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草地作为地球上分布最广的植被类型,在陆地碳循环中发挥着重要作用。草地生产能力指一定时期内单位面积草地上所能生产的产品数量,生产力和生物量是评价草地生产能力的两个指标。准确模拟草地生产能力,阐明草地生产能力的时空变化及其驱动因素,对于理解全球碳循环和预测未来气候都具有重要意义。本论文以东北草地生产能力为研究核心,利用涡度相关通量观测数据、野外调查数据、遥感数据和气象数据,构建和检验东北草地光能利用率模型和生物量随机森林模型,基于此开展近20年草地生产能力时空变化和驱动力分析,研究结果如下。1.东北草地初级生产力光能利用率（LUE）模型构建。着重改进了草地初级生产力LUE模型中的FPAR和水分胁迫因子。基于地面实测光合有效辐射吸收比例（FPAR）和涡度总初级生产力（GPP）数据,发现在研究区归一化物候植被指数（NDPI）和FPAR存在着1:1的关系,对FPAR和GPP的解释能力优于归一化植被指数（NDVI）和增强植被指数（EVI）,改进LUE模型以NDPI代表FPAR。地表水分指数（LSWI）是基于近红外与短波红外的归一化比值指数,能有效地反映植被冠层的水分含量。LSWI是与GPP相关性最高的水分胁迫参数,以LSWI+0.5作为水分胁迫的模型精度高于其他两种基于LSWI水分胁迫模型,改进LUE模型以LSWI+0.5表示水分胁迫因子。2.东北草地初级生产力模型验证。基于四个草原站的涡度数据对GPP模型进行验证,改进LUE模型的R2为0.855,高于MODIS GPP产品（R2=0.719）和VPM GPP产品（R2=0.848）,改进LUE模型的MAE和RMSE分别为0.374 g Cm-2和0.735 g Cm-2,低于MODIS GPP产品(MAE=0.562 g Cm-2,RMSE=1.026 g Cm-2)和VPM GPP产品(MAE=0.667 g Cm-2,RMSE=1.339 g Cm-2)。VPM GPP产品普遍高估了东北草地的GPP;MODIS GPP产品在典型草原干旱年份明显高估涡度GPP,而在草甸草原却存在明显的低估;改进LUE模型虽然在典型草原的干旱年份也存在高于涡度GPP的情况,但其高估程度较MODIS GPP产品和VPM GPP产品小。改进LUE模型不论从模型精度还是动态一致性上,其表现均优于MODIS GPP产品和VPM GPP产品。水分胁迫和FPAR的改进是改进LUE模型精度提高的原因,水分胁迫的贡献更大。此外,改进LUE模型在模拟净初级生产力（NPP）方面也具有较高的精度。3.东北草地生物量遥感模型构建与验证。基于地面采集的大量地上生物量（AGB）和地下生物量（BGB）数据,开展了生物量随机森林（RF）模型构建与检验,AGB随机森林模型(R2=0.47,MAE=21.06 g Cm-2,RMSE=27.52 g Cm-2)和BGB随机森林模型(R2=0.44,MAE=519.06g Cm-2,RMSE=732.6 g Cm-2)均具有较高的精度。缺少能够代表植被高度的参数可能是高地上生物量草地被低估的原因,缺少能够代表土壤养分的参数可能是高地下生物量草地被低估的原因。4.东北草地生产能力时空变化。大兴安岭两麓的草甸及草甸草原的多年平均NPP最高,并向东西两侧逐渐降低。东北草地多年平均NPP为258.08 g Cm-2,总量为145.40×106 MgC。2000-2018年东北草地NPP平均增长速率2.51 g Cm-2yr-1,呈增长趋势的草地占77.89%。东北草地地上/地下生物量在大兴安岭地区较高,并向东西两侧逐渐降低,平均生物量与变异系数（CV）成反比,这是由于高生物量的草地往往具有较高的物种多样性,抵抗气候变化和人类干扰的能力更强。2000-2018年东北草地平均地上/地下生物量分别为62.16 g Cm-2和1594.04 g Cm-2,总量分别为35.26×106 MgC和897.78×106 MgC。2000-2018年东北地区72.34%的草地AGB和63.16%的草地BGB呈增长趋势,平均每年分别增加0.37 g Cm-2和2.88 g Cm-2。5.东北草地生产能力的驱动因素定量评估。通过环境变量主成分分析（PCA）,将牧区县、半牧区县划分成4个空间独立的组:组1主要为呼伦贝尔草原和锡林郭勒草原,组2大兴安岭北部,组3大兴安岭南部,组4主要集中在科尔沁沙地和松嫩草原。一般线性模型（GLM）结果显示,年降水量（MAP）是组1、组3、组4 NPP变化的主导因子,而年均气温（MAT）是组2 NPP变化的主导因子。对所有区域,MAP是AGB变化主导因子。MAT是组1、组2和组3 BGB的主导因子,而MAP是组4 BGB的主导因子。人类活动对生产能力变异的贡献非常小。从东北草地整体来看,干旱是东北草地NPP和AGB的主要限制因素,而温度升高是其BGB的主要限制因素,环境因子与生产能力之间的相关性存在明显的区域差异。研究结果为东北地区畜牧业科学管理和草地生态可持续发展提供科学数据和有力保障。