森林生态系统在全球碳循环中发挥着越来越重要的作用，其对气候变化的作用和响应机制成为全球变化研究的核心科学问题。然而，对碳交换(生态系统总初级生产力(Gross primary productivity，GPP)、生态系统呼吸(Ecosystem respiration，Reco)和净生态系统碳交换量(Net ecosystem carbon exchange，NEE))和生态系统光能利用效率（Light use efficiency，LUE）的现状及其时空变化格局、关键影响因子及其潜在机制和影响程度仍需进一步的深入认识，故有待拓展研究。云南作为中国第二大林区（西南地区）的主要组成部分，其拥有巨大的生物量和中国最高的碳汇速率。此外，据模型预测结果，云南大部分地区地区未来降水减少幅度不大但温度将会显著升高。因此，研究并探讨这一地区的碳交换状况、影响因子及其对气候变化的响应和构建其碳收支图谱十分必要且具有重要作用和意义。　　本研究运用云南不同温、湿梯度条件下4个典型森林生态系统生物调查数据、29-站点-年连续观测的涡度相关及相应的气象观测数据，并通过整合通径分析(Path analysis)、冗余分析(Redundancy analysis，RDA)和回归分析(Regression analysis)方法。得到了云南4个森林生态系统碳交换和光能利用效率的现状、时间动态和空间格局;探究了影响生态系统碳交换和光能利用效率的主要影响因子;揭示了温度(Temperature，T)和降水(Precipitation，P)变化对碳汇能力的影响机制;明晰了森林生态系统碳交换和LUE对气候变化的响应;获得了生态系统呼吸（Reco）和净生态系统生产力(net ecosystem productivity，NEP)与生态系统总初级生产力(GPP)的关系，构建了4个典型森林生态系统碳收支图谱。研究发现:1）云南4个森林生态系统(元江稀树灌草丛(YJ)、西双版纳热带雨林(XSBN)、哀牢山亚热带常绿阔叶林(ALS)和丽江亚高山针叶林(LJ)生态系统）都呈现碳汇功能，多年平均净生态系统碳交换量(NEE)年总量分别为-1.28±0.27、-1.25±0.68、-7.02±1.05和-4.05±0.41tC ha-1yr-1（均值±标准差），4个森林生态系统的平均年净生态系统碳交换量值为-3.40±2.75tC ha-1yr-1。4个森林生态系统多年平均光能利用效率分别为0.063，0.251，0.247和0.140g C·mol photon-1。显示云南不同森林生态系光能利用效率和净生态系统碳交换量具有非常大的空间变异性;2）4个森林生态系统碳汇的季节特征迥然不同。具体表现为元江稀树灌草丛生态系统碳汇（约84％）主要集中在雨季（5-10月），而西双版纳热带雨林生态系统碳汇基本集中在干季（11-4月），雨季基本呈碳中性，在年均温较低而降水相对充沛的哀牢山亚热带常绿阔叶林和丽江亚高山针叶林生态系统则一年四季都呈现碳汇功能。但4个森林生态系统LUE季节特征较相似，均表现雨季＞干季;3）Reco与GPP极显著正相关，GPP解释了93.6％Reco的变化，表明它们之间存在高度的偶联关系/同向共变现象。NEP随GPP增加而增加，但当GPP达到一定阈值后(GPP＞17.5tC ha-i yr-i)，由于Reco增加速率较GPP大，导致NEP随GPP增大反而降低;4)GPP在各碳库中的分配策略而非GPP大小决定了森林生态系统碳汇大小;5）叶面积指数(LAI)变化分别解释了所研究4个森林生态系统74％，29％，54％，36％的GPP的变异及51％，19％，41％，和54％的LUE的变化;6）基于通径分析可知月降水总量对4个森林生态系统NEP总影响效应分别为0.46、-0.09、0.12和0.18，而月均温对NEP的总影响效应分别为-0.19、-0.54、0.17和0.26。该结果表明降水量是影响元江稀树灌草丛生态系统碳汇大小的关键因子，而影响西双版纳热带雨林生态系统碳汇大小的关键因子是温度。此外，LUE影响因子通径分析结果表明GPP和VPD是影响4个森林生态系统的LUE的关键因子;7）在气候变暖（温度升高）背景下，元江稀树灌草丛生态系统的GPP和LUE将降低而其它3个森林生态系统GPP和LUE可能会升高;8)LUE和GPP都随水分的增加而增加，故降水量减少将抑制4个森林生态系统的光合能力，进而降低GPP;9）回归分析结果表明，温度对云南典型森林生态系统碳汇影响较降水大。10)总体来看，在未来气候变化（变暖或降水减少）的背景下，元江稀树灌草丛生态系统碳汇能力可能会降低，哀牢山亚热带常绿阔叶林和丽江亚高山针叶林生态系统的碳汇能力反而可能会增加，但西双版纳热带雨林生态系统的碳汇能力变化具有一定的不确定性。然而，据RDA分析结果，温度和降水对这4个森林生态系统NEE变化的共同解释度分别为39.7％、32.2％、25.3％和29.6％。说明至少60％以上NEE的变异不能用温度和降水的变化来解释，表明其它环境因子（例如冠层结构、CO2浓度、氮沉降、气溶胶及其它生物物理因子）对NNE影响的不容忽视。因此，在区域碳交换或碳循环模型中，不仅应当充分考虑温度和降水的作用，而且还要考虑其它因素对碳交换的影响。　　总之，云南典型森林生态系统是一个可观/很大的碳汇生态系统，其碳汇能力高于亚洲/全球森林/陆地生态系统平均碳汇能力，在全球碳循环和缓解气候变暖方面具有重要的作用。气候变化可能会削弱年均温较高而降雨较少的森林生态系统的碳汇（如元江稀树灌草丛），但对于那些处于年均较低区域的森林生态系统（如哀牢山亚热带常绿阔叶林和丽江亚高山针叶林），其碳汇可能会增加。