陆地生态系统总初级生产力（Gross Primary Productivity,GPP）,是陆地植物通过光合作用吸收的碳总量,是陆地生物圈与大气圈之间最大的碳通量。陆地生态系统总初级生产力不仅对全球气候系统有重大影响,同时也是农业和林业生产的基础。GPP是生态系统碳循环的开始,对其模拟估算直接关系到生态系统碳收支评估的准确性,也是全球碳循环研究的热点之一。因此,准确地估算陆地生态系统的生产力对评估生态系统气候反馈、农业生产和人类福利至关重要,对全球和区域碳循环也具有非常重要的意义。光能利用率（Light Use Efficiency,LUE）模型是目前估算GPP最为经典的模型,光能利用率模型因具有所需参数少且能够通过遥感数据获取的优点,被广泛运用于估算区域乃至全球的GPP。美国国家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration,NASA）发射的中分辨率成像光谱仪（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS）提供了全球陆地生态系统高频动态监测的GPP产品（MOD17A2H）,MODIS采用光合作用算法（Photosynthesis,PSN）,即MODIS-PSN模型是光能利用率模型的代表。目前,MOD17A2H 006是其最新版本的全球陆地生态系统GPP产品,其时间分辨率为8天,空间分辨率为500m。基于地面涡度通量观测站点的MODIS GPP产品验证工作大部分聚集在区域尺度上开展,这些验证工作表明MODIS GPP产品在植被生产力高的站点出现了低估,而在植被生产力低的站点却出现了高估,进一步说明模型存在不确定性因素。MODIS GPP产品运用中的一个关键因素就是对模型参数及其不确定性的估计。解决模型不确定因素的一个方法就是对模型进行参数优化。近年来,随着全球FLUXNET2015通量观测GPP产品的发布,为MODIS-PSN模型在全球站点尺度上的参数优化提供了可靠的观测数据。本研究利用全球FLUXNET2015数据集,对全球111个站点包括10种植被类型,对MODIS GPP最新的第6版本产品进行了全面的验证,发现其产品精度在不同植被类型之间差异明显。我们还综合分析对比了8个植被指数（Vegetation Indices,VIs）:归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）、增强植被指数（Enhanced Vegetation Index,EVI）、2波段增强植被指数（2-band Enhanced Vegetation Index,EVI2）和近红外陆地植被反射率（Near Infrared Reflectance of terrestrial Vegetation,NIRV）以及经过双向反射分布函数（Bidirectional Reflectance Distribution Function,BRDF）校正的上述4个指数NDVIBRDF,EVIBRDF,EVI2BRDF,NIRV,BRDF在月尺度、年尺度以及跨植被类型间与通量GPP的关系。同时,利用马尔科夫蒙特卡罗（Markov Chain Monte Carlo,MCMC）方法对MODIS-PSN模型中的5个参数(每日最小温度的最低值Tminmin、每日最小温度的最大值Tminmax、饱和水汽压差最小值VPDmin、饱和水汽压差最大值VPDmax和最大光能利用率?max分别进行了参数优化,分析了MODIS-PSN模型中不同参数在不同生态类型的约束作用,并定量评估了经过参数优化改进后模型在不同生态系统中估算GPP的能力。通过研究,得到以下结论:MODIS GPP在全球站点尺度上的精度随植被类型和站点的变化而变化;8个VIs与通量GPP在月尺度均有中等偏强的相关性,但在年尺度上的相关性相对于月尺度较低;利用MCMC方法对MODIS-PSN模型进行参数优化后,MODIS GPP产品的精度有了很大的提高;在此基础上,选用NDVIBRDF作为光合有效辐射吸收比例（Fraction of the Absorbed Photosynthetically Active Radiation,FPAR）输入到模型中,MODIS GPP产品的精度进一步有所提高。（1）在全球尺度上,MODIS GPP产品的精度在不同的植被类型和站点中差异明显。从植被类型上来看,MODIS GPP产品的精度在森林生态系统精度较高（除常绿阔叶林以外）,R2高达0.68以上。MODIS GPP产品精度在湿地、草地以及灌丛植被类型为中等偏上,R2为0.55以上。MODIS GPP产品的精度在稀疏草原和农作物中较差,R2低于0.5且RMSE和偏差较高。从站点尺度来看,MODIS GPP产品总体精度在森林植被类型中较高,但33个站点的精度差异仍然明显,其中精度最高的站点为US-NR1（R2=0.91,RMSE=0.79,RE=0.03 g C/m2/day）,精度最差的站点为US-Prr（R2=0.26,RMSE=3.35,RE=1.02 g C/m2/day）。