碳利用效率（CUE）等于初级净生产力与初级生产力之比,是一个重要功能参数,适用于评估和预测植被碳源/汇功能,已引起森林生态系统碳循环和全球变化研究的广泛关注。成熟森林在维持生物多样性和长期碳平衡中发挥着极其重要的作用。成熟林CUE能在很大程度上反映森林碳源/汇功能的形成机制,其变化关系到区域乃至全球的碳循环和生态平衡。亚高山暗针叶林是西南林区的主体构成部分,川西亚高山针叶林中,近、成、过熟林面积占比达60%以上。开展川西亚高山暗针叶成熟林CUE研究不仅有利于理解森林碳源汇形成机制,而且还能为近自然林管理策略的发展提供理论及实践依据。本研究主要以川西贡嘎山峨眉冷杉（Abies fabri）成熟林为对象,采用生物计量法和涡度相关法,基于异速代谢理论（MTE）,研究了成熟林生态系统CUE动态变化特征及其影响因子,提出并验证了植物、林分CUE模型及临界假说,得到了长时间尺度上不同海拔树木和林分CUE形成机制。研究主要结论如下:（1）揭示了峨眉冷杉成熟林乔木层及其不同组成的CUE季节动态和影响因子。峨眉冷杉成熟林乔木层及其树干、细根CUE具有相似的季节变化,且均与月均气温或土温呈正相关关系,而针叶CUE季节变化与降雨量呈负相关关系,各器官CUE在0.30～0.60之间。乔木层CUE（CUEtr）季节动态主要取决于树干和细根CUE变化,细根CUE与针叶CUE呈负相关。林分不同径级树木及其树干和针叶年CUE均随树木胸径（DBH）的增大而明显下降。峨眉冷杉小径级树（30<DBH<40 cm）、中等径级树木（50<DBH<60 cm）和大径级树木（75<DBH<90 cm）CUE存在明显差异,分别集中在0.54,0.43和0.34左右。（2）阐明了峨眉冷杉成熟林生态系统及其不同层次的CUE季节动态动和影响因子。成熟林碳收支（GPP和自养呼吸）及其CUE均随月均气温的增加而增加。全年、生长季、非生长季成熟林生态系统CUE（CUEeco）分别为0.32±0.02、0.34±0.06、0.21±0.16;林分CUE（CUEf）分别为0.41±0.01,0.43±0.04和0.31±0.06。灌草层全年CUE（CUEsh）保持在0.40以上,生长季CUEsh与气温呈负相关关系,非生长季CUEsh与气温呈正相关关系。土壤具有较大的碳储存能力,土壤月固碳动态取决于林分NPP和异养呼吸之比,与土温呈正相关,在非生长季土壤表现为轻微的碳源。（3）分析了成熟林生态系统不同层次CUE及其对CUEeco的作用。在全年尺度上,CUEtr和土壤固碳能力分别受气温和土温的正影响,CUEsh随CUEtr的提高而提高,并受降水的负影响。CUEsh、CUEtr和NPP/Rh可解释CUEeco变化的85%。在生长季,CUEtr是影响NPP/Rh和CUEeco的主要因子,随CUEtr的增加,NPP/Rh呈减少趋势,而CUEeco呈增加趋势;受气温影响的CUEtr是决定CUEeco的关键,能解释其变化的74%。在非生长季,CUEeco由CUEsh和土壤固碳能力共同决定,受气温和降水影响的土壤固碳能力对CUEeco起主要作用,能解释其变化的79%。（4）提出和验证了植物CUE模型和林分CUE临界假说。基于植物异速代谢理论和有机体呼吸与生长关系,推导了迭代生长模型（IGM）。在此基础上,提出了植物CUE模型和林分CUE临界假说。CUE模型表明,植物CUE是由植物当前生物量与其潜在最大生物量之比决定的（m/M）,在异速代谢的框架下,植物CUE随着m/M的增加（或植物的生长）而下降。除了生长外,m/M还与植物代谢指数b*、维持呼吸系数mr和生长呼吸系数gr有关。林分CUE临界假说认为,在干扰和竞争的持续作用下,m/M的增加受阻,其值有较大概率趋于0.37。在gr=0.33的情况下,林分或生态系统CUE分别呈以0.40和小于0.40的某值为中心的正态分布。全球成熟林林分及生态系统CUE分别呈以0.36±0.11和0.198±0.13为均值的正态分布,支持森林CUE临界假说。（5）模拟了长时间尺度下不同海拔峨眉冷杉树木的生长与CUE动态。在贡嘎山海拔2900 m到3600 m（林线）的垂直梯度上,峨眉冷杉树木近百年的平均生长轨迹符合IGM（b*=0.75）,其中海拔3300 m树木CUE平均动态与实测结果吻合。各海拔树木平均CUE动态随树木的生长而降低,其下降陡度由树木潜在最大生物量M决定。在较大的时间尺度上,M与受光竞争、树干几何形态和水分影响的树冠和边材有关,表现为树木的相对树冠体积越大,或边材越少,则CUE随树木大小的下降陡度就越小。在不考虑其它限制因子的作用下,峨眉冷杉CUE下降至0的最大历时可超过2000年。但在实际中,由水力限制导致的营养短缺和树木寿命限制可能会引起树木CUE的提前降低和直接终止。此外,个体树木的生长轨迹存在较多改变,可能会导致其CUE动态呈现波动。（5）量化了长时间尺度下树木个体大小结构对林分CUE的影响,并计算了不同海拔峨眉冷杉成熟林CUE。林分潜在最大生物量Xmax季节动态对气温变化的高度敏感性,是导致林分CUE随气温而波动的主要原因。然而,在长时间尺度上,林分CUE更多依赖于树木死亡与更新之间的平衡,随着树木的生长,林分CUE因为稳定的树木个体大小结构而趋于稳定,直接支持林分CUE临界假说,并在一定程度上协调了植被恒定和变化CUE两种观点的矛盾。在此基础上,根据各海拔树木大小结构信息,估算川西亚高山峨眉冷杉成熟林CUE为0.42±0.062。综合以上结论,本研究认为川西亚高山暗针叶成熟林林分CUE可保持在0.42左右。在较短时间尺度下,增温能提高树木的潜在最大生物量,从而促进成熟林林分NPP和CUE;在较长时间尺度下（>100年）,适当的干扰与竞争有利于成熟林林分CUE的维持。林分CUE的提高对成熟森林土壤固碳能力及生态系统CUE有正影响。由于土壤拥有较强的碳汇能力,故可推测森林生态系统可长期稳定固碳。