伴随着全球变暖和极端气候的频繁发生,碳循环引发了日益增多的关注。岩石圈作为地球最大的碳库,是全球碳循环的重要组成部分。岩溶作用通过驱动碳元素在不同界面之间的迁移转化,形成一种特殊碳迁移过程,这已成为目前研究的热点问题。但近年来针对岩溶区碳元素在大气-植被-土壤-岩石-水界面的研究多集中于部分界面碳的迁移过程,且岩溶区生境异质性强,导致对不同程度石漠化碳迁移过程相关研究的缺失。由于岩溶作用对外界环境响应敏感,岩溶区碳元素在不同界面间的迁移规律较为复杂。基于此,本研究于2018年在对云南建水县岩溶区野外实地调查的基础上,以基岩裸露度、植被类型、植被盖度、土层厚度和岩土接触面积5个指标模拟了5种不同程度石漠化（非石漠化、潜在石漠化、轻度石漠化、中度石漠化和重度石漠化）岩溶系统,采用人工降雨方式开展岩溶区碳元素在土-气、土-岩和土-水界面的迁移规律及影响因素的研究,并在此基础上初步确定了不同程度石漠化岩溶系统碳汇特征。本研究可阐释岩溶区不同程度石漠化碳元素在不同界面碳通量的差异及影响机制,有助于更加精确的计算岩溶碳汇量,旨在为后续碳水循环耦合模型的建立提供参数信息和基础数据。主要研究结果和结论如下:（1）不同程度石漠化土壤理化性质存在明显差异。随石漠化程度增加,土壤p H值增加,土壤有机碳和全氮含量降低,土壤碳氮比值增加。土壤p H偏碱会对土壤CO₂浓度和岩溶系统碳的运移方向及产生重要影响。土壤碳氮比过高会限制土壤有机质的分解。不同程度石漠化土壤机械组成主要以粉粒为主（66.68%～77.35%）,其次是粘粒（19.15%～27.04%）,砂粒所占比例（1.91%～14.17%）最小。土壤粘粒含量和土壤孔隙度均随石漠化程度的增加而降低,这在一定程度上导致了土下岩溶作用随石漠化程度的增加而减弱。（2）通过土-气界面碳迁移特征研究发现,降雨显著激发了土气界面的碳迁移。与降雨前相比,非石漠化、潜在、轻度、中度和重度石漠化土气界面CO₂释放速率分别增加了1.04～3.31倍,1.57～3.63倍,1.23～3.34倍,1.17～3.47倍和1.26～3.77倍。较大降雨量引发更长时间的土气界面CO₂释放速率响应周期。土气界面CO₂释放速率与降雨量呈正相关。石漠化程度的增加限制了土气界面的碳迁移。土气界面CO₂释放速率及碳累积释放量随石漠化程度的增加而降低。模拟降雨期间,非石漠化、潜在、轻度、中度和重度石漠化土气界面碳累积释放量分别是150.80g,128.88 g,118.61g,107.48g,93.38g。暴雨（90mm）显著增加了土气界面的碳排放,不同程度石漠化土气界面碳排放量占碳累积排放量的比例为13.54%～14.19%。不同程度石漠化土气界面CO₂释放速率与表层5cm处土壤温度、土壤湿度之间均呈指数函数相关。非石漠化、潜在、轻度、中度和重度石漠化Q₁₀值分别是2.529,2.088,1.994,1.557,1.435,说明土气界面CO₂释放速率对土壤温度的敏感性随石漠化程度的增加而下降。（3）岩溶系统中土壤CO₂浓度与降雨量呈正相关,与石漠化程度呈负相关。非石漠化土壤CO₂浓度垂向变化特征为单向梯度,而潜在、轻度、中度和重度石漠化为双向梯度。不同程度石漠化土气界面碳迁移都强烈依赖于0-15cm处土壤CO₂浓度,表明土壤向大气排放的CO₂是土壤中CO₂的产生及其向地表运移的结果。石漠化程度和降雨量的交互作用对土壤CO₂最大释放速率和不同深度土壤CO₂浓度有极显著影响（P<0.01）,对土壤CO₂平均浓度有显著影响（P<0.05）。