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干旱是最复杂的自然灾害之一,干旱对生态系统的结构、组成、功能带来不可逆转的影响。作为水循环的间歇扰动,干旱会对陆地生态系统的碳循环带来不利后果,例如阻碍植被生长、造成植被凋亡、诱发森林火灾等。在气候变化背景下,干旱将变得更加频繁和严重,增加了生态系统的脆弱性。因此,确定干旱高风险区域以及探讨陆地生态系统碳水循环对干旱的响应将有助于生态系统的科学管理。本研究以陆地生态系统植被为研究对象,基于再分析数据和遥感数据,进行了全球干旱频率分析,展示了生态系统水分利用效率的时空演变特征,量化了干旱对生态系统水分利用效率的影响。首先,使用标准化土壤湿度指数（SSMI）来表征干旱,根据游程理论识别出历史干旱事件并提取对应的干旱变量,包括干旱历时、烈度、峰值,利用非参数的核密度估计（KDE）方法建立干旱变量的联合分布函数,在此基础上计算了干旱变量的联合发生概率和重现期。其次,从气候区和土地覆被类型两个角度出发,分析了总初级生产力（GPP）、蒸散发（ET）、水分利用效率（WUE）的年际变化和年内各月份的分配情况,探讨了GPP、ET、WUE的空间分布规律,基于森斜率（Sen’s slope）和改进的曼-肯德尔（MMK）方法评估了GPP、ET、WUE的趋势变化。最后,通过确定关键滞后月份下SSMI与WUE的相关性最高来揭示干旱对WUE的滞后效应,比较干旱期与非干旱期WUE的相对变化来量化干旱对WUE的影响,并使用一元线性回归方法估算GPP和ET对干旱的敏感性。论文得出的主要结论如下:（1）北美西部、巴西东北部、南美东南部、中亚和青藏高原的干旱风险较高。全球尺度下,澳洲北部发生的干旱事件次数最小仅33次,而阿拉斯加/加拿大西北部、北欧、北亚发生的干旱事件次数多达70次。干旱事件的历时、烈度、峰值的取值范围分别是:1.94~5.18个月、0.92~2.81、0.49~0.72。干旱变量间的相关系数平均值超过了0.73,说明干旱变量间的相关性较高,适合构建它们的联合分布函数。干旱变量的理论频率与经验频率的K-S检验与A-D检验统计量基本都通过了5%显著水平,并且RMSE取值范围在0.002到0.217之间,说明KDE的拟合优度较高。“或”情况下的联合重现期总是比“和”情况下的同现重现期要小,而单变量重现期的取值在两种情况之间。“或”情况下的干旱发生概率总是要大于“和”情况下的干旱发生概率,说明“或”情况下的干旱频率分析会高估干旱风险,而“和”情况下的干旱频率分析会低估干旱风险。干旱风险在北欧和北亚较低,而北美西部、巴西东北部、南美东南部、中亚、青藏高原属于干旱高风险区域。（2）1982~2018年间陆地生态系统的GPP、ET、WUE主要呈上升趋势。陆地植被平均每年的GPP、ET、WUE分别为1027.74 g C m-2、705.11 mm、1.05g C kg-1 H2O。GPP、ET、WUE通常在每年的七至八月份达到峰值,在北美东部、北欧、中欧等中高纬度区域呈“n”型单峰年内分布,而在美洲中部/墨西哥、亚马逊、东南亚等低纬度区域呈“w”型多峰年内分布。GPP、ET、WUE具有相似的空间分布特征,呈现出由赤道向两级递减的规律。在各气候区之间,亚马逊的GPP和ET取得最大值2765.38±636.88 g C m-2和1603.04±272.16 mm,而东南亚平均每年的WUE最大为1.67±0.29 g C kg-1 H2O。在各种土地覆被类型中,森林生态系统具有较高水平的GPP和WUE,平均每年达到1405.42±916.08 g C m-2和1.21±0.47 g C kg-1 H2O;混合植被每年的ET总量最大为836.31±416.03 mm。MMK趋势分析结果表明,陆地植被的GPP、ET、WUE表现出显著上升趋势的面积占比分别是46.74%、56.32%、35.95%,表现出显著下降趋势的面积占比分别是6.67%、5.20%、6.85%。相比于其他气候区,GPP在北欧的上升趋势最为明显当地面积占比为95.22%,而南欧/地中海的ET和WUE上升趋势最为明显,当地面积占比分别是91.40%和72.88%。（3）67.30%陆地植被面积的WUE在干旱期减少,而29.59%陆地植被面积的WUE在干旱期增加。干旱对70.87%的陆地植被WUE具有滞后效应,平均滞后月数为4.12个月。干旱对巴西东北部、南非、澳洲北部的生态系统WUE主要具有0~4个月的短期滞后效应,而对北美东部、中欧、西亚的生态系统WUE主要具有5~12个月的中长期滞后效应。干旱对森林生态系统WUE主要具有中期和长期滞后效应,而对灌丛和稀疏植被WUE主要具有短期滞后效应。SSMI与WUE之间的Rmax-lag在67.30%的陆地植被区域取值为正,在29.59%的陆地植被区域取值为负,说明干旱主要对WUE具有负面影响。干旱发生时,青藏高原和西非的WUE分别会减少36.95%和24.93%,而北欧、阿拉斯加/加拿大西北部、西亚的WUE在干旱期分别增加了14.64%、8.83%、8.53%。湿润气候区的GPP对干旱具有较高的敏感性,而半湿润-半干旱气候区的ET对干旱敏感性更高。