高寒草甸作为青藏高原的主要植被类型，是“中华水塔”水源涵养功能发挥的重要基质。系统蒸散发是高寒草甸生态系统水文循环的主要过程和水分散失的重要途径。系统蒸散发和气候因子的耦合机制的研究相对薄弱，且逐渐成为估测气候变化背景下高寒草甸水源涵养功能演变的瓶颈之一。本论文以位于青藏高原东北隅祁连山南麓的高寒矮嵩草草甸为研究对象，以涡度相关技术为观测手段，构建2014年6月1日～2016年12月31日连续观测的水汽通量和相关的环境、生物因子的数据集，开展①反推Penman-Monteith方程获取植被非生长季土壤表层水汽传输阻抗特征和土壤温湿驱动强度;②通过结构方程明晰主要环境因子对系统蒸散发的相对贡献和内在生态过程;③构建增强回归树模型并结合气象、植被数据模拟2005年～2014年的系统蒸散发，探讨系统蒸散发的年际波动特征及对未来气候变化的潜在响应方式，并利用Shuttleworth-Wallace(S-W)双源模型定量拆分系统蒸散发为植被蒸腾和土壤蒸发及相应的环境驱动;④明晰系统蒸散发和水分利用效率对夏季热浪极端高温天气事件的响应方式和生态过程，全面理解高寒草甸系统蒸散发特征及内在环境生态过程。结果表明:　　1)高寒矮嵩草草甸非生长季土壤表层水汽传输阻抗主要受土壤温度控制。在2014年11月1日～2015年4月30日的高寒矮嵩草草甸非生长季时段内，基于Penman-Monteith方程反推得出土壤表层水汽传输阻抗(rs)。逐时rs表现出单峰型日变化特征，其最大值一般出现在15:00（北京时间）前后。逐时rs与土壤5cm温度呈极显著幂函数阈值关系(R2=0.38，P＜0.01，N=115)，即土壤温度为-4.25℃（土壤平衡冻结温度）时土壤表层阻抗最大;与土壤5cm含水量呈极显著指数负相关(R2=0.12，P＜0.01，N=115)。非生长季逐日rs的变化无明显季节规律，与土壤5cm温度(R2=0.69，P＜0.01，N=10)和土壤5cm含水量(R2=0.27，P＜0.01，N=10)均表现为极显著指数负相关。相关分析表明，非生长季土壤蒸发主要受太阳辐射(R2＞0.50，P＜0.01)的控制。研究结果表明土壤温度而非土壤水分主导着非生长季土壤表层阻抗的变化，即高寒矮嵩草草甸土壤水势的温度效应十分显著，应在高寒系统区域蒸散发的模型模拟中给予充分考虑。　　2)高寒矮嵩草草甸系统蒸散发的季节变化主要受净辐射控制。日均系统蒸散发速率为1.7±1.5mm·day-1（平均值±1倍标准差，下同），其中植被生长季（6月1日～9月30日）、生长季与非生长季过渡期（过渡期:5月1日～5月31日和10月1日～10月31日）和非生长季(11月1日～4月30日)的系统蒸散发速率分别为2.9±1.3mm·day-1、1.6±1.0和0.7±0.6mm·day-1，生长季的系统蒸散发量约占全年系统蒸散发的63％，但其季节变异较小（349.9±12.1mm）。在2014年6月1日～2016年12月31日的研究时段内，累积系统蒸散发量为1599.4mm，大于同期降水的补给(1453.7mm)，2015～2016年年均系统蒸散发量和累计降水量平均分别为598.0mm和472.8mm。配对样本T检验的结果表明生长季内的逐月系统蒸散发大于基于FAO-56公式计算的系统参考蒸散发约17.4％(P＜0.001，N=12)，其原因可能由于研究区域较高的大气水汽传输导度;而非生长季逐月系统蒸散发则小于系统最小蒸散发约9.9％(P=0.05，N=19)，则是由于冻土导致土壤中可蒸发的水分减少所致。逐日系统蒸散发与环境因子的结构方程表明逐日系统蒸散发的首要控制因子为净辐射，尤其是植被生长季的系统蒸散发。水分供给（土壤含水量）和植被生长（群落叶面积指数）对逐日系统蒸散发的驱动作用较弱。