全球草原生态如今受到诸多因素影响,主要包括:气候变化、人类活动和本身化学循环变弱等,系统功能弱化严重。因此,亟需依靠提高放牧管理水平,以恢复正常功能,维持原有机制,这是发展草地畜牧业面临的重要科学问题。本研究在短花针茅荒漠草原选取试验区域,设定不同载畜率,长期开展对比试验,探讨在不同绵羊载畜率下,草地生态系统的群落特征变化、土壤状况、固碳能力,研究放牧对草地生态系统碳收支的影响,揭示该类草地生态系统在不同载畜率下的碳汇潜力,从碳平衡的角度提出最适载畜率,为维持草原碳固持和可持续利用草地提供理论依据。试验选取短花针茅草原地处内蒙古自治区乌兰察布市四子王旗,在自然状况相对一致的草地上采用完全随机区组试验设计布置样地,设置对照区(CK)、轻度放牧区(LG)、中度放牧区(MG)和重度放牧区(HG)4种不同载畜率处理,其载畜率分别为0、0.91、1.82和2.71羊单位/hm2/半年,每种处理重复3次,每年进行暖季放牧,试验迟续9年。系统研究不同载畜率下植被、土壤以及生态系统碳收的响应变化。主要研究结果如下:载畜率的增加显著降低了草地现存量和群落的盖度、高度、密度以及建群种、优势种的盖度、高度、密度(P<0.05),而且载畜率及年度以及二者的交互作用对其也产生了显著影响(P<0.05)。以功能群的角度来看,灌木、半灌木现存量随载畜率增加变化最显著(P<0.05),随着载畜率的增加,多年生丛生禾草所占的比例有所增加,而灌木、半灌木和多年生杂类草所占比例呈下降趋势。内蒙古短花针茅荒漠草原群落的生物多样性主要受到水热因子的影响,水分是该类型草地的主要限制因子。不同载畜率对草地的影响和每年5月-7月的降雨量有直接关系,当降雨量较低时,载畜率对草地生态系统的影响减弱,降雨量达到一定水平时,载畜率作用显著。在该类型草地,降雨量起到决定作用,载畜率其次。内蒙古短花针茅荒漠草原地下生物量的分布趋势为:主要分布在表层0-30cm,占总量的80%左右,0-10cm土层地下生物量占总量的50%左右。各层生物量随土层深度的增加呈“T”型分布。其中不同载畜率处理对地下生物量的影响主要发生在0-30cm土壤层。土壤状况在9年的不同载畜率连续放牧状态下并没有发生本质变化。尽管随着放牧强度的增加,土壤的理化性状发生了不同程度的改变,但土壤性状的变化表现出一定的时滞性,短期内土壤特性对放牧扰动不敏感。短花针茅荒漠草原生态系统草地地上植被固碳量随载畜率的增大而显著降低(P<0.05),重度载畜率下植被固碳量下降了74%。草地根系碳储量随着载畜率的增加显著降低(P<0.05),超过70%的根系碳储量主要集中在表层30cm的土层中。随着土壤深度的增加土壤有机碳含量降低(P<0.05),载畜率和土层深度对其影响显著,土壤有机碳含量在轻度放牧区达到最大值。土壤微生物量碳含量随土层的加深呈下降趋势,不同载畜率对土壤微生物量碳的影响只发生在表层土壤(0-10cm)。土壤团聚体有机碳含量随着载畜率的增加呈下降趋势。在0-30cm土壤中,对照区、轻度放牧区粒径为1mm的土壤有机碳含量显著高于其它粒径(P<0.05)。不同载畜率对荒漠草原土壤的总碳含量、轻组有机碳未产生显著影响(P>0.05)。土壤总碳储量对载畜率变化的响应不明显,土壤碳储量占总碳储量的96%。内蒙古荒漠草原生体系统碳储量对载畜率的响应不显著(P>0.05),生态系统碳汇潜力范围:23.77×103kg ha-1-27.51×103kg ha-1,平均固碳能力为:25.86×103kg ha-1。综合内蒙古荒漠草原植被、土壤、生态系统碳收支等特征,得出内蒙古荒漠草原适宜的载畜率为0.91羊单位/hm2/半年,即试验设计中的轻度载畜率,超过该载畜率水平,短花针茅荒漠草原生态系统将出现不同程度地退化。