社会的快速发展和人为不合理的开发导致喀斯特地区植被锐减、土壤质量退化,形成大面积的石漠化景观。土壤质量是植被恢复重建的关键,而有机碳(质)是土壤质量的核心,在土壤肥力系统中起着重要作用。研究喀斯特地区土壤有机碳分布特征及准确估算有机碳储量,对石漠化区的植被恢复重建和土壤养分的调控与管理具有重要意义。喀斯特地区复杂的地形地貌特点,导致土壤表现出高度的空间异质性,土壤有机碳储量的估算也有许多不确定的因素。如何准确估算喀斯特地区的土壤有机碳储量,一直是十分重要而又极富争议的内容。因此,本研究以高原型喀斯特小流域土壤为研究对象,利用网格法采集2755个土壤剖面,共计23536个土壤样品,研究了喀斯特石漠化土壤有机碳含量分布特征及其影响因素,并对土壤有机碳储量的各项指标进行修正,合理的优化了土壤有机碳储量计算公式,通过不同估算方法的比较研究探索出一种专属于喀斯特地区土壤有机碳储量的估算方法,并对喀斯特地区土壤质量及植被恢复潜力进行评价。以期为喀斯特地区土壤资源的开发与合理利用及退化和脆弱生态系统的恢复与重建恢复提供科技支撑。主要结论如下:(1)喀斯特石漠化土壤有机碳含量及其影响因素研究区域表层土壤(0-20cm)平均有机碳含量为25.07g/kg,范围为1.61-119.11g/kg,剖面土壤(0-100cm)平均有机碳含量为20.71g/kg,变幅为1.35-119.11g/kg,各土层土壤有机碳含量变异系数变幅为52.68-75.28%,表现为中等变异强度;不同土属的土壤有机碳含量在剖面中表现为逐渐减小的变化趋势,但有机碳含量减小的幅度差异不同,不同坡位和坡向的有机碳含量大小为:阳坡>阴坡,喀斯特地区不同用地方式下土壤有机碳含量变化趋势为林地最大,水田最小,灌草地大于旱地;土壤有机碳含量和岩石裸露率、坡度、海拔等地形因子呈极显著正相关,和土壤厚度、土壤容重呈显著负相关;主成分分析结果表明,海拔、坡度、土壤类型是影响后喀斯特流域土壤有机碳分布的主导因子,在土壤有机碳储量估算时必须高度重视。(2)不同采样尺度下喀斯特土壤有机碳空间异质性及其影响因素通过网格采样法,以150 m×150m网格采样下的土壤有机碳含量为基准数据,选择5个网格尺度(300m×300m、450m×450m、600m×600m、750m×750m与900m×900m)样本子集,通过普通克里格插值方法对其空间变异进行了解析和预测。研究表明:采样尺度显著影响了土壤有机碳空间分布预测的精度,在喀斯特流域尺度上,以土壤有机碳研究作为研究目的土壤采样中,450m×450m采样尺度是比较适宜的采样方式。随着采样尺度的增加,地形因子(海拔、坡度)对采样精度影响较小,而岩石裸露率与石砾含量随着采样尺度增加影响较大。通过Cochran方法获取的最佳采样数量明显偏低。在喀斯特流域尺度上仅仅使用Cochran公式可能会导致土壤有机碳空间预测不准确,应充分考虑喀斯特土壤有机碳的空间变异。在喀斯特地区采集土壤样品时,合理地设置各样点的间距比采取其他措施显得更为重要。(3)喀斯特土壤有机碳储量空间异质性及估算方法优化各层土壤有机碳储量的块金值C0随着土层深度的增加而增加,而0-100 cm的块金值C0最大。4种土壤厚度有机碳储量呈现为中部低,四周高,南部最低的趋势。海拔、坡度、岩石裸露率、石砾含量是影响喀斯特小流域土壤有机碳储量空间异质性的主导因子。喀斯特地区土壤异性较大,不同指标对土壤有机碳储量估算的影响程度关系为:土壤厚度>岩石裸露率>石粒含量>土壤有机碳含量>土壤容重;通过修正后的计算公式估算出后寨河小流域20cm厚土壤有机碳密度区间为3.53-5.44kg/m2,平均值为1.24 kg/m2,100cm以内土壤有机碳密度区间为4.44-14.50kg/m2,平均值为12.12 kg/m2。