全球气候变化使得近20年成为1860年以来最暖、极端事件频发的时期。蒙古高原荒漠草原位于内蒙古中部，阴山山脉以北的乌兰察布高原地区，为生态环境脆弱带，其稳定性较差，在自然和人为干扰下，生态系统会产生结构和功能的改变。　　我们为了研究放牧和降水对短花针茅荒漠草原的影响，于2012年设置嵌套实验设计，利用静态箱法、物候定量打分法等开展为期2年的实验，研究实验处理对荒漠草地生态系统结构(植株高度、盖度、物种丰富度、叶面积指数(LAI)、生物量等）、功能（碳、水循环）及物种物候的影响。另于2011年开展为期3年的研究荒漠草原碳、水循环的日动态观测。提出了以下五个科学问题:(1)放牧和降水对生态系统结构产生什么影响？(2)10年放牧史是否会带来生态系统功能的滞后效应？(3)在日、月、年3个时间尺度下，生态系统碳、水循环的变化格局和控制机制是什么？(4)放牧和降水对生态系统水循环产生什么影响？(5)放牧、降水、增温3个因素分别对荒漠草原的植物物候产生什么影响？放牧是否会影响物种的开花能力和群落特性？　　具体得到以下主要结论:　　(1)放牧和降水改变了荒漠草原群落组成和结构。放牧降低了植株的高度(P＜0.001)、物种丰富度(P＜0.001)、群落盖度(P＜0.001)，提高了荒漠草原建群种短花针茅占群落的生物量比例(Pstipa，P＜0.001)，但是放牧对LAI(P=0.443)没有显著影响。在生产力方面，放牧降低了AGB(P＜0.001)、地上净初级生产力(ANPP,P＜0.001)，但是对地下净初级生产力(BNPP,P=0.466)没有产生显著影响。30％年均降雨量的添加对温带荒漠草原的植被群落产生了影响。2012年，降水显著提高了物种丰富度、群落盖度、植株高度(18.44％，P=0.021;24.47％,P＜0.001;14.13％,P=0.021, respectively)，促进了AGB(P=0.002)。2013年，水分对所有的植被性状均没有显著影响。　　(2)放牧对群落结构的影响能够改变生态系统功能。随着观测时间，放牧对碳循环的影响从降低碳吸收转变为促进碳吸收。水分是影响碳循环最重要的环境因素，它分别解释了NEE和GEE的43％、33％。AGB、LAI、土壤水分(VWC)、土壤温度(Ts)，它们共同解释了NEE变化量的73.51％。土壤温度仅仅在VWC大于15％时，与ER有指数正相关关系。　　(3)荒漠草原的降雨量与降雨时间共同决定了荒漠草原的碳收支，导致2012年整体为碳吸收，2011年和2013年为碳释放。月尺度上，8月份、9月份是碳吸收的主要月份，日尺度上，决定一天碳吸收的时间段主要在早晨6.:00至下午15:00，但干旱年份的碳吸收主要在早晨6点至9点，这是因为干旱年份，清晨较高的相对湿度和适宜的温度促进了植物光合作用。不同年份的碳、水循环的季节、日动态变化不一致，Ra与ER的比值较为稳定，而T与ET的比值波动较大。　　(4)放牧和降水显著改变了生态系统水循环。放牧及降水对WUE没有显著影响;降水对ET没有显著影响;温度、水分、叶面积指数共同解释了ET季节变化的37.6％。温度、水分、生物量、叶面积指数、植物高度共同解释了WUE季节变化的58.2％。　　(5)放牧、降水、增温对荒漠草原物候产生不一致的影响。放牧缩短了生长季长度，推迟了优势物种的返青，显著改变了植物的开花能力和群落物种多样性。5mm降水对物种的开花物候没有显著影响，但10mm的双倍降雨量显著推迟了植物的枯黄。生长季初期的水温同期使得2013年的返青明显旱于2012年。增温对植物的返青没有显著影响，但是显著推迟了优势物种的枯黄，增温显著提前了多数物种的开花物候。　　总之，放牧改变了植物群落的组成和结构，放牧所带来的滞后效应能够中和当前放牧所带来的碳释放;水分是最重要的环境限制因子，降雨量和降雨时间控制着不同时间尺度的碳循环;放牧主要改变了植物的繁殖特性，缩短了生长季长度。10mm的降雨量显著推迟了植物的枯黄:增温显著推迟了优势物种的枯黄，提前了多数物种的开花物候。