水分利用效率(WUE)是深入理解生态系统水碳循环间耦合关系的重要指标，其重要因子蒸散发(ET)是陆地水循环的主要组分，揭示生态系统ET和WUE的时空变异特征及控制机制有助于预测全球变化对生态系统水、碳过程的影响。已有研究对生态系统WUE的时空变异特征及控制机制进行了探讨，但这些研究大都是在站点尺度上，利用有限站点有限年份的数据，且较少考虑±地利用变化(LUCC)的影响，所得到的结果难以反映区域尺度上全球变化对WUE的影响，导致我们对区域尺度上水碳耦合关系关键指标变异机制的理解和认识存在不足。　　本研究以中国北方草原区为研究平台，利用气象数据、多源遥感数据和土地利用数据，基于改进的光能利用率模型和Shuttleworth-Wallace(S-W)双源蒸散模型，分析了气候变化和LUCC对ET和WUE的影响。首先，本研究利用覆盖全球的通量站点观测数据对四个典型LUE模型进行了广泛的精度验证，并通过对比分析采用不同环境因子表达方式下LUE模型的模拟精度，对LUE模型进行了改进。其次，通过整合不同研究结果开展meta分析对S-W模型的一个重要参数消光系数（K)进行了改进。第三，基于改进的光能利用率模型和S-W双源蒸散模型，估算了1981-2010年北方草原区的GPP和ET，进而计算出WUE，并分析了年际尺度上ET和WUE的时空变异与驱动控制。在此基础上，本研究又通过控制输入数据的方式，分析了近30年气候变化和LUCC对北方草原区ET和WUE产生的影响及其机理，主要结论如下:　　(1)1981-2010年北方草原区多年平均ET量为234.27±12.06 mm/year，受地理格局及水热条件的影响，呈现从东北向西南递减的趋势。在研究期间内，ET量呈现整体增加趋势，上升速率为11.65mm/10year。在空间分布上，受降水和温度变化的影响，内蒙古中东部ET呈现降低趋势，而青藏高原南部ET呈现增加趋势。　　1981-2010年北方草原区多年平均WUE为0.701±0.04 g C/kg H2O，呈现东北、南部、西北较高，而中部较低的空间分布格局。研究时段内，WUE呈现微弱增加趋势，增加速率为0.02g C/kg H2O/10year。在空间分布上，青藏高原中南部，年均WUE呈上升趋势，而内蒙古东北部，WUE呈下降趋势。　　(2)在区域尺度上，ET的影响因子存在较显著的差异。在青藏高原西南区域，受复杂的地形及海拔高度的影响，ET受年均温、VPD和风速的影响更为明显;在北方草原区的西北部，因陆地生态系统大多为水分受限制的干旱和半干旱生态系统，ET主要受年降水量的影响;在北方草原区的东北部，ET主要受VPD的影响，其原因可能为该地区冠层表面较粗糙从而导致植被和大气之间存在强烈的耦合关系。　　区域尺度上，影响WUE的因子也有所不同。然而，在北方草原区的大部分区域，LAI通过控制生态系统ET中E与T组分的分配来影响WUE。　　(3)分析表明，气候变化导致1981-2010年北方草原区ET整体增加了10.05％(23.30mm)同时，气候变化导致的ET的变化存在较强的空间异质性。受年降水量及年均温的影响，内蒙古中东部的ET呈减少趋势，而新疆北部、呼伦贝尔草原及青藏高原的ET处于增加趋势。　　气候变化导致1981-2010年北方草原区WUE整体减少了7.22％(0.05 g C/kg H2O)。同时，WUE的变化存在较强的空间异质性。因GPP与ET的变化幅度不一致，内蒙古中东部的WUE处于微弱增加趋势，新疆北部与内蒙古东北部的WUE处于微弱减小趋势，而青藏高原大部和内蒙古中西部的WUE处于稳定态势。　　(4)LUCC导致1981-2010年北方草原区ET整体增加了4.57％(10.61 mm)，且ET的变化具有范围小但剧烈的特征。在LUCC发生区域，ET变化较剧烈，且增加区与减少区域相间分布;在青藏高原东部的部分地区，ET处于微弱增加趋势。此外，整体而言，草地转向农田及农田转向草地都会引发ET的增加，且农田转向草地导致ET的增加量较大。　　LUCC导致1981-2010年北方草原区WUE整体增加了8.60％(0.06 g C/kg H2O)，该变化趋势主要受LAI对E/ET的控制影响。此外，在空间分布上，新疆北部及内蒙古东部区域，WUE增加区域与WUE减少区域相间分布;青藏高原大部的WUE处于稳定态势。整体而言，草地转向农田会引起WUE的增加，而农田转向草地会引起WUE的减少。