植被水碳通量，连接着能量平衡、水循环和碳循环过程，在生态水文学研究中占有极为重要的地位。根据生态水文学中重要的Budyko理论，降雨和辐射，控制着植被的水分有效性和能量有效性，是控制植被水碳通量的两个首要气候因素。除气候要素外，植被自身要素也起到了重要的调控作用。样带研究是分析各要素对生态系统水碳通量作用的有效方法。澳大利亚北部热带样带为本文的研究对象。纬向1000多千米的跨度上，超过1000毫米的年降雨梯度，是该样带植被空间变化的主要驱动因素。分明的干湿季节，决定了植被的季节变化。该样带植被类型单一，下垫面均质平整，是分析气候要素（辐射、降雨等）对生态系统影响的理想实验区域。植被类型以稀树草原为主，树草共生的植被构成对生态系统的水碳通量也有着重要影响，也为水碳通量的模拟带来了一定困难。　　本研究以Budyko降雨-蒸散关系为框架，分析了北澳热带样带植被水碳通量能量限制和水分限制的程度;采用通径分析比较了生态水文要素(辐射、土壤水分和叶面积指数(LAI)等）对植被蒸散和生产力的相对重要性;将分离的树草LAI输入土壤-植物-大气模型(Soil-Plant-Atmosphere，SPA)中，估算树和草在水碳通量中的贡献;并将反映植被构成的模块结合到Penman-Menteith-Leuning(PML)蒸散模型中，以改进蒸散模型在稀树草原的表现。主要结论如下：　　1)植被水碳通量的控制因子分析　　以Budyko理论为框架，描绘了各站点在Budyko曲线上的位置，反映了各站点受能量或水分有效性限制的程度:较湿润的站点更接近能量限制线，较干旱的站点更接近水分限制线。实际蒸散和潜在蒸散、Priestley-Taylor系数α和土壤水分含量的时间序列对比显示:实际蒸散与潜在蒸散在湿润站点的湿季，Priestley-Taylor系数α和土壤水分含量在干旱站点，均表现出良好的同步性。这种同步性反映在通径分析的结果上，表现为湿润站点湿季辐射对蒸散和GPP有较高的通径系数，干旱站点土壤水分对蒸散和GPP有较高的通径系数。同时，LAI在干季对各站点蒸散和GPP也有较高的直接通径系数。分析控制水碳通量的因子，理解控制蒸散和GPP要素的季节性差异，为下一步水碳通量模拟奠定了基础。　　2)植被构成对水碳通量的影响　　邻近的稀树草原和草原站点，气候条件相同，主要差异是在于植被构成即树草比。比较发现稀树草原凭借较复杂的冠层结构和较低的反照率获得了更多的净辐射，凭借较长的生长期和深层根系的水分供应获得了较高的年蒸散和生产力。本文成功将SPA模型应用于稀树草原站点Daly River Savanna，分离树和草LAI的情景对树（主要为C3植物）和草（主要为C4植物）的水碳通量模拟效果优于不分离树草LAI的模拟情景。所需参数多，参数不易获取，给多层模型（如SPA模型）带来了一定的不确定性，而大叶模型（如PML模型）所需参数少，在模拟植被水碳通量上具有一定优势。　　3)蒸散模型与植被构成因素的融合与改进　　融合了植被构成模块的PML模型，对稀树草原的模拟效果明显提高。针对稀树草原树草共生的植被特征和干季交替的气候特征，在PML蒸散模型的基础上，加入了反映植被构成季节动态的子模块，并考虑关键参数的季节差异，克服了原模型干季模拟偏高的缺陷，改善了蒸散模型在稀树草原的模拟效果。这种改善在湿润站点最为明显。同时在PML模型的土壤蒸发限制函数中增加了敏感性因子，以刻画土壤蒸发对土壤水分状况响应的敏感性，并通过三种参数优化算法(Bayesian MCMC，粒子滤波PF和SCE-UA)优化了土壤蒸发限制函数中的有关参数，发现以Bayesian MCMC得到的参数驱动模型表现最优。新的蒸散模型和SPA模型得到的树和草对水碳通量的贡献，都有待分层的水碳通量观测的验证。蒸散源（木本蒸腾、草本蒸腾和土壤蒸发）的区分，体现了各组分的蒸散控制机制的差异，反映了干湿季节差异的影响，这对稀树草原是有必要的，对其他植被构成复杂、气候与物候有明显季节差异的植被类型也有借鉴意义。