人为活动所造成的大气中温室气体含量增加会导致气候变暖和极端气候增加等全球气候变化。为了应对全球气候变化,中国提出2030年“碳达峰”和2060年“碳中和”的“双碳目标”。目前,对于全球气候变化的缓解途径主要有“增汇”和“减排”两种,为了实现我国的“双碳目标”,提升生态系统中土壤有机碳的含量和稳定性具有重要的战略意义。湿地生态系统作为陆地碳库的重要组成部分,面积仅占全球陆地面积的5-8%,但其土壤有机碳储存量却达到了全球土壤有机碳库的30%,是土壤有机碳密度最高的生态系统。通过研究湿地土壤有机碳的影响因素和固定机理,不仅可以揭示湿地生态系统碳增汇的潜力和稳定机制,而且有助于湿地碳汇核算和湿地管理,在应对全球气候变化和助力“双碳目标”实现方面具有重要意义。聚焦湿地土壤有机碳,本研究开展了四个方面的研究工作:小尺度下湿地土壤有机碳影响因素的分析（第三章）、大尺度下湿地土壤有机碳影响因素的分析（第四章）、湿地土壤有机碳的溯源新方法及其应用（第五章）和湿地土壤有机碳固定机理的探究（第六章）。其中,第三、四章是对湿地土壤有机碳稳定性的外部影响因素的研究。先是通过开展小尺度的研究以获得单一湿地中土壤有机碳的影响因素,然后通过大尺度的研究对小尺度研究结果进行了普适性的验证。第五、六章则研究了湿地土壤有机碳稳定性的内部影响因素。先是提出了新的湿地土壤有机碳溯源方法体系,并利用该体系对有机碳进行了溯源,然后依据溯源结果,对特定类型的有机碳在湿地土壤中的固定机理做出了探究。以上研究分别开展于陕西省三河口水库的四条入库河流、河北省洋河湿地以及黄河三角洲。运用了环境扫描电子显微镜和能量色散X射线光谱、主成分分析、16S rRNA测序、微生物功能预测、正交矩阵因子分解法、冗余分析、标准化随机性比率、随机森林模型、X射线衍射以及量子化学理论计算等方法。本研究得出如下主要结论:（1）在洋河湿地开展的小尺度土壤有机碳影响因素的研究表明,除微生物因素外,其他因素对湿地中土壤有机碳含量的影响随着有机碳组分的变化而不同。溶解性有机碳（DOC）含量主要受沉积物pH值和植被高度的显著影响,轻组分有机碳（LFOC）含量主要受水体pH值的显著影响,重组分有机碳（HFOC）受环境影响较小。为了将微生物对各类有机碳的影响量化,提出了新指标有机碳相关微生物加权丰度（WARM）,并发现湿地中各类土壤有机碳都会受到微生物的显著影响。本研究通过对单一湿地尺度下的湿地土壤有机碳影响因素的分析发现了微生物的重要作用并提出新参数WARM用以量化微生物对湿地土壤有机碳的影响。（2）对全球数据以及三河口水库区河流湿地和洋河湿地的分析表明,在全球、大洲以及中国尺度下,阳离子交换量和沉积物容重是湿地中土壤有机碳的重要影响因素,基于此,构建了新的全球湿地中土壤有机碳含量的估算方程。同时,由于湿地土壤中各类理化性质的交互作用与微生物群落的交互作用类似,所以将湿地土壤看作是理化指标的“土壤群落”,并对其装配过程的随机性进行了量化。发现虽然全球范围的湿地土壤有机碳的影响因素是相同的,但是各自的影响机理不同。但在将WARM一起加入“土壤群落”的随机性计算后发现,在受人为干扰较少的湿地中,微生物在土壤有机碳影响机理的确定性方面起着关键作用。本研究通过对小尺度研究结果进一步应用发现,在考虑微生物影响时,受人为干扰少的湿地中的土壤有机碳含量的规律更加具有普适性。（3）为了弥补现阶段湿地土壤有机碳溯源方法的不足,本研究提出了基于环境扫描电子显微镜、能量色散X射线光谱、微生物分析和正交矩阵因子分解法的湿地土壤有机碳的溯源新方法体系,并将此方法应用于三河口水库区域四条入库河流的分析。结果表明,DOC、LFOC和HFOC的来源存在差异。该研究区域中LFOC主要来自于植物残体以及吸附在其上的有机碳,其成分含有碳水化合物、纤维素和烷基芳香族化合物;HFOC主要来自于“土-碳”结合物,主要成分可能是高分子量的碳水化合物;而DOC的微生物来源主要有三种:脂多糖的合成、细胞凋亡以及羧酸的分解,其成分含有脂多糖、碳水化合物以及小分子有机酸。该研究提出了一种新的土壤有机碳溯源方法体系,为湿地土壤有机碳的微生物源提供了新的认识,本研究为湿地中土壤有机碳的来源解析和组成成分分析提供了新的视角。（4）对于黄河三角洲土壤有机碳的固定机理探究显示,湿地上壤中HFOC密度随着时间的增加在不断积累,而LFOC和DOC的密度没有显著增加或减少的趋势。但是,HFOC的积累并不是单纯的积累过程,其中包含了原始积累有机碳的损失以及新输入有机碳的积累。这是由于植物根系分泌物的“激发效应”会促进特性微生物群落的形成,此种特性微生物群落会破坏无机颗粒（非晶质氧化铁）对有机碳的保护,从而消耗原始积累的有机碳。同时,根系分泌物又能够吸附在沉积物表面,在晶质氧化铁所形成的“铁盾”的保护下积累下来,形成稳定的“土-碳”聚合体。该机理通过了量子化学理论计算和X射线衍射分析的结果验证,证实了该机理在理论和实际中均可行且存在。本研究揭示了黄河三角洲湿地土壤中一种新的有机碳积累机制,强调了晶质氧化铁对土壤有机碳的保护作用,为湿地土壤有机碳的动态平衡和固定机理提供了新的见解。综上所述,本研究通过相关性分析、RDA分析和微生物分析,量化了微生物对湿地土壤有机碳含量的影响;通过大数据分析的方法（随机森林模型）等方法确定了区域大尺度下湿地土壤有机碳含量和分布的影响因素,并在此基础上提出了全球湿地土壤有机碳含量的估算公式;提出了包含对湿地中土壤有机碳的形貌和元素分析、微生物分析、微生物功能基因预测和PMF的有机碳溯源方法体系,可以作为对现存湿地土壤有机碳溯源方法的补充;以黄河三角洲湿地为例,揭示了在植物影响下湿地中土壤有机碳的固定机理,并发现了根系分泌物既会造成原始积累有机碳的损耗,也会作为新的有机碳源在“铁盾”的保护下而积累下来。本研究通过对湿地土壤有机碳稳定性的外部和内部影响因素的分析,揭示了湿地土壤有机碳增汇的影响因素和稳定机制,可为湿地生态系统管理和碳增汇提供了科学依据,对我国“双碳目标”的实现有重要意义。