北半球陆地生态系统是全球重要的碳汇功能区。北半球陆地生态系统平均每年吸收1.5±0.6Pg C，约占全球陆地生态系统碳吸收的60％-70％。然而，北半球陆地生态系统的碳吸收强度在空间分布格局上存在着显著的变异性。深入研究北半球陆地生态系统碳交换通量的空间格局及其调控机制是全面认识全球碳循环过程、准确预测和评估全球碳收支的关键。　　本研究整合北半球241个涡度相关碳通量观测站点861条站点年碳通量数据（生态系统总初级生产力GPP、生态系统呼吸RE、生态系统净生产力NEP），结合气候、土壤、植被的调查和遥感数据，利用统计分析方法分析北半球陆地生态系统碳通量的空间格局特征，利用通径分析、分层回归树等方法对北半球陆地生态系统碳通量空间变异的调控因子进行分析和量化，从而揭示北半球陆地生态系统碳通量的空间格局及其调控机制。主要的结果如下:　　(1)北半球的陆地生态系统碳通量（GPP，RE和NEP）在亚洲、欧洲和北美洲三个洲际之间不存在显著的区域差异。三个区域间的森林、农田和湿地生态系统的GPP，RE和NEP均无显著差异，仅在草地生态系统中，欧洲草地生态系统的GPP和RE（1472±473，1236±452gCm-2yr-1）显著高于亚洲（470±567，463±581 g C m-2yr-1）和北美洲(694±384，639±348gCm-2yr-1）。北半球的森林和农田生态系统的GPP和NEP显著高于草地和湿地生态系统。RE则在森林生态系统最高，平均约为1185±641gCm-2yr-1，而在其余生态系统间无显著差异。　　(2)北半球陆地生态系统GPP和RE呈现出显著的随着纬度升高而线性降低的趋势，而NEP的纬向变化规律不明显。位于中低纬度的东亚季风区（20-40°N，100-145°E）森林生态系统具有高的碳吸收强度，平均NEP约为362±39gCm-2yr-1。东亚季风区森林总NEP约为0.72±0.08gCyr-1，占亚洲森林总NEP的30％和全球森林总NEP的8％。充足的水热条件加上过去几十年植树造林形成的年幼的森林结构和快速的工农业发展产生的高氮沉降的三者叠加作用，促使了东亚季风区森林生态系统表现出高碳吸收功能。　　(3)年均温(MAT)和年总降水量(MAP)是GPP，RE和NEP空间格局的重要调控因子。GPP和RE在空间格局上分别与MAT呈显著的线性和指数函数关系，与MAP呈显著的S型指数和线性函数关系。NEP空间变异则受到GPP与RE对MAT和MAP响应方式的协同调控，由GPP和RE两者的响应函数差值决定。这种空间变异格局及其气候响应规律不因区域（亚洲、欧洲和北美）的变化而变化。MAT和MAP两个气候因子可以解释36％-85％的亚洲区域GPP，RE和NEP空间变异，30％-58％的北美区域GPP，RE和NEP空间变异，以及19％-40％的欧洲区域的GPP，RE和NEP空间变异。　　(4) GPP和RE在空间格局上呈现出同向偶联共变关系，但NEP与GPP和RE在空间格局上无显著的偶联关系。GPP与RE在空间格局上的这种同向偶联共变关系在亚洲，欧洲，北美洲，南美洲，非洲，大洋洲六个洲际乃至全球范围内也依然存在。GPP的空间格局是RE空间变异的主要决定因子。在气候和植被因子的空间变异梯度上，全球RE/GPP稳定在平均值为0.87±0.04，0.7-1.2的范围内波动。　　(5) MAT和MAP通过影响植被指数EVI的空间变异来调控陆地生态系统GPP和RE的空间变异格局。MAT，MAP和多年平均植被指数(EVImean)三者共同决定了北半球陆地生态系统60％的GPP空间变异和58％的RE空间变异。土壤有机碳含量(SOC)的空间差异对GPP和RE空间格局的调控作用较小。但气候和植被因子(MAP、EVImax)仅决定了北半球陆地生态系统10.1％的NEP空间变异，表明还存在着其他影响因子影响着NEP的空间变异，如氮沉降、人类活动干扰等。在未来的研究中，深入探讨氮沉降以及人类干扰活动对植被属性和演替进程的影响等将是解释复杂的NEP空间变异的关键。