簡介
土壤-植被-大氣連續體的能量與物質（水和碳）通量動力學模型是分析陸地生態系統的碳循環和水循環過程機制及預測循環通量的基礎。全球植被和土壤共儲存2 200 Pg有機碳，是大氣中碳儲量的3倍（曹明奎和李克讓，2000；李克讓，2002）。植物光合作用每年約固定55 Pg的二氧化碳，土壤微生物也分解釋放大致相當的二氧化碳到大氣中（曹明奎和李克讓，2000）。生態系統與大氣之間淨二氧化碳交換速率決定於光合作用、呼吸作用和土壤微生物分解之間的平衡，這些過程受溫度、降水、土壤質地和養分供應的強烈影響，與全球氣候和環境變化密切相關。
組成
植被-大氣間碳交換的主要過程包括大氣邊界層內的氣體傳輸，植物-大氣界面的氣體擴散，植物光合作用碳固定，楦物自養呼吸的碳排放，土壤微生物和動物的異養呼吸的碳排放等。
生態系統的碳通量是植被-大氣間的CO交換通量密度(flux density)的簡稱，是一種物理學的術語，它是指單位時間內通過單位面積某特定界面輸送的CO量的大小。在某種意義一上，植被的概念與陸地生態系統相似，它包含了植物、土壤和生態系統的環境。所以，通常所說的植被-大氣間的CO交換通量密度與生態系統和大氣間的CO交換通量密度是大致相同的概念。
產生作用
近年來的研究表明，生態系統通過生物物理過程和生物地球化學循環對氣候產生作用，生物物理過程是受植被形態特徵(如冠層高度、結構和葉回積)和生理活動(如蒸騰作用)所影響的輻射、熱量、水和動量交換過程。植被類型和覆蓋率影響地面反射率、粗糙度、蒸騰和蒸發。不同植被類型在空間上的相間分布可增強大氣水平和垂直變化梯度，影響風速、降雨和雷暴發生頻率。植物-土壤系統控制地面蒸騰和蒸發，影響區域水文循環。
影響因素
植物還可通過葉片氣孔的開啟閉合對蒸騰作用進行生理調節。通常條件下，氣孔阻力是空氣動力學阻力的10倍，若受到高溫和缺水等環境的脅迫，其差別將進一步擴大(曹明奎和李克讓，2000)，氣孔阻力因植被類型和環境條件而異，一般針葉林氣孔阻力最大，農作物最低，闊葉林和野生草本植物居中。氣孔阻力在無水分脅迫和植物生長最適溫度下達最低點，隨溫度偏離最適點及植物水勢和CO濃度的提高而增加。生態系統碳儲量及其與大氣CO交換速率的微小變化就能導致大氣CO濃度的明顯波動。北半球大氣CO濃度的季節變化顯示了陸地生態系統對碳循環的控制作用。
與人類活動的關係
人類活動，如土地利用、農業生產和工業廢物排放等可使生態系統與氣候系統同時發生變化，從而導致人類、生態和氣候之間的複雜相互作用，儘管人們早就意識到生態系統對氣候的重要作用，但直到20世紀70年代後期才開始對生態系統變化的氣候效應進行深人研究，氣象學家過去一直認為生態系統的結構和功能變化只能改變局部的微氣象條件，而對全球和區域尺度上的氣候變化則影響甚微。但是近10年來，大氣環流模型、全球生態系統模型和衛星遙感觀測證實了生態系統可在各種尺度上對氣候產生作用，是影響氣候變化的重要因素(方精雲，2000)。
