土壤是最大的陆地碳库，在全球碳循环中起着至关重要的作用。由于受气候、地下结构等内外多种因素共同作用，当前对于土壤碳转化、化学风化和碳输出之间的完整联系及其如何随环境梯度变化仍知之甚少，给评估和预测陆地碳循环进程带来了极大不确定性。本研究基于美国堪萨斯州东部温带森林和中部大陆草原交界处的长期生态研究站Fitch，结合其气候-地形-土壤-岩石-水文-土壤CO₂-水化学等野外观测数据，开发了耦合土壤碳降解、岩石风化及其产物随地下水流输移等水文-生物地球化学反应过程的山坡尺度模型，系统探究了气象水文等外在条件和地下结构等内在因素对陆地碳转化、化学风化及其产物输出的影响机制及其程度。研究发现：(1) 干旱造成地下水水位下降及水流时间增长，使得有机碳（OC、DOC）更多降解为无机碳（CO₂和DIC），促进了陆地-大气间气态CO₂的垂向输出；与之相反，暴雨减缓了有机碳与无机碳间的转化，促进了陆地-水生系统间溶解碳（DOC、DIC）横向输出。（2）从干旱至暴雨这一水文条件变化中，碳酸岩反应由沉淀（碳源）变为溶解（碳汇）；硅酸岩溶解则逐渐减慢。（3）相比于水文条件，地下结构对陆地碳转化、化学风化及产物输出速率的影响相对较小，只在潮湿环境下相对显著。
 

土壤碳过程,化学风化,碳循环,陆地生态系统