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气候模拟研究表明，近20年全球变暖可能主要与人类活动引起的大气中温室气体浓度增加有关。人类活动影响下，陆地生态系统和气候系统之间的相互作用已成为目前全球变化研究的主要科学问题之一。本研究以全球变暖为背景，以中国东部南北样带(N<40°，E108°-118°；N>40°，E118°-128°)为研究对象，以纬度为梯度应用中国地面气候标准值月值数据集作为平衡态陆地生物圈模型BIOME4的气候驱动，对中国东部南北样带1980-1999年间的潜在生物群区(biome)、植被净初级生产力(net primary production，NPP)和叶面积指数(leaf areaindex，LAI)的变化进行模拟和统计分析；应用区域气候模式RegCM3嵌套欧洲数值预报中心ERA40再分析资料模拟的SRES-A1B情境2080-2099年未来气候资料，作为BIOME4的气候驱动，模拟与分析了2080-2099年间中国东部南北样带潜在生物群区、NPP和LAI的变化情况。本研究得出的主要结果如下：
1.以BIOME4模型模拟的出当前情景下生物群区分布与实际的生物群区进行对比检验，得出模型的模拟精度kappa值为0.68，达到一致性较高的水平。单个生物群区的Kappa值从0.1-0.87不等，其中热带常绿林热带常绿林(Tropicalevergreen forest)、热带落叶林(Tropical deciduous forest/woodland)、亚热带混合林(Warm mixed forest)、冷温带针阔混交林(Cool mixed forest)、落叶泰加林(Deciduous taiga/montane forest)的kappa值均在0.7以上，模拟效果很好；温带落叶阔叶林(Temperate deciduous forest)、寒温带针阔混交林(Cold mixed forest)、热带稀树草原(Tropical savanna)、热带耐旱灌丛(Tropical xerophytic shrubland)、温带草原(Temperate grassland)的kappa值均达到0.55以上，模拟效果较好；模型对热带半常绿林(Tropical semi-evergreen forest)和温带耐旱灌木(Temperatexerophytic shrubland)的模拟一致性仅达到一般的水平。对针叶林的模拟效果则不太理想，温带针叶林(Temperate conifer forest)和冷温带针叶林(Cool coniferforest)的kappa值分别为0.22和0.37，位于模拟结果一致性很低的区间，但是这两种生物群区所占的面积较小，对总体模拟结果影响微弱。常绿泰加林(Evegreen taiga/montane forest)的Kappa值仅为0.1，主要是由于我国北方森林类型主要为落叶针叶林，常绿泰加林(Evegreen taiga/montane forest)非常稀少，但后者的模拟面积远远大于实际面积。
2.运用区域气候模式RegCM3模拟得出SRES-A1B情景下，未来2080年-2099年20 a间的年均温和年降水量。温度的高值集中在N23°以南，年均温22℃，在海南岛甚至超过了24℃；而温度低值则出现在N45°以北，其年均温在2℃以下。温度场趋势依然是温度随着纬度的升高而降低。降水的高值地带同样为N23°以南，在海南岛降水量达到最大，而降水的低值地带则出现在温带地区，在N33°到N40°之间降水量大多在40 mm-60 mm，个别地区甚至低于20 mm，样带北方地区降水量有所升高(60 mm-120 mm)。温度变化程度呈现了明显随着纬度由南向北递增的趋势，N45°以北出现了增温5℃以上的区域，而在N25°以南增温普遍在1.5℃以下。未来降水变化不如温度那样具有相对较明显的纬度相关性，除了亚热带地区有所降低之外，中国东部南北样带其他地区均有升高迹象。
3.在未来SRES-A01B情景下，呈现明显的植被类型变化。热带植被的分布范围北扩约N2°，面积增加了116.76×103km2亚热带混交林的北界比当前北迁了N3.5°，面积增加了500.48×103km2。温带落叶阔叶混交林在中国东部南北样带北部的分布面积略有增加，代替了一部分草地(165.03×103km2)和冷温带针阔混交林(129.05×103km2)，但由于样带南部的分布面积减少，所以总面积由882.26×103km2减少到673.36×103km2。冷温带针阔混交林的分布范围北扩，分布面积呈较大幅度的增加，代替了一部分草地(92.61×103km2)和泰加林(153.69×103km2)，总面积由335.95×103km2增加到397.05×103km2。泰加林的分布面积减少了66％，有逐步北退出中国的趋势。
4.未来NPP的高值(2744 C·m-2·yr-1)地带出现在中国南部热带地区，低值(448
g C·m-2·yr-1)分布在北方，从南向北递减的趋势与当前状态一致，整个中国东部南北样带的NPP值与纬度成负相关；在北方地区NPP除了随着纬度升高而降低之外，也表现出了与经度有一定的正相关性。在未来情境下，暖温带和冷温带的NPP对气候敏感性相对较高。NPP在暖温带、冷温带和寒温带地区变化率要远远高于热带以及亚热带，如果未来气候持续在该情景条件下变化，南北森林分布及其NPP差异会越来越小，南北森林主要功能群也会逐渐趋同。
5.在未来气候情景下，中国东部南北样带中高纬度地区的陆地生态系统发生改变，北方地区陆地生态系统在碳循环中的作用由碳汇变成了碳源。
6.在未来我国热带、亚热带地区(N18°-33°)植被LAI与空气温度呈现年内总体正相关，但相关系数较低。热带及亚热带部分区域(N18°-25°)植被LAI与降水呈现较高的年内总体正相关，亚热带大部分地区未来的LAI与降水的相关性由当前情景下的年内正相关转变为年内负相关。
暖温带(N33°-40°)森林部分的LAI与温度呈现年内总体负相关，草地LAI与温度呈现年内总体正相关，趋势与当前情景下恰恰相反。未来暖温带绝大部分地区LAI与降水的年内总体相关由当前的总体负相关转变为总体正相关，相关性普遍较高，最高值达0.75以上。在冷温带和寒温带(>N40°)地区植被LAI与温度、降水几乎都呈现负相关，相关性趋势与当前情景一致。
未来气候条件下，热带海南岛地区的LAI增加，由3.5左右增至4.2，最高值达4.5以上；亚热带北部(N30°-33°)和冷温带中部(N42°-47°，E124°-128°)的LAI较当前下降；中国东部南北样带其余地区的LAI基本保持不变。