本论文围绕植被功能性状理论,针对新一代植被动态模型的改进这一科学问题展开,通过植被功能性状数据的收集及建库、分析植被功能性状与气候因子之间的关系、归纳总结植被功能性状改进全球植被动态模型的方法、提出基于植被功能性状改进全球植被动态模型的技术路线、并将提出的模型框架用于植被分布模拟和敏感性分析、运用改进全球植被动态模型框架模拟中国区域碳收支格局和与传统的基于植被功能类型的模型结果进行比较等一系列工作,详细阐明了植被功能性状在改进植被动态模型中应用和发挥的重要作用。本文从不同的角度揭示植被功能性状的巨大应用潜力,对于构建新一代的植被动态模型有一定的参考价值。本研究的主要结果和结论如下:(1)利用植被功能性状和气象因子之间的关系,借助高斯混合模型构建新一代植被动态模型的方法是可行的作为一种新的基于植被功能性状和植被功能类型的改进全球植被动态模型的方法框架核心,植被功能性状和植被的关系被用到高斯混合模型,用于中国区域的植被分布的模拟和敏感性分析。本文收集的四个植被功能性状都与气候有较强的相关性,并且可以用作植被分布的模拟,能够取得较好的模拟精度;通过不同植被组合的比较发现,比叶重-基于质量的叶氮含量-叶面积(LMA-Nmass-LAI)是模拟使用的最佳组合,预测精度达到72%,能提供更能多的关于生态系统结构和功能的参数信息,因此该组合用于训练高斯混合模型并对中国植被分布和对气候变化的敏感性进行了分析。尽管植被功能性状和气候因子之间的关系不一定是预测植被分布和进行敏感性分析的最佳性状,但是这种方法为构建新一代的植被动态模型打下了坚实的基础。(2)借助植被功能性状与气候之间的关系对未来气候情景下中国区域植被分布和敏感性的分析结果符合各植被对气候响应的规律将植被功能性状理论和混合模型应用到中国区域未来气候情景下的植被分布模拟和敏感性分析中是本论文的重要内容之一。通过对四种常用的气候模式三种重要情景的数据重采样,并借助高斯混合模型得到中国区域各种情境下的植被分布情况进行了分析。通过对比不同模型结果表明,各模型之间的植被分布模拟和预测结果大致相同,在未来温度和辐射都上升的情况下,温带沙漠植被和亚热带作物面积均出现了显著性的增加,而北方常绿针叶、落叶灌木、苔原和一年两熟温带作物则表现出显著的减少趋势。从时间维的角度来讲,从2006-2100年,森林植被的总面积是下降的,并且出现往西北方向的位移。亚热带作物由于对干热的环境的适应性,因此分布范围显著扩张。借助植被功能性状与气候之间的关系对未来气候情景下中国区域植被分布和敏感性的分析结果符合各植被对气候响应的规律。(3)基于植被功能性状对中国区域近50年碳收支格局进行模拟,并与基于植被功能类型的模拟结果进行对比,表现为较好的一致性通过植被类型与植被功能性状的对应关系,将植被功能性状加入植被动态模型,并成功地预测了中国陆地生态系统的碳收支格局。结果表明,基于植被功能类型和植被功能性状的混合模型能较好的进行碳收支方面的研究,与基于植被功能类型的模型相比,总体上表现出较好的一致性。其中中国东南森林地区、青藏高原东部地区、秦岭地区、东北小兴安岭、大兴安岭和长白山地区表现为NEP高值,表现出强碳汇效应;在中国西南地区(云贵高原)、华北平原南部、长江中下游地区表现出强碳源效应,NEP值比较低。中国西部沙漠区、东北平原、华北平原、青藏高原中西部地区表现出较弱的碳源效应。(4)基于传统的植被功能类型的IBIS模型的近30年中国区域碳收支格局模拟结果合理,中国陆地生态系统总体表现为碳汇作用1984~2013年间,中国陆地生态系统净初级生产力(NPP)总量水平约为2.77GtC/a,NPP年总量在2.43 Gt C/a-3.16 Gt C/a之间波动,其多年变化趋势为0.005 Gt C/a。年均值在总体呈上升趋势,在东南及西南地区最高,其次是长白山及大小兴安岭地区,西北内陆地区的净初级生产力水平最低;1984~2013年间,中国陆地生态系统净生态系统生产力(NEP)多年均值为0.08Gt C/a,其值在-0.18-0.38 Gt C/a范围内波动,总量水平呈上升趋势,绝大部分区域表现为碳汇效应,大小兴安岭、长白山、东南地区及西南部分地区碳汇效应较强,西北内陆区表现出弱碳源效应;IBIS模型对于中国陆地生态系统碳收支的模拟结果合理,可以为科学预测生态系统的固碳潜力和制定区域碳管理政策提供科学依据。