本项目根据计划任务书的设计方案，以内蒙古呼伦贝尔草原为研究区，结合在降雨梯度样带上的原状土柱采集培养实验和部分野外原位观测实验，探讨了进行室内模拟冻融实验的优化方案，并通过模拟不同冻融格局，揭示了冻融作用对土壤温室气体交换影响的长期效应和累积效应。并研究了围封禁牧对生态系统碳氮的固持效应，以及放牧和土壤理化性质等因素对土壤冻融循环期间温室气体交换的影响。研究结果表明：1）积雪对冻融期间土壤温室气体交换有显著影响，尤其是N2O，室内模拟土壤冻融实验应尽量考虑积雪的因素；2）土壤冻融过程中CO2和N2O排放量随土壤含水量升高而增加，但N2O在土壤含水量较低时排放不明显，表明可能只有当土壤含水量达到一定阈值时，冻融作用才会对N2O的排放产生显著影响；3）围封禁牧可以显著增加草地生态系统碳氮储量和土壤微生物碳氮含量，是减缓草地退化和提升生态系统服务功能的有效途径；4）随着冻融循环次数的增加, CO2 排放量逐渐减少，而N2O呈先增加后减少的趋势，而土壤冻结时间越长，消融期间N2O的排放量越大。