作为表征生态系统水通量和碳通量耦合关系指标的生态系统水分利用效率(WUE)是当前生态系统与全球变化研究的前沿领域。本研究以千烟洲亚热带常绿人工针叶林为研究对象，通过融合多种观测资料，分析了生态系统水、碳通量和WUE的季节动态及其环境控制机制。主要观测手段包括：用涡度相关技术观测生态系统水、碳通量；用树干液流技术观测植被冠层蒸腾量；用静态箱式法观测不同土壤表面的土壤呼吸。本论文综合各种观测数据着重研究了该站点生态系统的水、碳通量及WUE的季节变化规律，并探讨了季节性干旱对生态系统水、碳通量的不同组分和WUE的影响，进而对比分析了亚热带人工林与中国亚热带天然林和北方温带天然林在水分利用方式上的差异，探讨了中国东部森林生态系统水分利用模式的时空变化特征。通过以上研究，得到以下几个方面的科学认知和结论：　　 (1)自2002年9月至2006年9月，千烟洲亚热带人工林生态系统在年尺度上表现为强碳汇。年净生态系统生产力(NEP)在290～386 gCm-2yr-1之间，净初级生产力(NPP)在776～904 gCm-2yr-1之间，总初级生产力(GPP)在1506～1617 gCm-2yr-1之间。生态系统的NPP占 GPP的比值较高，在研究期间平均值为0.68。千烟洲生态系统总蒸发散为559～704 mmyr-1，植被冠层蒸腾为362～426 mmyr-1。　　 (2)NEP和总生态系统呼吸(Re)都随GPP的增加而增加，但是Re的增加速率大于NEP，使得NEP/Re随GPP的增加而降低。由此可见，生态系统呼吸在千烟洲人工林生态系统碳平衡的季节变化中发挥着重要作用。土壤湿度和叶面积指数是控制生态系统水、碳组分分配的主要因子，生态系统的水、碳利用率(生态系统冠层蒸腾与总蒸发散的比值(Tr/ET)、净生态系统生产力与生态系统总呼吸的比值(NEP/Re)、净初级生产力与生态系统自养呼吸的比值(NPP/Ra))随土壤湿度和叶面积指数的增加而增加。　　 (3)利用不同水、碳通量组分所计算得到的生态系统WUE季节变化趋势基本一致，其季节变化与水、碳通量的季节变化趋势相反，WUE在生长旺季达到最小值，而在冬季达到最大值。在千烟洲人工林生态系统中，有助于捉高WUE的因素包括植被叶面积指数和多云天气，而VPD(饱和水汽压差)和空气温度则对WUE具有抑制作用。VPD不但通过影响水汽通量来影响WUE，也同时影响生态系统的生产力，但是两者对VPD变化的敏感性存在很大差异。土壤表面蒸发量与生态系统WUE之间呈现负相关关系，其原因是随着外界环境条件的变化(此时植被的光合能力逐渐增强)，土壤表面蒸发对生态系统蒸发散的贡献率也随之改变。　　 (4)生态系统季性干旱会影响到生态系统总冠层导度，同时也会限制植被的生长。季节性干旱对生态系统的水、碳通量组分也存在不同程度的影响，但是各种水、碳通量组分的变化比例或变化趋势存在一定的差异，最终导致不同生态系统水分利用效率的变化比例也存在一定差异。　　 (5)将千烟洲中亚热带人工林的水分利用效率与亚热带和温带天然林进行比较时发现，生态系统的WUE以长自山温带天然林生态系统最大，WUEyr(全年WUE)的平均数值为9.43(±1.28)mgC02g-1H2O，WUEgs(生长旺季WUE)平均数值为10.47(±1.53)mgCO2g-1H2O；千烟洲亚热带人工森林生态系统次之，WUEyr的平均数值为9.27(±1.77)mgCO2g-1H2O，WUEgs平均数值为8.48(±2.39)mgCO2 g-1H2O；鼎湖山亚热带天然林最小，WUEyr的平均数值为6.90(±0.69)mgCO2g-1H2O，WUEgs平均数值为6.06(±0.62)mgCO2 g-1H2O。以固定每克碳所需水分来计算，长白山温带森林为106g；千烟洲为108g，鼎湖山为150g。　　 (6)长白山温带森林WUE的季节变化模式与亚热带森林明显不同。温带森林WUE的季节变化模式与GPP和ET相同，在整个生长季的波动也较小，而亚热带森林的WUE季节变化模式与GPP和ET的季节变化趋势不同，WUE在生长旺季达到最小值，非生长旺季的WUE明显大于生长旺季。温带森林GPP和ET之间均呈现显著的线性关系，说明该生态系统的水、碳通量间具有很强的耦合关系。相反，亚热带两种森林生态系统的GPP和ET之间均呈现为非线性的对数关系，这说明两种森林GPP和ET的耦合关系会因气候环境的季节变化而解耦。决定生长季内生态系统的碳水通量耦合关系的维持和解耦的内在机制是生态系统GPP和 ET对温度、VPD和辐射响应模式的差异。另外，虽然QYZ和DHS两种亚热带森林的GPP和ET对Ta、VPD和Rn的响应模式大致相同，但是两种森林对环境胁迫的耐受程度也存在很大的差异，QYZ人工林对极限环境条件的耐受范围要大于DHS天然林。