准确估计和预测陆地生态系统碳水循环时空变化是预测气候变化、管理自然资源以及控制温室效应的基础。如何充分综合现有观测数据和模型信息,正确揭示陆地生态系统碳水循环的动态变化过程,是当前陆地生态系统碳水循环研究领域亟待解决的重要问题之一。针对陆地生态系统碳水通量观测数据和生态系统模型的具体特点,本研究在深入探讨涡度相关通量观测数据随机误差和数据处理不确定性的基础上,对模型关键参数优化及模型应用开展了研究。本文定量评价了中国通量观测研究网络(ChinaFLUX)涡度相关通量观测数据随机误差及其统计特征,深入分析了通量数据在处理及组分拆分过程中存在的不确定性:通过利用模型参数优化方法融合生态过程模型及通量观测数据,辨析了观测数据对模型参数的约束作用,评价模型性能及适应性；最后利用国内外典型森林生态系统通量观测数据资料约束模型,结合区域气象、植被及土壤状况资料,定量评价了2001-2009年中国森林生态系统碳水通量的时空分布格局。本论文的主要研究结果如下:　　 (1)ChinaFLUX通量观测数据(CO2通量FCO2,潜热LE和显热H)随机误差呈现尖峰厚尾的特征,表现为高值通量区的正态分布和低值通量区的双边指数分布的叠加；通量大小是影响通量随机误差的主控因子,而环境变量(如:温度等)则通过改变通量大小从而影响随机误差。ChinaFLUX通量观测数据的不确定性在分布、大小及与通量大小的关系,与AmeriFLUX、CarboEurope典型生态系统的通量数据不确定性分析结果呈现一致性。　　 (2)不同通最数据处理方法由于参数设置差异对碳通最组分年总量估算都存在显著影响。其中夜间数据校正u*c。确定是影响森林生态系统NEE年总量估算的重要因子,而特殊年份下数据插补模型的选择可能导致净生态系统碳交换(NEE)估算结果出现较大偏差。异常值剔除参数选取、u*c确定及缺火数据插补模型选择导致站点NEE年总量估算总绝对偏差为16.72～54.48 g C m-2 a-1,森林站点普遍高于草地站点。就相对偏差而言,草地生态系统NEE估算对数据处理方法参数设置更敏感。　　 (3)碳水通量观测数据对模型参数的约束作用不同。在SIPNET模型16个待优化参数中,7个参数能被NEE较好的约束,而生态系统蒸散(ET)对与水分相关的4个参数具有显著等的约束作用。当NEE和ET数据共同约束模型时,可降低模型待优化参数的不确定性,提高模型综合模拟精度。对于存在明显季节变化的森林生态系统,观测数据的样本最及时间代农性对模型参数估计有一定影响,模型参数优化时需慎重考虑模型约束数据的样木量及时间代表性。　　 (4)通过利用多种森林生态系统碳水通最观测数据约束模型,估算得到2001-2009年中国森林生态系统总初级生产力(GPP),NEE,生态系统呼吸(Re)及ET年均总量分别为1.56Pg C,-0.28 Pg C,1.28Pg C,0.49 P kg H2O。受环境条件及植被分布空间变异的影响,我国森林生态系统碳水交换状况空间格局分布特征明显,总体表现出由东南沿海向西北内陆递减的趋辨。由于覆盖面积较大及相对较优的水热气候条件,常绿针叶林总最最高,约占全国森林生态系统碳水交换总量的50％。夏季生态系统碳水交换速率高于冬季,其中GPP,Re和ET呈现“单峰”的季节变化模式,而NEE则呈现弱“双峰”的季节变化模式。