在年际尺度上，相对较强的白天整体冠层导度(8.25-10.65mm·s-1)，较大的解耦系数（0.43-0.48，植被生长季为0.61）和较高的系统蒸散发与系统最小蒸散发的比率(1.08-1.33)暗示高寒矮嵩草草甸的系统蒸散发年际变异是受辐射能量限制，而并非水分控制。研究结果表明高寒矮嵩草草甸系统蒸散发的季节变异主要受净辐射而并非水分状况和植被变化驱动。最后，考虑到辐射数据获取的相对难度，本研究提出了一个周尺度的系统蒸散发与气温的经验指数方程，该方程具有相对较高的准确度(R2=0.85，P＜0.001)，其方程的均方根误差（Root mean square error，RMSE）为3.49mm·week-1。该经验模式暗示高寒矮嵩草草甸的系统蒸散发在目前水分供给相对充足的状态下对未来温暖化气候具有正反馈机制，但可能不利于区域产流从而降低了对下游水资源的供应量。　　3)高寒矮嵩草草甸系统蒸散发的年际波动主要受净辐射控制，植被蒸腾是系统蒸散发的主要组成单元。基于2014年6月～2015年12月的逐日系统蒸散发的增强回归树模型对2016年的模拟结果与观测结果对比表明，系统蒸散发的增强回归树模拟效果较好(R2=0.86，RMSE=0.49mm·d-1，N=366)，只是对异常天气事件的模拟结果有所偏差。基于该模型模拟结果表明，2005年～2016年的年均系统蒸散发为567.9±27.1mm·a-1，在519.8mm·a-1至603.4mm·a-1之间波动，呈现出略微下降的年际趋势(P=0.64)。系统蒸散发年际变异主要受净辐射驱动，二者呈现出Logistic曲线关系(R2=0.86，P＜0.001)。基于2015～2016年数据，利用S-W双源模型拆分的土壤蒸发和植被蒸腾平均分别为175.3mm和379.4mm，即高寒矮嵩草草甸的系统蒸散发以植被蒸腾为主，其贡献率为71.2％。植被蒸腾逐日变异的主要控制因素为净辐射，其次为群落叶面积指数。土壤蒸发的影响因素则较为复杂，环境因子对土壤蒸发逐日变异的解释力度均较低。植被蒸腾与系统蒸散发的比例则和群落叶面积指数及冠层气孔整体导度呈现出渐近线式的幂函数关系。非生长季气温升高对同期系统蒸散发的增加具有较高的促进作用，如果非生长季气温在研究时段内的基准上增加10％或20％，同期的系统蒸散发分别增加4.7％和9.4％。逐年平均气温的促进作用仅为0.2％和0.4％。目前降水格局的变化可能对系统蒸散发没有直接影响。　　4)高寒矮嵩草草甸系统蒸散发正反馈于热浪事件。基于2015年7月26日～8月1日的7天热浪的数据并结合热浪前期（7月1日～7月25日）和后期(8月1日～8月31日)的观测数据，结果表明相对于热浪前期，白天9:00～16:00时段内的显热通量(H)和潜热通量(LET)则分别增加了18.1％(P=0.08)和27.5％(P=0.02)。此次热浪事件没有导致逐日H和LET的显著增加，但逐日波文比(H/LET)则出现下降趋势(P=0.07)，即能量分配呈现出偏向于潜热通量的趋势。生态系统水分利用效率(GPP/ET)下降了20.8％，主要由于逐日系统呼吸(RES)的显著增强(P＜0.001，提高了约30.7％)和逐日总初级生产力(GPP)的微弱变化(P=0.13)。热浪前期与热浪后期的系统水热交换和水分利用效率没有显著差异，表明高寒矮嵩草草甸对此次夏季热浪胁迫具有较强的恢复力。研究结果暗示虽然此次热浪的强度对高寒矮嵩草草甸系统的水热交换强度和水分利用效率产生一定影响，但生态系统的响应为生理应激性。高寒矮嵩草草甸通过提高白天的水汽耗散量和降低系统水分利用效率来响应热浪等极端高温事件，印证了高寒植被具有挥霍型水分利用策略，也表明高寒植被尚未形成应对极端高温的适宜进化策略，进而正反馈于全球升温事件。