植被覆盖作为陆地生态系统的重要组分，对气候变化、土地利用变化等响应敏感，其形态和结构的变化会改变地表水热过程，进而影响生态系统的物质和能量循环。在中国西南喀斯特地区，独特的地质背景及地表地下二元水文结构，致使生态系统异常脆弱，加之人地矛盾突出，导致喀斯特石漠化问题。本研究以格局—过程—效应为总体思路，围绕喀斯特植被覆盖时空变化—驱动机制—水热效应的科学问题，借助ArcGIS、GS+、FRAGSTATS等空间分析和景观格局分析工具，采用半分布式水文模型以及区域气候模式和陆面过程模式的耦合模式等，系统地分析了西南喀斯特地区植被覆盖的时空变异特征及其与气候因子和土地利用景观格局的相互关系，从喀斯特流域和贵州喀斯特高原两个空间尺度分别开展植被覆盖变化对径流和能量传输的影响。主要结论如下:　　(1)气候变化对西南喀斯特地区植被覆盖年际变异的驱动作用　　近30年来西南喀斯特地区植被覆盖状况（以生长季NDVI表征）呈显著上升趋势，变化速率为0.0015/a，相较于中国西北地区、青藏高原、蒙古高原等区域，喀斯特植被覆盖对气候变化的响应更为敏感。其中，NDVI与温度的相关关系强于降雨，表明温度对西南喀斯特地区植被生长的限制性作用。在局部相关性上，多元线性回归方法的系数估算呈现显著空间异质性，但大部分地区(70％)的NDVI与温度呈正相关;基于地理加权回归(Geographically Weighted Regression,GWR)模型结果，温度对NDVI空间分布的影响，在研究区海拔较高的西北部强于东南部，而温度和降雨对NDVI年际变异的影响程度则显示东高西低。　　(2)典型喀斯特流域土地利用景观格局对植被覆盖影响的空间异质性　　喀斯特三岔河流域的土地利用景观破碎化空间变异程度随研究幅度（滑窗）变化呈现明显的幂率关系，景观破碎化的分析尺度（滑窗）为500m。植被覆盖指数(NDVI)与景观破碎化指数的空间回归结果表明景观破碎化指数高值区（破碎化程度低）与低值区（破碎化程度高）错杂分布，其中该流域的大部分地区破碎化程度相对较高，尤其在三岔河流域的中游。此外，空间梯度分析显示海拔越高，破碎化程度越低。景观破碎化指数和植被覆盖(NDVI)的GWR回归系数分布格局呈现明显的空间异质性，且正负相关性并存。在流域中下游，由于地形起伏剧烈、人为干扰异质性显著，景观格局对生态过程和功能的影响更为复杂。　　(3)喀斯特流域尺度植被覆盖变化的径流效应　　通过SWAT(Soil and Water Assessment Tool)水文模型的敏感性参数校准，提高模型在三岔河流域的适用性。SWAT模拟的三岔河流域多年平均总流量呈现北高南低的空间格局;地表径流的分布格局呈现明显的变异性，整体处于较低水平;地下径流量丰富，这和三岔河流域典型的喀斯特地貌以及地表地下二元水文结构密切相关。　　不同植被覆盖类型的总径流量波动范围小(718～850mm)，但地表、地下径流差异较大，工业和商服用地的地表径流最大(544 mm);实际蒸散发量无明显差异。径流与NDVI的统计关系表明高密度的植被覆盖可能通过增强蒸散发而影响水分涵养服务。基于偏最小二乘法(PLSR)的全局回归分析以及地形因子的统计结果表明，森林分布区较高水平的产流量（总径流量和地下径流量）一方面与森林生态系统的土壤水分涵养属性相关，另一方面也是由于森林分布区的海拔和高程相对较高的原因。　　三岔河流域大部分地区的景观破碎化程度与总径流及地下径流量呈负相关，与地表径流呈正相关，结合研究内容二的结果，发现破碎化程度低的区域其海拔较高（如森林分布区），再加研究区的水分快速入渗特征，地下径流更易产生，并对地表径流产生一定程度的抑制。NDVI与总径流量的正相关GWR回归结果说明了植被覆盖对于产流量的正效应，但在上游和中游呈现南北分异的空间格局。　　(4)贵州喀斯特高原植被退化对地表能量平衡的潜在效应　　采用区域气候模式WRF(Weather Rearch and Forecasting model)与陆面过程模式SSiB(Simplified Simple Biophere model)的耦合模式，研究贵州喀斯特高原植被退化能量传输效应。依据喀斯特石漠化特征，设置植被退化情景，模拟结果表明石漠化过程中，植被的退化可能导致水分和能量平衡的改变，具体为地表反照率、气孔阻抗的增强，以及叶面积指数、粗糙度长度和土壤导水率等参数的降低，导致净辐射、净短波辐射、挣长波辐射以及潜热通量减少;感热通量由于地表温度的升高（蒸散发冷湿效应降低），而显著增加。植被退化引起的能量传输过程的变化，使得研究区降雨减少，进而又对下垫面特征产生负面影响，形成植被退化-能量传输-降水减少-植被退化的正反馈机制。　　本文围绕我国西南喀斯特植被覆盖，进行了时空格局、驱动过程、水热效应的系统研究，内容之间的逻辑关系与层次递进不仅体现地理学综合研究思路，而且反映全球土地计划(Global Land Project, GLP)提出的有关“土地系统与气候变化相互作用、多要素耦合作用下的土地系统变化、土地利用/覆被变化对生态系统服务影响”等科学问题与目标。因而，研究成果对土地系统科学具有重要贡献，可期为石漠化遏制与生态恢复提供科学依据。