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全球气候变化越米越引起各国科学家、政府的关注，研究干旱区是全球气候变暖中响应机制和变化是非常重要的问题。黑河流域内分布着高山冰雪带-山区森林草原带-绿洲-荒漠，是一个研究不同景观在气候变化中的响应变化的理想区域。
与传统研究手段相比，生态模型克服了时空、设备和资金上的限制，解决了景观研究中的不可重复性，可以从多尺度研究景观生态的动态变化和预测。本论文利用陆地生态系统模拟模型TESim，将黑河流域按照植被分为阔叶林生态系统、针叶林生态系统、农田生态系统、荒漠生态系统、草甸草原生态系统、灌木生态系统和典型草原生态系统，模拟了1971～2005年黑河流域35年的动态变化。
对于模拟结果，本论文采用了实测数据、卫星遥感数据、涡度相关数据进行验证。验证结果表明，TESim模型能够较好的模型黑河流域的动态变化，但是在营养元素结果输出、地下部分的模拟还存在不足。
本论文通过当前气候情景下的黑河流域生态系统进行模拟，对模拟结果中的净初级生产力(NPP)、异养呼吸(HR)和净生态系统生产力(NEP)的季节动态、年际动态和空间分布进行了分析。通过GCMs模型对未来气候情景的预测结果，对未来的气候变化进行情景假设，分为降水增加20％、气温升高1.4℃、降水增加20％+气温升高1.4℃三种情景进行模拟，得出未来可能的气候变化情景下黑河流域生态系统的NPP和NEP的变化情况。通过对当前气候情景和未来气候情景假设的模拟结果的分析，得出以下规律：
一、年际动态；
从整个黑河流域来看，1971～2005年的35年间，NPP和NEP总的变化趋势是上升，NEP的年际间变化幅度较大，超过NPP的幅度。黑河流域的NEP在上世纪70年代到80年代中期，正值和负值数目大体相当，交替充当着“碳汇”和“碳源”的角色，在其后约20年内，基本上起着“碳汇”的作用。
从各个生态系统来看，灌木林、草甸草原、针叶林的年NPP最低值和最高值分别出现温度的最低年和最高年，荒漠的NPP与降水成正相关(r=0.65，P＜0.01)。
二、碳固定量；
从整个黑河流域来看，单位面积NPP的平均值为62.2 g.m-2.a-1，NPP总量平均值为8.00TgC.a-1，在1971～2005年的35年间，NPP增长了2.77 TgC.a-1，约提高了40％。
模型估算的1971～2005年流域的单位面积NEP的平均值为5.72 g.m-2.a-1，NEP总量平均值为0.74 TgC.a-1，表明1971～2005年期间黑河流域是一个碳汇。黑河流域的陆地生态系统总碳贮量为345.3 TgC，其中植被碳贮量和土壤碳贮量分别为22.0 TgC和323.3 TgC。
不同生态系统的单位面积NPP由高到低的顺序依次为：阔叶林＞针叶林＞灌木林＞草甸草原＞农田＞典型草原＞荒漠。从不同生态系统的NPP总量来看，从高到底的顺序依次为：草甸草原＞荒漠＞典型草原＞灌木林＞农田＞针叶林＞阔叶林。
从碳储量的分布来看，上游的面积最小却是碳的主要贮存区，而下游有广阔的面积，但是单位面积的碳储量很低，整个黑河流域的碳产量呈现“大面积贫瘠，小面积富集”的特点。
三、未来气候变化情景下的动态变化；
1、降水和气温同时改变的叠加效应要超过单独一个因子变化的效率；
2、不同气候变化情景对NPP和NEP的作用是不相同的；
降水增加20％：NPP和异养呼吸增加，NPP的增幅要超过异养呼吸，从而使NEP也增加，都充当“碳汇”的作用。
温度升高1.4℃：NPP和异养呼吸增加，部分植被生态系统NEP降低，成为“碳源”，但是整个黑河流域的NEP是增加的，充当着“碳汇”的作用。
降水增加20％+气温升高1.4℃：NPP和异养呼吸增加，但是不同生态系统的NPP和异养呼吸增幅不同，部分生态系统NEP下降且成为“碳源”，大部分增加，整个黑河流域仍然是“碳汇”。
3、各个植被生态系统对降水和气温的改变的响应不同；
未来气候变化情景的不同对NPP的影响是不同的，通过NPP对不同情景的响应进行分析，发现不同的生态系统对气温和降水的响应方式是不同的。
针叶林、荒漠对降水增加要比对气温升高更加敏感，草甸草原、阔叶林、灌木林对气温升高比对降水增加更加敏感。其中的原因各不相同，有些是由其所处的环境影响的，有些是由于模型的处理方案造成。
4、草本植物对气温升高和降水增加的敏感程度要超过木本植物；
通过对未来气候变化下的情景模拟，模型可以较好的模拟出相应的变化，各植被生态系统对降水和气温的响应结果可以得到较好的解释。