短花针茅荒漠草原作为生态碳（C）库的重要组成部分,其碳收支过程既是影响全球气候的重要一环,也是响应全球气候变化的重要部分。研究不同气候变化情境对荒漠草原碳收支关键过程的影响及调控机制,可提高气候变化背景下人们对生态系统碳平衡过程的认识,对于理解脆弱生境土壤碳循环过程也有重要的科学意义。以此目的,本研究以短花针茅荒漠草原为研究对象,设置了增温（T0:自然温度,T1:T0+2℃,T2:T0+4℃）、增雨（W0:自然降雨,W1:W0+25%,W2:W0+50%）以及增温与增雨的交互作用的试验处理,增温通过开顶式生长室（OTC）实现,增雨是通过自制的截雨装置实现,研究了优势植物光合能力、植物叶片—根系—凋落物—土壤稳定碳同位素特征、土壤呼吸、土壤甲烷的氧化与还原等不同的碳收支过程对增温、增雨及其交互（T*W）作用的响应。主要结果如下:（1）植物光合生理参数增温、增雨及其交互处理显著地提高了短花针茅、无芒隐子草和木地肤植物叶片的气体交换参数。3种C3植物（短花针茅、碱韭和冷蒿）的光合作用受到气孔因素限制明显,而C4植物无芒隐子草的光合作用表现出非气孔限制的状态。研究的5种植物的瞬时水分利用效率和内在水分利用效率（WUE）与胞间二氧化碳浓度（Ci）的呈极显著的负相关关系。由拟合光合/CO2响应曲线的参数显示,短花针茅植物具有更宽的光合有效辐射生长幅(1.69-1938.11μmol m-2 s-1),对低光合辐射的适应性更强,有优先积累光合物质的能力,同化适应性更高。而无芒隐子草植物的最大净光合速率较高,植物的Rusbico活性大小和电子传递速率更高,对光合有效辐射（PAR）的利用能力更高。说明,C3与C4植物在荒漠草原生存方式各有优势。在增温2℃处理和增雨25%处理下短花针茅和无芒隐子草的部分光合优势指标显著提高了,部分光合抑制指标则下降,说明适度的增温和增雨可以显著改善植物的光合作用机制,使得植物更好的应对环境因子改变带来的生理限制,增加荒漠草原C的输入。短花针茅的快速荧光诱导曲线参数对增温与增雨的单独作用敏感,而对增温与增雨的交互作用响应不显著。增温、增雨及其交互作用显著影响无芒隐子草的PSII潜在活性和最大光量子产率。增温处理显著提高了短花针茅和无芒隐子草叶片的性能指数值,因此,增温可提高荒漠草原优势植物干物质的积累。（2）植物叶片、凋落物、根系和土壤的稳定碳同位素组成本研究测定的C3优势植物在不同处理下叶片的稳定碳同位素值(δ13Cleaf)值范围在-31.99‰至-26.21‰期间,C4植物的范围-15.53‰至-13.81‰。C3优势植物中短花针茅的δ13Cleaf值最高（即长期的水分利用效率（WUEL）最高）。植物根系的δ13C值(δ13Croot)较δ13Cleaf值富集,分馏差值集中在1‰-3‰个单位之间。且总体表现为地下部分的δ13C比地上部分的富集。δ13Cleaf、δ13Croot和δ13Csoil与相对应的C/N具有显著的相关性。增温、增雨及其交互作用对C3和C4植物的δ13Cleaf、δ13Croot和土壤的δ13C值(δ13Csoil)影响显著,其中T处理的模型解释度最高,说明荒漠草原δ13Cleaf、δ13Croot和δ13Csoil值对温度的敏感性更高。（3）土壤CO2和CH4通量及其稳定碳同位素值荒漠草原土壤为CO2的源,CH4的汇。增温和增雨处理显著提高了土壤呼吸CO2的排放通量,CH4的吸收通量随着增温作用显著提高,T1和T2处理分别提高了25.92%,20.36%。增温2℃更有利于丰富土壤13C信号的富集。土壤呼吸释放CO2的δ13C值在增温下富集,增雨下贫化。增温处理显著提高了δ13CH4e值,但是增雨处理对δ13CH4e值无显著影响。