土壤有机碳作为衡量土壤肥力的重要指标,在全球碳循环中起着关键作用,实现土壤有机碳密度的快速估算对于缓解温室效应具有重要意义。传统的化学测量方法成本高且效率低,而土壤光谱技术能够高效快速获取土壤属性。其中成像光谱技术可以同时获取土壤剖面的图像和光谱信息,实现土壤有机碳密度的快速测定和精细化剖面制图。本文的主要目标是基于成像光谱技术进行土壤有机碳含量和密度剖面制图,估算1 m深土壤剖面有机碳密度,进而分析研究区土壤演化过程中的有机碳密度演变规律。以江苏北部滨海土壤作为研究对象,在范公堤以东地区采集10个不同成土年龄的完整剖面土样,每个采样点分别获得10个分层条带土样和10个环刀土样。在室内采集土壤光谱数据,采用KS和SPXY两种方法划分光谱数据样本集,分别建立偏最小二乘回归﹑支持向量机和随机森林模型估算土壤有机碳含量和密度,比较模型精度。通过直接（模型估算）和间接（模型估算有机碳含量乘以容重）方法获得土壤有机碳密度剖面分布图并提取其连续深度变化曲线。基于土壤有机碳数据探究有机碳密度随深度和时间的变化规律,判断该地区土壤的固碳速率变化和固碳潜力。结果表明:（1）成土时间最长的土壤剖面有机碳密度最高为59.47 g/m~2,成土时间较短的剖面有机碳密度最低为23.88 g/m~2。在6种不同组合的模型中,采用SPXY样本集划分方法结合支持向量机建立的土壤有机碳含量和密度估算模型精度均最高,决定系数（R~2）达0.92和0.93,性能与四分位间隔距离的比率（RPIQ）分别高达6.04和5.93。（2）土壤有机碳含量与密度具有较好的线性相关性,拟合R~2为0.98,可以实现有机碳含量向有机碳密度的换算。基于成像光谱数据直接建模反演剖面有机碳密度的结果优于间接反演结果,验证R~2达0.78,RPIQ为2.83。不同成土年龄的土壤剖面有机碳密度分布差异显著,整体上有机碳密度随深度的增加而降低,深层有机碳密度趋于稳定。土壤形成的时间越长,表层土壤有机碳密度越高,随深度的变化越明显。（3）大部分土壤剖面有机碳密度随深度的变化函数为指数型,少部分为峰值型和最小最大型,指数函数的拟合精度高于幂函数。土壤有机碳积累的时间函数随深度不断变化,最优时间函数的拟合结果从线性函数到幂函数,最后是对数函数。线性函数对表层15 cm有机碳密度拟合结果较好,0-10 cm深度拟合R~2最高为0.73。对于整个剖面而言（0-100 cm）,对数函数拟合土壤有机碳密度时间函数的精度最高,R~2为0.74。其余深度（0-20 cm、0-30 cm、0-40 cm、0-50 cm、0-60 cm、0-80 cm）土壤有机碳密度随时间的变化更符合幂函数的变化特征,R~2集中在0.72-0.83。（4）土壤固碳速率即拟合最优时间函数曲线的斜率,表层15 cm的土壤固碳速率在千年时间尺度内较稳定,其余深度土壤（0-20 cm、0-30 cm、0-40 cm、0-50 cm、0-60 cm、0-80 cm和0-100 cm）固碳速率均在发育初期显著降低,后随着土壤年龄的增加逐渐变缓。对数函数拟合的一阶导数表明1米深的土壤固碳速率在2297年后才低于0.4%,目前范公堤以东地区土壤仍具有较高的固碳潜力。本研究基于土壤成像光谱数据反演了不同成土年龄的土壤剖面有机碳密度分布,高效快速实现了土壤有机碳密度剖面制图,该技术可以有效弥补传统化学方法测定有机碳密度成本高且效率低问题。本文分析了土壤有机碳密度随深度的连续变化特征,并探究千年时间尺度下不同深度土壤有机碳密度随时间的演变规律,为该地区土壤属性演变研究奠定理论基础。