快速的城市化进程深刻影响了城市森林土壤碳循环，重塑了城郊梯度上森林土壤碳空间分布特征。本文在北京市设置了4条城郊样带，测定了20个城市森林公园表土（表层0~10 cm和亚表层10~20 cm）总碳及其不同碳组分含量，分析了各碳组分空间变化及其影响因素。结果表明，城郊样带森林表土总碳（表层21.0±1.6 g/kg；亚表层18.0±1.3 g/kg）以有机碳为主（表层占比64.6%±4.5%；亚表层占比54.9%±4.5%），有机碳含量从市中心到郊区表现出先下降后增加的非线性变化，无机碳含量在此梯度上呈显著线性下降趋势。城市森林表土有机碳（表层13.8±1.5 g/kg；亚表层10.0±1.2 g/kg）以颗粒态有机碳为主（表层占比71.3%±2.4%；亚表层占比70.5%±2.8%），颗粒态有机碳和矿物结合态有机碳含量在城郊梯度上均表现出先下降后增加的非线性变化；颗粒态有机碳的占比在城区相对更小，而矿物结合态有机碳占比在城区相对更大。土壤质地、土壤pH和公园年龄是解释表土碳组分在城郊梯度上空间变异的重要因素，城郊气候梯度以及树木多样性对城市森林土壤碳组分空间变化的影响并不明显。上述研究结果有助于认识气候变化及人类活动双重干扰下的城市森林土壤碳库特征，也对城市森林土壤管理具有重要的指导意义。

土壤水是影响植被生长发育的关键驱动因素，而植被又通过蒸散发等过程反作用于土壤水。深入探究土壤水和植被GPP的相互作用关系对生态系统可持续发展及水资源的高效利用至关重要。本文基于MODIS GPP、ERA5-Land土壤水等数据，采用改进的非线性Granger因果模型、二阶偏相关分析、趋势分析等方法，解析2000—2021年中国不同植被区GPP与土壤水协同演变规律及互馈关系。研究结果表明：① 2000年以来中国50.89%~57.61%的植被区呈GPP增加协同土壤水减少趋势，且该协同变化趋势占比随土层深度加深而增加；② 59.88%~79.38%植被区GPP与土壤水表现为双向Granger因果关系，且面积占比随深度加深而减少。③ GPP增加对100~289 cm土壤水消耗更加明显（57.03%）且滞后效应更长（2.15个月）。深度小于100 cm的土壤水对GPP增加主要呈促进作用（71.43%~76.58%），仅在天山及横断山区等部分区域出现抑制作用；而100~289 cm土壤水对植被GPP的促进作用（48.31%）减弱并伴随滞后期显著延长（2.92个月）。④ 二者相互作用关系在降水量介于200~400 mm时最为显著，随降水量增加二者关系逐渐减弱。而不同温度梯度对二者相互作用的影响呈多重阈值效应。本文深化了对气候变化背景下陆地生态系统碳—水循环相互作用的理解，能够对未来生态修复工程的实施及生态系统可持续发展提供重要的理论参考。

落叶阔叶林是中国东部季风区的典型植被。本文利用复合高程信息的地表覆盖精细分类产品数据，提取山地落叶阔叶林上线。构建山地落叶阔叶林上线分布高度云模型及其影响因子云模型，探讨山地落叶阔叶林上线及其影响因子的分布特征；构建多尺度多元线性回归模型以及影响因子权系数云模型，比较分析影响因子对落叶阔叶林上线作用的尺度变化和空间分异，尝试探讨各山地落叶阔叶林上线对气候因子作用的敏感性差异。结果如下：① 中国东部季风区山地落叶阔叶林上线高度自北向南先升高后降低，分布高度的期望、熵和超熵分别为965.77~1993.52 m、132.80~514.09 m和27.58~205.34 m。② 山地落叶阔叶林上线的影响因子存在显著的尺度变化和空间分异：区域尺度上，非气候林线和气候林线的主导因子均为山体基面高度，贡献率分别为71.36%和44.06%，气候林线受温度影响高于降水，而非气候林线受降水影响高于温度；山系尺度上，山地落叶阔叶林上线主要受1月均温和年降水量影响，且大部分山地1月均温的作用高于年降水量；局地尺度上，除大别山外，山顶效应对各山地落叶阔叶林上线作用权重的期望最大，年降水量作用权重的期望均高于1月均温。③ 大别山和太行山落叶阔叶林上线对年降水量最敏感，吕梁山落叶阔叶林上线对1月均温最敏感。探讨山地落叶阔叶林上线的分布特征及其影响因素的空间分异，可以推动垂直带对气候变化响应差异的研究，并为区域生态安全监测体系的部署和管理提供理论支持。

在全球景观破碎化不断加剧的背景下，剖析景观连通度对生物多样性的影响机制对恢复生态过程和保护生物多样性具有深远意义。本文以鄱阳湖草洲为研究对象，综合考虑水位变化与物种扩散生态过程，在识别不同水位梯度下草洲分布格局的基础上，通过景观格局指数和基于图论的景观连通度指数相结合的方法，分析不同水位草洲景观结构连通度和功能连通度的动态变化，揭示草洲景观连通度对植物多样性的影响及其尺度效应，比较结构连通度与功能连通度对植物多样性格局的相对解释力。研究结果表明：① 鄱阳湖草洲呈现“水落滩出、水进草退”的景观格局特征，随着水位的增加，草洲同时面临水体的淹没效应和分割效应，面积萎缩和破碎化并存；② 随着水位的增加，草洲斑块面积不断减小、形状趋于简单、密度降低、破碎化加剧，景观结构连通度下降，难以连接的独立组分增加、斑块连通的可能性降低，景观功能连通度下降；③ 草洲景观连通度越高，景观尺度上的植物物种丰富度越高，斑块尺度上的植物群落相似性越大，功能连通度比结构连通度更加能解释植物多样性格局。本文研究结果可从景观连通度的新视角为湖泊地区景观格局优化和植物多样性保护提供参考。