土地利用是人类活动直接改变自然下垫面分布的一种途径，土地利用类型分布的改变会对陆地生态系统碳循环时空变化产生影响。目前，不同复杂程度的陆面过程模式已用于探究不同物理和生物过程的相互作用，在不同时空尺度上研究土地利用的变化，以及对未来的陆地碳循环潜在变化进行预估。在本研究中，我们采用高时空分辨率地面气象数据集(ITPCAS-CMFD)和不同站点观测资料驱动Noah-MP、Noah和AVIM陆面过程模式，对1981-2010年中国不同时空尺度、不同生态系统植被类型的碳循环变化和能量平衡特征进行模拟分析，主要的结论包括:
　　1.使用Noah-MP和Noah模式对中国海河流域的密云、怀来、大兴和馆陶等4个典型下垫面的模拟分析表明，两个陆面过程模式都可以很好地模拟土壤温度、湿度和地表能量平衡的变化特征，但不同陆面模式对不同植被的模拟性能不一样。在所有的地表能量平衡分量中，模式对地表净辐射的模拟效果最好。Noah模式对净辐射、潜热通量和土壤热通量的模拟都偏低，而Noah-MP模式对潜热和感热通量的模拟性能还需要进一步提升。
　　2.对比Noah-MP和AVIM陆面过程模式在中国地区长白山、当雄和海北等7个FLUXNET生态系统代表站中的模拟表现可以看出，两个陆面过程模式都可以较好地模拟陆地生态系统碳循环(GPP和RECO)与能量平衡（潜热通量和感热通量）的季节变化，但模式在具体站点上的表现存在差异。考虑动态植被的变化以后，Noah-MP陆面过程模式对长岭、当雄和千烟洲地区的生态系统呼吸作用模拟较好;而植被大气相互作用模式AVIM则对长白山、鼎湖山和海北灌木的呼吸作用变化模拟表现有改善。
　　3.1981-2010年中国经历了剧烈的土地利用变化过程，总的耕地面积在不断减少。具体而言，全国不同区域的土地利用变化表现形式不同，东北、华北和西北地区的毁林开荒、毁林放牧和还林还草活动并存，江淮流域退耕还林成效显著，华南地区主要是退耕还林、植树造林活动，西南山区最明显的土地利用变化方式是开荒放牧与还林还草，而青藏高原地区主要是草地的退化。
　　4.考虑植被动态变化的Noah-MP模式模拟结果表明，受土地利用变化影响，1981-2010年中国平均的植被GPP和NPP总量都在增加（32.98±1.29和19.46±1.01g C m-2yr-1），而且生态系统的碳交换能力(NEE)也在增强（28.60±44.00g Cm-2yr-1）。主要表现为:东北地区森林的碳交换量减少52.40±53.45g C m-2yr-1，而西南山区、华南丘陵和华北平原的生态系统碳交换量则有不同程度的增加（108.63±58.13、111.77±59.80和106.15±64.63g C m-2yr-1）。
　　5.土地利用变化使得中国土壤碳储量增加（774.14±610.72g C m-2），其中，浅层土壤碳储量增加652.60±505.65g C m-2，深层土壤碳储量增加121.54±106.45g Cm-2。土地利用变化前后，华南地区、江淮流域、东北地区、华北平原和西南地区总的土壤碳储量分别增加1079.15±856.89、913.29±922.98、899.11±764.39、671.90±773.31和596.14±870.85g Cm-2左右。