这说明MODIS GPP产品精度在站点尺度上存在较大差异。与通量站点GPP相比,MODIS GPP产品大部分存在系统性低估现象,仅少部分站点能够捕捉到生长季的开始和高峰期。MODIS GPP产品出现低估,主要有两方面原因。首先,最大光能利用率的低估是造成MODIS GPP误差的最大的原因。MODIS GPP算法中参数来源于查找表,而此查找表是美洲通量网根据不同植被类型的通量观测数据标定各个参数的阈值。美洲通量网站点的观测具有区域性,其在各个植被类型中的参数不能代表全球尺度上的所有植被类型。其次,MODIS GPP算法中FPAR依赖于MOD15 FPAR产品,而MOD15 FPAR产品采用8天的最大合成值,容易遭受长时间云、雾天、雨天等噪音的影响,进而影响MODIS GPP产品的精度。（2）基于全球111个FLUXNET通量站点,对未经过BRDF校正的VIs（NDVI,EVI,EVI2,NIRv）和经过BRDF校正过的VIs(NDVIBRDF、EVIBRDF、EVI2BRDF、NIRV,BRDF),综合分析了他们在月尺度、年尺度和不同植被类型中与通量GPP的相关性。月尺度上,8个VIs与通量GPP均有中等偏强的相关性。与传统的VIs（NDVI、EVI2、EVI、NIRv）相比,经过BRDF校正的VIs与通量GPP的相关性更强,这一结果表明经过BRDF校正的VIs比传统的VIs在估算GPP方面更有优势。其中,NDVIBRDF和NIRV,BRDF（平均R2=0.70,p<0.0001）与通量GPP的关系最强,二者估算GPP的表现能力与基于光能利用率模型的MODIS GPP产品（平均R2=0.70,p<0.0001）相当。年尺度上,VIs与通量GPP的相关性低于月尺度上的相关性。经过BRDF校正的VIs在年尺度上也失去了优势。VIs捕捉通量站点GPP年际变化的能力仍然与MODIS GPP的捕捉能力相当。在站点尺度上,除了热带荒漠草原生态系统外,VIs与通量GPP在年尺度上的相关性在其它9个生态系统中表现中等或偏强。与MODIS GPP相同,8个VIs在生物类型上都是通量GPP强健的预测因子。（3）利用MCMC方法,对全球111个通量站点,10种植被类型的MODIS-PSN模型的5个参数Tminmin、Tminmax、VPDmin、VPDmax和?max分别进行了参数优化。重新更新了原MODIS-PSN模型中的各个参数,生成了一套更全面更具有代表性的MODIS-PSN模型参数。同时,新参数查找表把草地再细分为高纬度寒冷地区和干旱荒漠地区两类参数;农作物也分C3和C4两类参数。在相同的植物功能类型（plant functional types,PFTs）中,这些优化后的参数在不同的站点之间也存在差异。Tminmin在不同站点中的差异非常明显,变异系数高达16.57,其它4个参数Tminmax、VPDmin、VPDmax和?max在不同站点的差异中等,变异系数在0.17-0.39之间。经过MCMC参数优化后,MODIS GPP产品的精度已有显著的提高;在此基础上,选用NDVIBRDF作为FPAR输入模型,MODIS GPP产品精度又有进一步地提高。从植被类型上来看,经过参数优化后的MODIS GPP产品的精度在森林植被类型中与通量站点的相关性R2从0.68上升到0.78。在湿地、草地以及灌丛生态系统,参数优化后的MODIS GPP产品与通量站点的相关性R2也从0.55上升到0.6以上。玉米农作物MODIS GPP产品的精度R2也提高到0.78。由于稀树草原生态系统的不稳定和站点少等原因,参数优化后的MODIS GPP产品与通量站点的相关性R2虽然从0.27仅上升到0.37。从站点尺度来看,即使在产品总体精度较高的森林植被类型中,与MODIS GPP产品未经参数优化的精度最高的站点US-NR1相比较（R2=0.89,RMSE=6.40,RE=0.11%）,经过参数优化后,US-NR1站点（R2=0.88,RMSE=8.06,RE=6.15%）稍微有“过参数化”现象,但总体精度仍然很高;原来MODIS GPP产品精度最差的站点US-Prr（R2=0.50,RMSE=17.25,RE=66.79%）精度有了很大地提高（R2=0.72,RMSE=11.40,RE=30.42%）。总之,本研究针对全球111个FLUXNET2015通量站点,对MODIS GPP产品进行了全面地验证和评估;检验了VIs在不同生态系统、不同时间尺度与通量GPP的关系,表明经过BRDF校正的VIs在月尺度上能很好地指示GPP;并在全球站点尺度上优化了MODIS-PSN模型参数Tminmax、VPDmin、VPDmax和?max,再把优化后的参数值平均到植被类型中生成了MODIS-PSN模型新的参数查找表;在更新查找表的基础上,NDVIBRDF作为FPAR输入到MODIS-PSN模型中,模型提高了MODIS GPP的精度。我们的研究结果有助于更好地理解MODIS GPP产品在全球的评估情况;VIs与通量GPP之间的关系,BRDF效应对VI-GPP关系的影响;植被功能参数对光能利用率以及环境因素（温度和饱和水汽压差）对光能利用率在不同植被类型中的约束作用。