利用碳氧两种稳定性同位素技术，结合涡度相关(eddy covariance,EC)观测，精确区分和量化生态系统净碳交换（NEE）中的光合和呼吸通量，解决EC无法准确区分白天NEE中的光合和呼吸通量的理论和技术问题。同时结合IRGA－箱式法的呼吸测定和碳同位素测定，区分土壤呼吸通量中的根系自养呼吸和异养呼吸组分，并确定整个生态系统呼吸中的自养和异养呼吸组分。由于控制碳氧同位素在生态系统与大气之间的交换的生物和理化过程略有差异，因此二者的结合使用可以克服单一同位素技术的不确定性，能更深入了解生态系统碳循环的生理过程，揭示碳交换主要过程对不同环境因子的响应机理，为生态系统碳循环的模拟、模型的评价和尺度扩展提供更可靠数据，从而阐明解森林生态系统的主要碳交换过程动态变化的内在机制，准确定量评价森林生态系统的碳汇功能，为更深入揭示我国森林生态系统在未来全球气候变化中的作用提供科学数据和理论基础。

为深入研究森林生态系统主要功能对环境的响应规律，需要对涡度相关观测的NEE的光合和呼吸通量进行区分，但一些传统方法均存在很多缺陷。项目在对环境和功能综合观测基础上，利用森林生态系统在光合和呼吸过程中同位素效应的差异及对CO2浓度的相反影响的机理，利用同位素技术成功地完成NEE中的光合和呼吸通量的区分,从而解决了涡度相关（EC）观测无法准确区分白天NEE中的光合和呼吸通量的理论及技术问题。且通过对比发现，利用稳定性同位素技术估算的阔叶红松林的呼吸通量，在白天具有与NEE同样的明显日动态，其比例达到GPP的36％，明显高于其他方法。此外，还发现红松林中主要树木δ13C在-26－-30‰之间变动，土壤有机质13Ｃ含量随土壤深度而发生富集，空气CO2中13C含量在不同年际间和生长季节均存在一定规律的变动，主要是受不同生理生态过程及环境因子的共同控制。项目组专门开发了3套仪器设备：同步收集空气中CO2和水汽的空气采样设备，分析少量空气样品（<10ml）13C含量的进样分析系统、用于分析18O/D含量的土壤和植物水分的真空抽提系统，为进一步系统开展同位素生态学的研究奠定了良好的实验技术平台。