我国北方半干旱温带草原是亚欧大陆草原生物区系的重要组成部分,对全球变化和人类活动的影响非常敏感。由于之前的过度开垦以及国家退耕还草政策的实施,在草原上出现了大量的弃耕地,并在其恢复过程中自然形成了以不同植物为主的斑块。不同的人为干扰或者草原管理手段对不同植物生态系统结构和功能存在着不一致的影响。本研究选取位于内蒙古多伦县的半干旱草原弃耕后形成的三个不同植物斑块(白草斑块、冷蒿斑块和白草冷蒿混合斑块),在2005年-2008年研究割草和氮素添加以及它们的交互作用对该地区植物多样性、盖度、植物生产力、土壤呼吸以及生态系统碳交换的影响。具体研究结果如下:　　 1.2006-2008年,通过研究不同斑块内植物多样性和盖度对割草和氮素添加及交互作用的响应,发现以下结果:植物多样性和群落总盖度均表现出年际间变异,主要是由于年际间降雨量的变异引起的。不同斑块内的植物多样性和物种组成均不相同。白草斑块内的植物总盖度高于冷蒿斑块和白草冷蒿混合斑块,但白草斑块内物种数目却最低。割草通过促进非禾本科植物的生长从而增加了6.8％的植物物种数；同时由于割草使白草的盖度显著减少36.5％,降低了10.7％的群落总盖度和29.5％的禾本科植物盖度。氮素添加对植物物种数没有影响,却显著增加了22.3％的白草盖度,从而增加了10.8％的群落总盖度和20.4％的禾本科植物盖度。　　 2.2006—2008年,通过研究不同斑块内初级生产力(NPP)对割草和氮素添加及交互作用的响应,结果表明:由于受到降水量年际间变异的影响,植物净初级生产力也存在着显著的年际间变异。土壤水分是我国北方半干旱草原净初级生产力的主要限制因子。在不同斑块内,净初级生产力随着优势种的不同而不同。白草斑块内的地上净初级生产力(ANPP)和地下净初级生产力(BNPP)在三个斑块内最大,分别比冷蒿斑块高39.3％和45％,比混合斑块高17.2％和20％。割草对净初级生产力没有影响,但降低了16.1％的禾本科植物地上生物量。同时,在混合斑块内割草提高了植物根冠比,是植物应对干扰的一种策略。氮素添加分别使ANPP和BNPP增加了37％和25％,但没有显著改变植物根冠比。施氮后ANPP的增加主要是由两种优势种白草和冷蒿生物量的增加引起的,BNPP的增加是由地表0-10和10-20 cm土壤层内BNPP的增加引起的。　　 3.2006-2008年,通过研究不同斑块内土壤呼吸对割草和氮素添加及交互作用的响应,结果表明:土壤湿度、土壤温度和碳基质都是在我国北方半干旱草原控制土壤呼吸空间变异和时间变异的重要因子。较高的土壤水分和BNPP使得土壤呼吸在白草斑块内要高于冷蒿斑块和混合斑块。由于割草后土壤湿度和植物生长没有变化,因此割草对土壤呼吸没有影响。氮素添加通过刺激植物生长增加了6.5％的土壤呼吸。但是氮素添加对土壤呼吸的促进作用受到土壤水分条件的限制。割草和氮素添加对土壤呼吸的影响在各个斑块内显现出一致性。而且,割草和氮素添加对土壤呼吸没有交互作用。在各个斑块内,割草和氮素添加通过调节土壤湿度和植物生长影响土壤呼吸,这会有助于阐明我国北方草原的不同管理方式和不同植物类型下土壤呼吸的时间和空间变异,并且为我国北方半干旱草原恢复管理提供依据。　　 4.2007—2008年,通过研究不同斑块内生态系统碳交换对割草和氮素添加及交互作用的响应,结果表明:生态系统碳交换过程包括NEE、ER和GEP都存在年际间变异,这主要由年际间降水量的不同引起的。不同植物斑块对碳交换的影响不一致,白草斑块的GEP和ER均高于混合斑块和冷蒿斑块,但其NEE与混合斑块没有差异,仅高于冷蒿斑块。割草同时降低了三个斑块内10％的GEP和9％的ER,导致割草对NEE没有影响。氮素添加增强了植物个体的光合作用能力,使GEP增加15％,同时光合作用产生更多基质也增加了17％的ER,由于氮素添加后GEP的增加值(1.15μmol m-2 s-1)要大于ER的增加值(0.66μmol m-2 s-1),从而导致NEE增加了18％。同时,氮素添加对生态系统碳交换的作用受到水分条件的限制。