植被生物量是陆地生态系统的重要组成部分。在草地生态系统中，生物量代表草地初级生产力的基本水平，决定草场的载畜能力。准确地估测草地生物量碳库及其时空变化是区域碳循环研究的基础，对于合理利用草地资源具有重要意义。本文采用2005~2012年内蒙古草地的大量地面生物量调查数据，结合MODIS植被指数产品与气象资料，建立不同地区的地上生物量估算模型，并通过地上地下生物量的分配关系推算了地下生物量，进而估算内蒙古草地植被碳储量的年际变化与空间分布，并分析了内蒙古草地生物量时空变化的水热因子（温度与降水）。主要结论如下：（1）模型精度评价表明，NDVI建模的总体精度高于EVI的建模精度；生长旺季植被指数均值（7月与8月二者最大值的均值）的合成方法的精度高于其它时相的合成方法；东部草甸草原区、中部温性草原区与西部荒漠草原及荒漠区的最优模型分别为指数模型（精度为74%）、乘幂模型（精度为73%）和线性模型（精度为67%）。分析结果显示，对于大空间尺度的生物量估算，单一的统计模型可能会忽视空间异质性导致回归关系的差异，建立分区模型可以在一定程度上降低这种不确定性。（2）基于地面实测生物量数据与遥感信息相结合的方法估算了内蒙古草地的植被碳储量，总草地植被碳储量为131.77TgC（2001~2012年均值），其中地上生物量20.88TgC，占总植被碳储量的15.84%；地下生物量110.90TgC，占总植被碳储量的84.16%。本研究的估值低于先前研究的估值，不同的数据源，估算方法与研究的年限是估值差异的三个主要原因。（3）内蒙古草地生物量的空间分布存在较大的差异，总体呈自东北至西南递减趋势，平均草地生物量密度为194.54gC/m~2（2001~2012年均值），其中地上生物量30.82gC/m~2，地下生物量163.72gC/m~2。2001~2012年间，内蒙古草地植被碳储量呈现波动变化（变异系数为10.51%），并未显现出明显的变化趋势（R~2=0.03, P=0.57），处于碳中性状态。（4）不同时期的降水（1~8月，4~8月，5~8月，1~7月，4~7月与5~7月）与地上生物量均显现显著的正相关，但相关性存在差异。其中5~8月的降水量与地上生物量的相关性最好，可以解释生物量变化的40%（R~2=0.40，P<0.0001）。（5）2001~2012年间，内蒙古草地地上生物量的年际波动主要受年际降水量的影响；随着生长季降水的增加，地上生物量的年际变异性逐渐减小，稳定性增加（R~2=0.43, P<0.0001）；地上生物量的年际变异性随着降水年际变异性的增加而增加（R~2=0.22，P<0.0001）。（6）生长季的降水量同样对地上生物量的空间分布产生深刻的影响，可解释其变化的68%，并沿降水梯度呈指数增长趋势；三个区的斜率自西向东呈上升趋势；综合考虑水热因子的湿润指数（K）对地上生物量空间分布的解释率（70%）略高于降水量单独对地上生物量的解释率（68%）。