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植物叶片氮浓度(FNC)是实现生态系统碳氮耦合循环的重要参量，也是进行区域生态系统碳循环和生产力准确评估必须考虑的因子。冠层叶氮浓度通过影响植物光合固碳过程进而影响生态系统生产力和碳循环过程。森林冠层叶氮浓度(CNC)受树种组成和环境状况等多种因素的影响，具有较大的空间变异性。因此开展CNC的遥感反演，并探讨CNC空间变化的影响因素，分析CNC对森林生产力(GPP)在空间格局上的影响特征，对于理解生态系统碳氮耦合机制，优化和改进区域森林生态系统碳循环模拟，评价气候变化背景下的区域生态系统碳平衡都十分必要。 以我国江西干烟洲中亚热带人工针叶林和吉林长白山温带阔叶红松林两种具有明显差异的森林生态系统为研究对象，通过野外采样调查、实验室分析测试，在叶片尺度上分析森林FNC与叶最大净光合速率(Amax)，比叶面积(SLA)的关系，同时分析CNC与叶面积指数(LAI)之间的关系。结合收集到的Hyperion高光谱、Landsat和MODIS多光谱遥感数据、涡度通量塔的森林生产力观测数据，以及气象和土壤等环境背景数据，运用多种统计分析方法，构建遥感信息与森林CNC及GPP之间的定量关系并反演区域森林CNC和GPP。同时结合MODIS BRDF反射率数据反演中国区域生长季森林CNC空间格局，揭示中国森林CNC空间分布特征和控制因子，以及与森林生态系统生产力的关系。主要研究结果如下: (1)在叶片尺度，FNC与SLA和Amax之间均存在相关关系，在冠层尺度上CNC与LAI的相关关系在不同样本子集具有不同特征。江西调查数据显示，树种间FNC与SLA和Amax三者之间存在耦合关系，SLA与FNC和Amax之间皆存在显著的正相关关系，但FNC对Amax的促进作用不显著(P=0.1216)。同时叶氮含量（单位面积氮素）对Amax有显著抑制作用(P=0.0156)。江西和长白山综合数据显示，森林CNC与LAI之间具有正相关关系，并且在跨森林类型的样本集中最显著(R2=0.50，P＜0.0001)。 (2)利用2008-2009年的18景Hyperion数据，结合涡度通量观测的日尺度碳通量，分析光谱指数对生产力变异的监测能力，发现窄带指数监测GPP的效果明显优于宽波段植被指数。同时构建敏感的窄带光谱指数SPRI*NDVI与GPP之间的统计模型，反演了长白山区域森林生态系统的GPP。SPRI*NDVI与GPP具有最好的拟合优度(R2=0.86，P＜0.0001)，其次是MCARI/OSAVI[705，750]，Vogelmann Index等。反演的2008年第166天的长白山森林GPP区域均值为6.22 gC·m-2· day-1。GPP空间格局呈现由东北向西南减小的特征，从东北部低海拔区域GPP大于12 gC·m-2·day-1逐渐下降到西南部高海拔区域GPP小于3 gC· m-2· day-1。长白山GPP的格局特征受到随海拔而变化的森林类型分布的影响。 (3)利用高光谱和多光谱数据，结合地面实测的CNC，实现了长白山区域和中国国家尺度森林CNC的遥感反演。首先，利用NIR和Datt1构成的二元模型结合Hyperion数据反演了长白山区域森林CNC，模拟值与观测值的R2值为0.81，拟合直线斜率为0.90，RMSE为0.169 g/100g。如同反演的GPP格局，CNC依旧呈现自东北向西南逐渐下降趋势。反演的长白山区域CNC均值为2.27 g/100g，比长白山采集的417个叶氮样品均值2.44 g/100g略低。其次，利用江西和长白山综合数据集构建的NIR一元模型(R2=0.75)结合MODIS BRDF反射率反演了生长季中国区域森林CNC，得到的中国森林CNC介于0.49 g/100g-3.63 g/100g之间，均值为2.24 g/100g，标准差为0.277 g/100g。中国森林CNC格局具有明显空间变异特征，基本以胡焕庸线为界，东南部CNC高，西北部CNC低。 (4)森林CNC的遥感反演受到冠层结构和树种组成的影响较大，在跨植被功能型的数据集中，CNC的反演效果较好。利用阔叶树种优势度指数(BFDI)代表样地的森林冠层结构和树种组成特征，分析发现BFDI与CNC之间存在显著的相关关系(R2=0.76，P＜0.0001)，通过偏相关分析去除冠层结构组成的因素后，CNC与光谱反射率NIR的相关关系变差（R=0.273，P=0.053），说明光谱数据对于CNC的响应受制于森林冠层结构和树种组成特征。另外，通过不同类型森林冠层的光谱分析发现，不同区域的反射率以及光谱的红边和蓝边等特征都随BFDI的变化而有不同，可见冠层结构和组成对于冠层光谱信号的影响强烈。 (5)中国森林CNC空间分布主要受控于森林类型和群落树种组成的异质性分布。CNC是在样地尺度加权的结果，样地内不同树种的FNC共同作用决定了CNC。研究显示，中国森林CNC与BFDI的相关系数最高，达到0.989。而与多年年均温和年降水量的相关系数仅为0.305和0.247，说明气候因素对于森林CNC均仅具有较弱的控制作用。同时，CNC与土壤养分的相关系数为负值，说明在土壤肥沃的地区森林冠层叶氮浓度往往相对较低，原因可能是土壤肥沃区域的针叶林的分布导致该区CNC的相对低值。 (6)从不同数据集分析发现森林CNC与GPP均具有正相关关系。在长白山样地数据集中，通过实测CNC与不同数据源的GPP进行相关分析发现，森林CNC对于样地的生产力具有显著促进作用，相关系数均在0.5以上（P＜0.0001）。对于长白山北坡整个区域，利用Hyperion模拟的生长季CNC和生长季的单日GPP数据进行空间相关分析，相关系数为0.408，且两者在格局上具有较高的一致性。在中国区域国家尺度上，CNC与GPP也存在一定相关性，相关系数为0.324。说明在空间上森林CNC的增加可以显著促进冠层水平的森林生态系统生产力。