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以CO2浓度增加为代表引起的气候变化改变了全球水循环格局，使得一些地区的水资源问题日益严峻。实验研究有助于解释生态系统对气候变化响应的内在机理，但难以满足人们对区域尺度生态系统和气候变化的关系研究的需要。而模型模拟虽不受时空的限制，但由于其是对真实生态系统的一种简化和近似，必然存在多方面的不确定性。目前，多采用实验与模型模拟两种方式来研究生态系统对气候变化的响应，但模型模拟的响应是否准确尚少有研究验证。 本研究基于崇陵流域野外监测实验和五水转化室内模拟实验，在揭示生态水文过程的主要调控因子及其对气候变化响应机理的基础上，对Vegetation InterfaceProcesses Model（VIP生态水文模型）在气候变化背景下生态水文过程响应的模拟能力进行验证。采用实验手段和模型模拟揭示了玉米生态系统对增温的响应机理，并分析了不同植被类型下生态水文过程对气候变化的响应及其差异。研究结果为生态系统水循环对气候变化的响应和适应提供科学参考，并对区域水资源管理策略制定提供理论支撑。 生态水文过程内涵丰富，本论文主要针对蒸散、土壤水分、关键生理生态过程等进行研究。获得的主要结论如下: 1.实验观测的主要结论: (1)华北人工林日蒸散（潜热通量）、生态系统生产力的影响因子以辐射、温度为主，显热通量和水分利用效率的主要影响因子为饱和水汽压差;当0.20 m3·m-3＜土壤水分含量≤0.35 m3· m-3时，潜热通量、生态系统呼吸及水分利用效率与其主导因子间相关性最高，当饱和水汽压差≤1.0 kPa时，净生态系统生产力及总生态系统生产力与其主导因子间相关性最高。可见，次要因子（土壤水分含量和饱和水汽压差）对主导因子存在一定的限制作用，影响其与生态水文过程的关系。 (2)室内实验结果表明，玉米各生育阶段玉米净光合速率与叶绿素含量间的相关系数最高;各叶位的净光合速率与气孔导度的变化规律一致。 (3)室内增温实验结果表明，温度升高导致玉米生育期缩短，生育期蒸散量、生物量分配、叶面积指数，叶片碳氮比及籽粒品质均发生改变。日均温升高2℃，玉米生育期缩短8天;虽然蒸腾速率及日蒸散量在增温条件下呈增加趋势，但生育期缩短导致蒸散总量减小;增温使得茎、叶占比下降，穗占比增加，提高了玉米的百粒重和产量。生育后期叶面积下降明显，表现为叶长和叶宽的减小，但株高和茎粗无显著的减小趋势;叶片叶绿素含量和氮含量提高，碳氮比下降，提高了叶片的光合速率。结果表明，增温2℃对玉米生长具有正效应。 2.对VIP模型的生态水文过程模拟能力及其对气温升高2℃响应的模拟能力进行验证。 (1)利用VIP模型模拟了崇陵流域人工林蒸散、土壤水分和总生态系统生产力的季节动态，决定系数分别为0.53、0.82和0.69(p＜0.05)。其中，蒸散的模拟峰值高于观测值;且模拟蒸散在日尺度的波动范围大于实测值范围;不同林种林下土壤水分的模拟值与实测值相一致;而初级生产力的模拟峰值低于观测峰值。 (2)利用VIP模型模拟了室内实验（玉米生态系统）的生态水文过程，模拟的生育期和产量与实验观测结果均一致，日尺度蒸散、不同层次(0-10 cm、10-30 cm及30-60 cm)土壤含水量、土壤温度和叶面积的模拟值与观测值的决定系数分别为0.56、0.95、0.34-0.62、0.89-0.92(p＜0.05)。可见，模拟效果最好的为叶面积指数，其次为土壤温度。其中，蒸散的模拟峰值高于观测峰值，模拟土壤水分在峰值变化上与实测变化存在差异。 (3)比较生态水文过程的模拟响应与实验响应结果得出，VIP模型能真实反映增温条件下玉米生态系统生育期、产量、蒸散、土壤水分、土壤温度和叶面积的变化。但增温后，日蒸散模拟峰值的变幅大于实验的峰值变幅。 3.采用VIP模型模拟了温度升高2℃，CO2浓度升高至700 ppm时崇陵流域不同植被类型生态水文过程的响应。 (1)当温度升高2℃，不同植被类型的蒸散增大了9％-19.51％，其中针叶林的增幅最高。各植被类型的根层土壤水分含量均呈降低的趋势，其中冬季时段的降幅最为明显;除灌木外，其他植被类型的总生态系统生产力增高6.3％-20.78％（草地增幅最高）;农田的叶面积指数呈下降趋势，灌木变化不明显，针叶林增幅最高(13.81％)。 (2)当CO2浓度升高至700 ppm，农田蒸散降低，针叶林增大了3.3％，其他植被类型的蒸散均未发生明显变化;针叶林和农田的土壤水分含量无显著变化，其他三种植被类型土壤水分含量仅在冬季呈下降趋势;除农田外，其它植被类型的总生态系统生产力和叶面积指数呈增加趋势，增幅分别为57.02％-158.44％和26.47％-105.56％，均以草地增幅最高。