中文摘要：

我国南方人工林碳吸收是减缓和适应我国气候变化的重要途径，生态系统固碳与耗水过程相耦合，但缺乏干旱胁迫下固碳与耗水过程的耦合与解耦特征与内在机制研究。以我国中亚热带常绿人工针叶混交林生态系统为试验研究平台，利用该区域夏季雨热不同步而造成的季节性干旱的天然试验条件，以涡度相关技术、树干茎流技术和Shuttleworth-Wallace双涌源蒸散模型为核心手段确定生态系统固碳和耗水过程，验证并发展生态系统尺度的碳水耦合的过程机理EALCO模型，从生态系统尺度上综合认识生态系统固碳与耗水过程间的耦合与解耦特征，阐明季节性干旱胁迫条件下生态系统固碳与耗水过程由于对干旱胁迫的差异响应而导致的解耦现象，综合探讨该生态系统固碳与耗水耦合过程的季节和年际变异及其控制机理，为预测未来全球变化(特别是干旱胁迫)背景下，我国中亚热带人工林固碳的耗水成本及其在南方森林生态系统碳水循环中的作用提供科学数据与理论依据。

结论摘要：

我国南方林区以人工林为主，南方人工林碳吸收是减缓和适应我国气候变化的重要途径，生态系统固碳与耗水过程紧密耦合，客观需要研究我国南方人工林生态系统固碳与耗水的耦合特征与内在机制。本研究以我国中亚热带常绿人工针叶混交林生态系统为试验研究平台，利用该区域夏季雨热不同步而造成的季节性干旱的天然试验条件，以涡度相关技术、EALCO生态系统过程模型为核心手段确定生态系统固碳和耗水过程，同时辅以Shuttleworth—Wallace双涌源蒸散模型模拟土壤蒸发与植物蒸腾，验证并发展生态系统尺度的碳水耦合的过程机理EALCO模型，从生态系统尺度上综合认识生态系统固碳与耗水过程间的耦合与解耦特征。在快速生长季（6-8月），除非遇极端干旱（相对可获得的土壤水分含量（REW）平均值<0.4），否则GPP和ET不会显著下降，模型可以很好地模拟出该特征。总初级生产力（GPP）升高或遇极端干旱下降，均会导致水分利用效率（WUE）下降。耗水过程（ET）对高温干旱的响应滞后于固碳过程（GPP）。当日均温超过某一温度（26-32℃）时，GPP与ET会解耦，导致水分利用效率降低。温度阈值的大小与所处的土壤湿度状况有关，土壤越干，此温度阈值越小。模拟研究表明，GPP遇极端干旱下降主要是因为受冠层温度和冠层水势的影响，冠层温度对叶片光合的影响主要在正午之后（如2003和2007年），光合速率下降约20%-40%。冠层水势的影响2003年比2007年严重，冠层水势分别使2003和2007年一天内中午的叶片光合速率下降40%-60%和20%-30%。基于EALCO模型，从多年的模拟结果来看，该生态系统E占ET的比例约为12%。在短期干旱期间，生态系统固有水分利用效率（IWUE*）升高，表明冠层和通量塔风浪区内的胞间CO2浓度的权重平均值减小。与生态系统水分利用效率（WUE*）相比，IWUE*在描述植物的生理功能方面更具优势，更能反映出植物所发生的本质变化；而WUE*则因易受到环境因子的影响而对干旱的响应具有不确定性。本研究为预测未来全球变化(特别是干旱胁迫)背景下，我国中亚热带人工林固碳的耗水成本及其在南方森林生态系统碳水循环中的作用提供科学数据与理论依据。