（4）采用碳酸盐岩溶蚀速率分析不同程度石漠化土-岩界面的碳迁移特征,发现随着石漠化程度的增加,土岩界面的碳迁移速率减少。其中,非石漠化、潜在、轻度、中度和重度石漠化溶蚀速率分别是2.116 mg·cm^-2·a^-1,1.704 mg·cm^-2·a^-1,1.379 mg·cm^-2·a^-1,0.995 mg·cm^-2·a^-1,0.811 mg·cm^-2·a^-1,非石漠化标准试片平均溶蚀速率分别是潜在、轻度、中度和重度石漠化的1.24倍,1.53倍,2.13倍,2.61倍。非石漠化、潜在、轻度和中度石漠化试片溶蚀速率随土层深度的增加而增加,而重度石漠化试片溶蚀速率随土层深度的增加呈现先降低后增加的变化趋势,即土下5cm<地表<土下15cm<土下30cm,这是由于相对地下5cm,重度石漠化地表的溶蚀试片受降雨直接撞击、冲刷以及岩石物理风化的作用均比较强,导致地表岩溶作用相对较强。研究结果表明土壤温度和土壤湿度是影响土岩界面碳迁移的重要因素。此外,研究结果显示土气界面CO₂释放速率、土壤CO₂浓度与试片溶蚀速率之间均呈极显著线性正相关关系（P<0.01）,这表明土气界面的CO₂排放与土壤中的CO₂浓度,均受到岩溶作用的直接影响。（5）利用岩溶系统下渗水DIC通量分析岩溶系统土-水界面的碳迁移特征发现,不同程度石漠化程度岩溶系统下渗水DIC主要是HCO₃^-。不同程度石漠化下渗水DIC平均含量表现为潜在（132.50 mg/L）>轻度（125.25 mg/L）>中度（113.33 mg/L）>重度（112.44 mg/L）>非石漠化（76.70 mg/L）,这是由于非石漠化土水界面碳迁移受降雨稀释、水-气作用的影响,潜在、轻度、中度和重度石漠化土水界面碳迁移受到降雨稀释以及水-岩-气作用的共同影响。不同程度石漠化下渗水DIC通量表现为潜在（2720.77 mg）>中度（2522.15 mg）>重度（2503.75mg）>轻度（2459.67 mg）>非石漠化（1420.63mg）,研究结果表明产流量是控制下渗水DIC通量的决定性因素。模拟降雨期间,非石漠化、潜在、轻度、中度和重度石漠化土水界面累积碳排放量分别为2.38g,4.56g,4.13g,4.23g和4.20g。降雨量对下渗水DIC含量的影响主要表现为稀释效应,石漠化程度、降雨量及二者交互作用均对下渗水DIC含量及DIC通量有极显著的影响（P<0.01）。综上所述,岩溶系统不同界面间的碳迁移过程非常复杂。岩溶系统随着石漠化程度的增加,其土壤和植被的有机碳储量下降明显,但岩溶系统的碳排放量也是减小的。不同程度石漠化的岩溶系统碳排放主要集中于土气界面,非石漠化、潜在、轻度、中度和重度石漠化岩溶系统土气界面排放碳量是岩溶系统土水界面排放碳的63.36倍,28.26倍,28.72倍,25.41倍和22.23倍。研究进一步发现,由碳酸盐形成的碳储量在中度以上岩溶系统总碳储量中的比重高达90%,其中,重度石漠化岩溶系统总的碳储量是非石漠化的5.56倍,但重度石漠化岩溶系统的有机碳储量和植被碳储量只有非石漠化的0.21和0.61倍。稳定同位素δ¹³C分析结果表明,岩溶系统的排放碳主要来自土壤,其中土气界面排放碳中,来自土壤的比例是来自碳酸盐岩比例的9.82～14.32倍,岩溶系统土水界面排放碳中,来自土壤的比例是来自碳酸盐岩比例的1.11～1.86倍,研究结果为定量分析岩溶系统碳汇功能提供了重要依据。