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青藏高原地域广阔，80％以上的陆地在海拔3500米以上，广泛分布着高寒草地生态系统，其中处于干旱半干旱地区的高寒草原面积最大，约70万平方公里。由于气候条件恶劣，对气候变化和人为活动干扰极为敏感。随着放牧增加，草原退化，出现了明显的豆科植物集中分布现象，这些区域的豆科植物生物量占比约达到30％以上，简称为豆科优势植物群落(Legumes Dominant Community，LDC)（与下文中的非豆科植物群落，仅为根据该群落特征作的描述性称谓，以便进行区分，而非定义），而典型高寒草原豆科植物生物量占比往往不足10％，简称为非豆科优势植物群落（Non-Legumes Dominant Community，NLDC）。在高海拔、低温、氮限制的高寒草原，豆科共生固定的氮在氮输入中起到怎样的作用，特别是豆科集中分布区在高寒草原氮输入中的作用尚不明了。两群落的氮储量和收支存在哪些差异。20世纪中叶以来，青藏高原活性氮湿沉降量呈现持续增加趋势，这种外源氮输入的增加是否将对高寒草原豆科植物的固氮功能产生影响也不清楚。为深入了解高寒草原(海拔:～4730m)豆科植物共生固氮的特征，本研究开展了以下三方面的工作:首先，利用15N同位素稀释法，测定西藏高寒草原中豆科和非豆科优势植物群落主要豆科植物地上地下部分分配的生物固氮量，估算两群落的生物固氮量。其次，基于两群落土壤、植物碳氮含量，温室气体(CO2、CH4、N2O)通量，CO2净交换(NEE)的测定，探究两群落植物土壤碳氮储量和周转速率差异。最后，通过模拟氮沉降实验，探究豆科植物固氮功能对外源氮输入增加的响应。研究结论如下: 1.在海拔4730m的西藏高寒草原，豆科植物生物固氮仍然是重要的N的来源。西藏高寒草原豆科植物地下部分的％Ndfa（从大气中吸收的氮占植物总氮的比例）显著高于地上部分。LDC的固氮量要显著高于NLDC（约3.2倍），西藏高寒草原NLDC固氮量约为0.86 Nm-2，地上地下分配的固氮量分别为0.25和0.61 gN m-2;LDC固氮量约为2.77g N m-2，地上地下分配的固氮量分别为1.39和1.38 g Nm-2。高寒草原单位质量豆科植物中固定的氮的含量约为16-17 mgN g-1，固氮量与生物量之间存在明显的正相关。以NLDC的固氮量为标准，保守估计高寒草原的豆科生物固氮量约为0.6T gNyr-1。 2.与NLDC相比，LDC豆科植物氮含量变化不显著、土壤氮含量和N2O排放通量增加不显著，非豆科植物的氮含量显著增加。LDC土壤碳储量差异不显著，非豆科植物地下部分碳含量显著增加，生态系统呼吸显著增加同的时光合固碳总量也显著提高，但光合固碳总量显著大于生态系统呼吸，使CO2净交换(NEE)显著增加，CH4吸收显著降低。 3.西藏高寒草原，随着施肥水平的增加，豆科植物的固氮功能呈现先增加，然后趋于平稳，最后下降的趋势。当外源氮输入量超过0.8 gNm-2（8 kgN ha-1）时，豆科植物固氮功能下降。目前，青藏高原氮沉降量并未抑制高寒草原豆科植物的固氮功能。不同种豆科植物对外源氮输入增加的响应也不尽相同。