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研究利用2007~2015年对庞泉沟自然保护区3块海拔不同的华北落叶松林(Larix principis-rupprechtii)土壤呼吸与环境因子的日变化、季节变化和空间异质性的测定数据集,结合MODIS产品获取的各样地对应时间的地表温度(LST)和植被指数(VIs)的数据集,旨在分析:1)探究不同取样尺度下土壤呼吸和环境因子的空间变化特征,确定土壤呼吸测定的合理采样布点数量;2)了解土壤呼吸的日、季节变化特征以及环境因子对其变化的影响作用,构建其时间变化的拟合模型,并对模型精度进行评价;3)尝试利用MODIS产品对土壤呼吸的季节变化规律进行模拟。主要研究结果如下:(1)在空间尺度上,随取样间距的减小,土壤呼吸、全碳、全氮、有机碳的空间变异系数逐渐增大,表明这些因子的取样间隔越大,其空间代表性越好。总体而言,土壤呼吸的空间变异主要和土壤全碳、有机碳、全氮等影响土壤微生物呼吸与根系呼吸的理化因子以及环内根生物量这类明显反映根系呼吸作用强度的生物因子等有关,受土壤温度与水分的影响很小。(2)各因子的必要采样数目主要由其空间变异程度决定,所测因子的必要采样数目大小依次为:N环内根重>N土壤呼吸速率>N全碳>N环内凋落物重>N有机碳>N全氮>N土壤水分含量>N土壤温度,满足95%置信水平80%估计精度要求下,5m、2.5m以及1.25m取样间隔下土壤呼吸的必要采样数目分别是23、27和28。(3)从18:00至次日18:00土壤呼吸和土壤温度均呈现―凹‖型的日变化趋势。土壤呼吸的最大值出现在14:00~18:00;最低值出现在清晨。土壤呼吸的日变化主要受温度的影响,基于10 cm深度处土壤温度构建的指数模型对土壤呼吸日变化的拟合决定系数达到了0.90。(4)9年观测期间土壤呼吸、温度、植被指数大体呈现―铃‖型的季节变化趋势,低值出现在气温最寒冷的12月、1月,高值出现在生长最为活跃的6、7月份,落叶松1、2和3样地的9年平均土壤呼吸速率分别为3.57±1.94μmol CO2 m-2 s-1、4.95±2.39μmol CO2 m-2 s-1、6.11±2.94μmol CO2 m-2 s-1。土壤水分的季节变化趋势呈现高低值交替出现的波动状态,含水量基本在30%~40%之间。(5)基于实测温度和夜间陆地表面温度对土壤呼吸季节变化建立的单因子指数模型和Arrhenius改进型模型的方程决定系数都达到了0.7以上,两种模型的拟合效果相当,同一种温度下后者的R~2高于前者,相应RMSE和AIC值也低于前者,但2个方程的差异不大。对土壤呼吸季节变化拟合效果最好的实测地温和陆地表面温度分别是5cm深度处地温(T5)和通过Aqua卫星获取的夜间陆地表面温度(LSTan)。土壤水分对土壤呼吸的季节变化影响很小,二者之间关系方程均不显著。从基于5种植被指数对土壤呼吸的季节变化构建的指数和线性回归模型看,指数模型的拟合效果优于线性模型,R~2值更高。NDVI对土壤呼吸季节变化的拟合效果略好于其他4种植被指数。(6)构建各测定年3个样地分别基于T5与NDVI和LSTan与NDVI的两种双指数复合模型结果表明:3个样地内两种模型的各年R~2均没有显著性差异。结果进一步说明可将基于LSTan和NDVI构建的纯遥感模型作为研究样地土壤呼吸季节变化的经验拟合模型。