为了探究景观格局与生态过程的耦合关系及其对气候变化的响应,以便对生态系统碳水耦合的研究提供一定的理论基础。作者采用PEST模型结合涡度相关实测数据的方法对Biome-BGC模型的生理参数进行了优化并使用参数优化后的Biome-BGC模型对森林生态系统(长白山、千烟洲和鼎湖山)、草地生态系统(内蒙古和当雄)和灌木生态系统(海北)不同气候变化情景的水分利用效率进行了模拟,并分析了景观格局与水分利用效率、总初级生产力在不同幅度下耦合关系的变化规律。结果表明:(1)水分利用效率受降水、气温、叶面积指数、蒸散和总初级生产力的显著影响。其中,长白山、千烟洲、鼎湖山、内蒙古、海北和当雄的水分利用效率与气温(鼎湖山水分利用效率受气温的影响不显著)、叶面积指数和总初级生产力呈显著正相关关系;长白山和当雄的水分利用效率与降水呈显著负相关关系;长白山、千烟洲、鼎湖山和当雄的水分利用效率与蒸散呈显著负相关关系。(2)长白山、千烟洲和鼎湖山森林生态系统的水分利用效率受景观破碎化程度、景观形状的复杂程度、景观的邻接和聚合程度以及景观的多样性和均匀性等的显著影响,且表现出明显的尺度效应。(3)气候变化对森林和灌草生态系统的水分利用效率有显著影响。其中,PTC情景、TC情景、T情景(对千烟洲、鼎湖山的水分利用效率影响不显著)、C情景、PT情景(对长白山、鼎湖山的水分利用效率影响不显著)和PC情景(对内蒙古的水分利用效率影响不显著)对长白山、千烟洲、鼎湖山、内蒙古和海北的水分利用效率有显著影响;P情景只对海北的水分利用效率产生显著影响;当雄的水分利用效率只受到T情景和TC情景的显著影响。