黑龙江省东北部具有对温度强烈敏感的高纬度地理位置、常年气温寒冷的冻土环境和复杂多变的森林生态系统,全球气候变化势必会对其生态系统造成较强的影响。通过对多年冻土区森林生态系统生产能力和地温变化的研究,能够梳理长时间序列下森林生态系统生产能力与冻土地温的时空变化,分析两者之间的响应关系,能够揭示高纬度多年冻土区的森林生态系统对全球气候变化的敏感程度。森林生态系统净初级生产力(NPP)和单木生物量能够在宏观区域和个体树木两个尺度体现森林生态系统的生产能力,具有获取相对简单、对森林干扰、破坏力小的优点,是当前森林生态系统生产发展研究的重点与热点。地温作为冻土类型划分与冻土退化指示的指标,具有获取简单、易于进行地统计学分析等优点,是冻土退化研究的良好载体。本文运用机理模型、经验模型、地信手段与地统计学等分析方法,对黑龙江省东北部多年冻土区2004、2008、2013、2018年的森林生态系统净初级生产力(NPP)和地表温度的时空分布结果进行估算与分析,揭示2004-2018年间地温与净初级生产力的时空变化趋势,进而分析得到实验条件下多年冻土区冻土退化与森林生态系统生产能力的相互响应关系;再利用实测树芯样本数据估算2000-2018年间的落叶松单木生物量和年新增生物量,将单木尺度的年新增生物量与地表温度变化进行相应分析,得到自然条件下单木实际生长状况与地表温度的互相响应关系。将两种尺度的森林生产发展情况与地温响应结果作为未来高纬度多年冻土区应对气候变化、合理管控森林生态系统决策的科学支持。本文的主要结论如下:(1)黑龙江省多年冻土区生长季6-8月的森林月均净初级生产力(NPP)在2004-2018年间总体呈现降低趋势,且具有明显的分区分布差异。多年连续冻土区森林生态系统生产能力呈现微弱的加强,多年不连续冻土区的森林生态系统生产能力基本处于维稳状态,且这两个冻土区的森林生态系统生产能力都具有明显的南北分布差异,北部由于纬度高,生产能力较南部弱。多年稀疏岛状冻土区的森林生态系统生产能力处于减弱状态,且随着纬度的降低,生产能力减弱的程度有所增加。(2)黑龙江省多年冻土区的0m地表温度,具有明显的地类分布差异。林区覆盖区域的地温比非林区覆盖的地温低,说明森林生态系统在生产过程中对地表温度具有降温的作用,可以进一步猜测森林生态系统一定程度上延缓了全球气候变化导致的冻土退化速度。不同冻土类型区域的森林生态系统在复杂的生产过程中,在纬度或海拔的作用之下,这种延缓冻土退化的作用可能会产生不同程度的加强或减弱效应。多年冻土区的地表温度时空变化同样具有明显的地区差异,多年连续冻土区和多年不连续冻土区的地温变化不明显,但多年稀疏岛状冻土区的南部表现为较强烈的地温升高变化。(3)森林生态系统净初级生产力(NPP)和地表温度的相关性分析结果同样具有明显的地区差异。不同类型多年冻土区的森林生态系统NPP和地表温度变化具有不同的响应方式:多年连续冻土区的森林生态系统NPP与地表温度的变化响应关系较弱,且响应程度具有明显纬度分布差异。多年不连续冻土区的森林生态系统NPP与地表温度变化响应关系为强正向敏感性。多年稀疏岛状冻土区的森林生态系统NPP与地表温度变化响应情况明显纬度差异,由高纬向低纬由正向敏感逐渐转为反向敏感,敏感程度也具有明显纬度差异,多年冻土南界以北地区呈现较强的反向相关性。这一相关性结果与森林净初级生产力和地表温度的趋势分析结果基本吻合。(4)2000-2018年塔河、新林、韩家园三个样地的落叶松单木生物量研究表明,在相同的生长环境中,高龄树对外界影响的敏感性低于低龄树,但高龄树在森林生态系统中所占的资源和能量远高于其他植被。在未来的气候变化研究中应该加强对低龄树的重视,在森林生产研究和森林生态系统管理过程中,应该加强对高龄树的重视程度。