坡向和坡位是影响山地生态系统土壤有机碳小尺度变异的重要地形因子，为山地土壤有机碳储量的准确估算带来不确定性。研究坡面尺度上有机碳的分布特征及影响因素，对理解山地小尺度上土壤有机碳的变异特征及坡向和坡位在土壤有机碳累积中的作用具有重要意义，可以为山地土壤有机碳储量的准确估算提供理论依据和数据支撑。本研究在植被分布对坡向和坡位具有显著响应的祁连山森林草原带选取了3座具有完整坡向和坡位梯度的山，在坡面尺度上研究了土壤有机碳含量和密度的分布特征及影响因素。结果表明:　　(1)坡面尺度上，坡向和坡位对有机碳含量和密度的分布具有显著影响。有机碳含量的坡位分布模式在不同朝向坡面不同。在南坡和西南坡，有机碳含量变化趋势为山谷＞山顶＞山坡，山坡的上、中、下坡位差异不显著，但下坡倾向于高于中坡和上坡。在西坡，山谷有机碳含量最高，山坡和山顶接近，山坡上由上到下，有机碳含量呈增加趋势。在北坡，山顶有机碳含量最低，山谷与山坡接近，山坡的上、中、下坡位差异不显著。土壤有机碳密度的分布规律与有机碳含量相近。表层有机碳密度(0-20 cm)占整层(0-60 cm)的比例接近50％，说明表层土壤是主要的碳库。坡向梯度上，各层土壤有机碳含量均差异显著。北坡＞西坡＞西南坡＞南坡。0-60 cm有机碳密度在南坡、西南坡、西坡和北坡分别为:10.50±0.48、11.77±0.40、17.72±0.68和33.11±1.80 kg m-2，北坡约为南坡的3.15倍，坡向差异远高于其他研究。南北坡0-60 cm土壤有机碳密度的巨大差异说明祁连山森林草原带存在较强的坡向效应。因此，在半干旱山区进行植被恢复时，应重点考虑阴坡与半阴坡，从而提高土壤碳汇能力。　　(2)在祁连山森林草原带山坡区域，坡向和深度可以解释土壤有机碳含量变异的70％以上，且土壤有机碳可以表示为坡向与深度的方程。该有机碳预测方程很好地拟合了观测数据，对其他坡向和区域土壤有机碳也有较好的预测能力。方程表明，土壤有机碳含量随深度的增加呈对数降低。当坡向由180°向360°转变时，有机碳含量不断增加，且增加的速率先增大后降低，在270-300°（西-西北坡）时达到最大。有机碳密度也表现出相同的规律，这说明坡向梯度上土壤有机碳密度是连续变化的，且变化的速率是坡向的函数。因此，为了提高该区域有机碳储量的估算精度，应把坡向因子作为一个连续变量纳入有机碳预测方程中，而不是传统的分类变量。另外，本研究中的有机碳预测方程可以为区域有机碳储量估算模型提供参考，从而提高有机碳储量估算精度。　　(3)坡向和坡位对坡面辐射量、土壤含水量和养分的再分配，是影响坡面尺度有机碳变异的根本原因。本研究中，有机碳随辐射量的增加呈指数递减，说明坡向对太阳辐射量的再分配是导致坡向梯度上有机碳变异的根本原因。强的辐射量一方面提高土壤温度，加速有机碳矿化。另一方面，降低坡面土壤含水量，进而降低植被生物量，导致进入土壤的凋落物减少。土壤有机碳与土壤含水量的关系及坡面氮磷分布特征表明，坡位对坡面水分和养分的再分配，是导致坡位梯度上有机碳变异的根本原因。本研究中山谷地势低洼平缓，土壤水分和全氮全磷含量高，使得该区植被生长旺盛，生物量高，有机碳的输入高;山顶地势平缓，水分不易流失，植被条件好于南坡和西南坡山坡，有机碳累积也较高。