(4)不同估算方法下喀斯特土壤有机碳储量的差异以土壤剖面加和法为基准,探讨了基于岩石出露率、石砾含量校正的土壤类型法、土地利用方式法、坡向法、GIS空间插值法在喀斯特不同土壤厚度下有机碳储量估算的适用性。研究表明:岩石裸露率和石砾含量对土壤有机碳储量估算结果影响较大,基于岩石裸露和石砾含量修正后用土壤类型法估算得到0-20cm、0-30cm、0-100cm有机碳储量分别为3.42×108 kg、4.49×108 kg、7.38×108 kg,岩石裸露率和石粒含量对白沙土影响最大;用土地利用方式法估算得到0-20cm、0-30cm、0-100cm有机碳储量分别为3.20×108 kg、4.16×108 kg、6.07×108 kg,岩石裸露率和石砾含量对荒地影响最大;用坡向式法估算得到0-20cm、0-30cm、0-100cm有机碳储量分别为3.19×108 kg、4.12×108 kg、6.28×108 kg kg,岩石裸露率和石粒含量对南坡土壤有机碳储量影响最大;基于岩石出露率、石砾含量校正的空间插值方法估算得到0-20cm、0-30cm、0-100cm有机碳储量分别为3.07×108kg、3.99×108 kg、6.48×108 kg。在流域尺度上,估算模式采用以“垂直分层+水平分类”模式推广到“土地利用类型法”和“坡向法”,能较为准确的估算土壤有机碳储量。表层土壤估算土壤有机碳储量时,采用坡向法最接近真实值,而100cm土壤深度时,采用土地利用方式法最接近真实。(5)喀斯特地区土壤质量特征及其影响因素喀斯特地区地形地貌复杂多样,土壤容重为1.17-1.41 g/cm3,随着土层加深,土壤容重先增加后趋于稳定;不同土壤类型下土壤厚度不同,黄泥田土壤厚度最大,为86.98±22.58cm,白沙土的土壤厚度最小,为36.21±27.98cm,后寨河流域内土层厚度大于100cm的区域占流域总面积的51.32%;研究区域石砾含量为0-31.03%,在剖面(0-100cm)中石砾含量表现为逐渐降低的趋势,最后降为零,0-10cm的石砾含量最大,为20.15%,80-90cm和90-100cm的石砾含量最小为零,9种土属同一层次的石砾含量差异较大,在土壤表层0-10cm范围内,黄色石灰土的石砾含量最大为31.03%,大土泥的石砾含量最小为2.34%;土壤有机质平均含量为28.27g/kg,其中82.18%的土壤样点属于前三个等级,33.21%的样点属于第一个等级;影响后寨河流域的土壤质量的各因素之间有不同程度的相关性,相互影响,岩石裸露率、石砾含量、坡度为是后寨河流域土壤质量的主要影响因素。通过综合主成分函数模型对后寨河流域土壤质量进行评价,发现后寨流域以二级地、三级地和四级地为主,合计土壤面积为60.84km2,占流域总面积的82.03%。后寨河流域土壤质量总体处于中下水平。(6)不同植被类型下喀斯特土壤理化性质及植被恢复潜力不同植被类型下土壤容重呈现出先增加后减少的趋势,植被对土壤容重的影响以土壤表层较为明显,不同植被类型下土壤厚度为30.07-56.03cm,其大小为:草地>灌草丛>乔木林>经果林>灌木林>弃耕地。不同植被类型下土壤有机质含量均随土层加深减少,灌木林和草地土壤有机质含量表现为随土层加深呈直线型下降,乔木林下降幅度较大,弃耕地、灌草丛下降较慢。经果林土壤有机质含量随土层加深减少速度呈现出“慢-快-慢”三阶段变化。利用模糊数学方法评价了喀斯特地区植被恢复潜力,乔木林的植被恢复潜力指数最大,恢复潜力为四级,灌木林和灌草丛的恢复潜力为三级,草地和经果林的恢复潜力为二级,弃耕地的恢复潜力最差。