草地、柠条灌木地土壤呼吸分别平均降低了27.5%和26.2%,增雨（降雨量增加50%）使铁杆蒿草地、柠条灌木地土壤呼吸分别平均增加了24.0%和24.1%。土壤呼吸各组分对降雨量增减的响应与总呼吸近似,减雨使铁杆蒿草地、柠条灌木地土壤异养呼吸分别降低了31.0%和20.9%,使土壤自养呼吸降低了23.8%和28.9%;增雨使铁杆蒿草地、柠条灌木地土壤异养呼吸分别增加了29.9%、18.3%,自养呼吸分别增加了32.9%和15.9%。增减雨并未显著改变土壤微生物呼吸/总呼吸占比,这表明土壤呼吸不同组分对降雨量改变响应相似。增减雨未显著改变土壤温度,但减雨使典型退耕植被土壤呼吸温度敏感性平均下降了38.2%和35.6%,增雨使典型退耕植被土壤土壤呼吸温度敏感性平均增加了24.0%和24.1%,土壤呼吸组分对降雨量变化的响应趋势与总呼吸一致。增减雨主要影响典型退耕植被生长季中期土壤水分,两年试验期内减雨平均使铁杆蒿草地、柠条灌木地土壤水分分别减少了19.1%和24.4%,增雨使铁杆蒿草地、柠条灌木地土壤水分分别平均增加了23.0%和20.0%,说明降雨量变化主要通过土壤水分变化及土壤水分温度交互效应影响土壤呼吸及其组分碳排放。（3）厘清了土壤呼吸及其组分对降雨格局变化（延后降雨+降低频率）的响应特征及影响因素。在生长季总降雨量不变的前提下,降雨格局改变使铁杆蒿草地、柠条灌木地土壤呼吸分别降低5.4%、14.6%,其中后者达到显著性水平。铁杆蒿草地土壤异养呼吸受降雨分布变化影响在生长季各月出现交错增减趋势,而柠条灌木地异养呼吸在整个生长季均出现降低。铁杆蒿草地、柠条灌木地土壤自养呼吸在生长季前半段均受降雨分布变化影响出现下降而在后半段出现增加,但增幅均低于前半段降幅。在同种植被条件下,铁杆蒿草地土壤自养呼吸对降雨分布改变响应较土壤异养呼吸更为敏感,降雨分布改变使土壤异养呼吸/总呼吸占比增加;而柠条灌木地土壤异养呼吸受降雨分布改变影响降低幅度更大,降雨分布改变使土壤异养呼吸/总呼吸占比降低。整个生长季土壤水分对典型退耕植被土壤呼吸及其组分的解释度高于土壤温度,降雨分布改变使退耕典型植土壤表层水分显著降低16.7%～22%,未显著改变典型退耕植被土壤表层温度。（4）优化了基于土壤呼吸温度敏感性Q10的传统计算方法,建立了滑动取样法。利用高频原位观测数据,建立滑动取样法,量化了不同土壤水分条件下典型退耕植被土壤呼吸及其组分的温度敏感性。结果显示,滑动取样法计算Q10时所用样本水分变异随样本量增加而增大,但取最大样本量50时样本水分变异仍小于0.1,远小于计算年Q10时样本水分变异（0.21～0.25）,当总样本量足够大,相同样本量条件下样本水分变异将足够小,便可最大限度降低自然观测数据土壤水热协变对土壤Q10计算的影响。通过筛选土壤呼吸速率与土壤温度拟合达到统计学显著的样本集,两种植被总呼吸、异养呼吸、自养呼吸共计算得2809～5034个Q10值,均大于1,这表明样本集中的土壤呼吸即使在干旱条件下未与土壤温度呈负相关关系,滑动平均法有效降低了土壤水热协变对土壤Q10计算的影响。对Q10与对应样本集水分均值进行相关分析,结果显示典型退耕植被土壤呼吸Q10与土壤水分显著正相关,水分可分别解释柠条灌木地、铁杆蒿草地Q10变异的83%、53%,且随着土壤水分的增加,计算Q10所用拟合结果的决定系数也不断增加,均表明土壤水分的增加促进了土壤呼吸的温度敏感性。与总呼吸类似,土壤异养呼吸Q10与土壤水分正相关,土壤水分变异可分别解释铁杆蒿草地、柠条灌木地土壤异养呼吸Q10变异的89%和77%;仅铁杆蒿草地土壤自养呼吸Q10与土壤水分显著正相关,且土壤水分仅可解释Q10变异的34%,以上结果说明典型退耕植被土壤异养呼吸Q10对土壤水分变异更加敏感,且由于土壤异养呼吸占比高于自养呼吸,因此土壤水分是总呼吸Q10主要影响因子。本研究探明了土壤呼吸对自然降雨的响应规律,量化了土壤呼吸对降雨量变化、降雨分布变化的响应规律,并厘清了降雨格局变化下土壤呼吸温度敏感性的响应机制,明确了黄土高原典型退耕植被对降雨格局改变的响应机理,为未来气候变化条件下的黄土高原土壤呼吸碳排放的精确估算提供了理论支撑。