干旱生态系统占陆地总面积的47%,约占全球“碳失汇”的1/3,是全球变化最为敏感的区域之一。新疆作为中国典型的干旱与半干旱地区,对中国陆地生态系统的碳循环及环境气候变化产生深刻的影响。然而,受研究尺度及观测数据的限制,有关新疆全区碳储量及其分布特征尚不清楚。本研究基于详实的调查数据资料,应用计量土壤学相关原理,研究分析新疆土壤有机碳和无机碳的剖面分布特征,并结合地形地貌特征、气候特征、植被指数及土地利用状况等影响因素,建立地理空间分析模型定量预测新疆土壤有机碳和无机碳的空间分布特征,在此基础上估算新疆地区土壤碳库储量,探讨新疆五大生态区,不同土壤类型及不同土地利用类型的碳储量特征。为干旱区生态系统碳循环研究提供科学依据。全文主要结论如下：(1)总体上,新疆土壤有机碳含量随深度(0-100cm)增加呈不断减少,而无机碳则呈不断增加的趋势。不同生态类型区土壤有机碳密度在10-20cm土层低于相邻土层,在20-40cm层次含量最高,在40cm以下随深度增加呈逐渐递减趋势。五大生态区中,阿尔泰、准噶尔西部山地半干旱草原针叶林生态区(Ⅰ)和天山山地干旱草原——针叶林生态区(Ⅲ)的有机碳密度高于其它生态类型区,在表层土壤(0-10cm)的差异性达到显著水平,在20-100cm深度内天山山地干旱草原——针叶林生态区(Ⅲ)的有机碳密度显著高于其它生态类型区,对新疆土壤有机碳库的贡献最大。除天山山地干旱草原——针叶林生态区(Ⅲ)之外,其余生态类型区的无机碳密度在0-40cm深度内递增,在40-100cm深度内递减。塔里木盆地暖温带极干旱沙漠、戈壁及绿洲生态区(Ⅳ)的无机碳密度高于其它生态类型区,并且在60cm以下深度内的差异性达到显著水平,该区土壤特别是60cm以下的土壤对新疆土壤无机碳库的贡献最大。(2)新疆土壤剖面(0-100cm)各层次有机碳和无机碳含量均呈非正态分布(P<0.05)。不同土层有机碳含量属于强变异性,随深度的增加呈先减少后增加的特点：无机碳含量属于中等变异强度,随深度的增加变化幅度较小。指数模型可以较好的模拟不同层次土壤有机碳和无机碳含量的空间分布特征,各层次的决定系数达到了显著水平。随着深度的增加,新疆土壤有机碳小于5g kg-1的分布面积逐渐增大,10-20g kg-1含量的面积逐渐减少,随深度降低的趋势明显。土壤无机碳含量随深度变化特征在南北疆表现不同,北疆地区,土壤无机碳含量随深度增加有不断增加趋势；而在南疆地区,土壤无机碳含量在0-40cm深度内不断减少,在40-100cm深度内无机碳含量逐渐增加。(3)普通克里格(OK)、多元线性回归(MLR)、回归克里格(RK)、地理加权回归(GWR)、地理加权回归克里格(GWRK)五个模型的预测结果基本一致。预测结果显示：新疆天山山脉中段至西段的土壤有机碳密度大于21kg m-2,高于新疆其他区域,新疆东部及中部塔里木盆地区域内土壤有机碳密度小于6kg m-2,其中大部分区域甚至小于3kg m-2,是新疆土壤有机碳密度最低的区域。南疆塔里木盆地东部和西部无机碳密度大于24kg m-2,高于新疆其它区域,新疆北部无机碳密度小于5kg m-2,是无机碳密度最低的区域。地理加权回归模型(GWR)较多元线性回归模型(MLR)能够较好的拟合新疆土壤有机碳和无机碳及其解释变量之间的关系。新疆土壤有机碳和无机碳密度预测的最佳模型分别是地理加权回归(GWR)模型和地理加权回归克里格(GWRK)模型。(4)新疆土壤有机碳和无机碳空间分布的影响因素分析结果显示,影响土壤有机碳空间分布的关键因素是归一化植被指数(NDVI),控制着整个新疆的土壤有机碳空间分布。影响新疆土壤无机碳密度空间分布的关键因素及控制面积所占的百分比从高到低依次为：多年平均降水(P)(47.76%),地表蒸散量(ET)(21.38%),多年平均气温(T)(17.36%),坡度(S)(9.44%),土地利用综合指数(La)(4.05%)。(5)基于定性数据和定量数据估算的新疆碳储量差异明显,分别为38.45Pg和46.60Pg。定量数据估算结果显示,有机碳储量为19.56Pg,土壤无机碳储量为27.04Pg,分别占新疆土壤碳库储量的41.97%和58.03%。新疆五大生态区土壤有机碳储量由大到小的顺序为:Ⅲ>Ⅴ>Ⅳ>Ⅰ>Ⅱ；土壤无机碳储量由大到小的顺序为：Ⅳ>Ⅲ>Ⅴ>Ⅱ>Ⅰ。新疆土壤有机碳储量较高的土壤类型为棕钙土和棕漠土,约占土壤总有机碳储量的10.26%和10.05%；土壤无机碳储量较高的为风沙土和棕漠土,约占土壤总无机碳储量的29.07%和14.83%。土壤有机碳密度最高的是灰褐土和黑毡土,密度最低的是风沙土和粗骨土；土壤无机碳密度最高的是林灌草甸土和漠境盐土,密度最低的是灰色森林土和棕色针叶林土。新疆不同土地利用类型的土壤碳储量由高到低的顺序为：未利用土地、草地、耕地、林地及城镇居民用地,与各类型的土地面积成正比。