党的十九届五中全会以来,如何在喀斯特地区科学推进水土流失综合治理成为迫切解决的现实问题。土壤侵蚀所造成的土壤养分流失严重限制了农业生产的可持续发展,探明喀斯特地区土壤碳氮耦合关系和由侵蚀产生的沉积有机质来源对科学推进水土保持具有重要意义。喀斯特地区由于其独特的二元三维空间结构,地上地下裂隙普遍发育,地形结构复杂,由降雨造成的土壤侵蚀导致大量土壤的再分配和有机质的流失,而流域内沉积有机质便是土壤侵蚀最直接的产物。科学缓解喀斯特地区的养分流失,促进农业生产与环境保护协调发展,已成为喀斯特地区生态发展的迫切需求。而土壤有机质是植物生长发育的主要营养物质。因此,了解侵蚀造成的沉积有机质来源和土壤C、N特征对喀斯特地区科学水土流失治理,以及碳的固定具有重要的意义。喀斯特地区不同土地类型对流域土壤侵蚀产生的沉积有机质具有重要影响,而沉积有机质来源的贡献比可直接反映人为活动对流域土壤侵蚀的影响。同时,实现从源头减缓流域土壤养分随水土流失是石漠化防治的根本。因此,定量识别流域沉积有机质的不同来源,将有助于流域养分措施的制定,以及为喀斯特地区土地资源管理和土壤养分流失等研究提供一定的理论基础。为进一步了解喀斯特小流域沉积有机质来源的动态过程,探明不同石漠化强度地区土壤碳、氮及其稳定同位素δ13C、δ15N之间的耦合关系,明确土壤碳氮耦合能否为有机质来源判断提供更为准确的指示作用。本研究分别以贵州为代表的西南喀斯特地区选择毕节-撒拉溪喀斯特高原山地潜在-轻度石漠化研究区、关岭-贞丰花江喀斯特高原峡谷中-强度石漠化研究区以及施秉喀斯特高原槽谷无-潜在石漠化研究区。进行长期定点监测、对比分析及Iso Source模型和稳定碳氮同位素(δ13C、δ15N)示踪技术。重点探讨不同石漠化强度地区植被和土壤有机碳、氮的分布特征及影响因素,以及喀斯特小流域土壤碳氮同位素耦合关系,定量与定性分析不同土地类型土壤有机质源对小流域沉积有机质的相对贡献量。明确土壤碳氮耦合能否为有机质来源判断提供更为准确的指示作用为本研究拟解决的关键科学问题。1、发现不同石漠化强度研究区同一植被类型和土地类型的土壤碳、氮含量和分布存在显著差异,具有明显的地域特性。三个不同石漠化强度地区不同植被类型SOC含量之间无显著性差异,而乔木林和灌木林TN含量具有显著性,具体表现为无-潜在石漠化地区和潜在-轻度石漠化地区植物N含量显著高于中-强度石漠化地区。而通过对比三个研究土壤SOC和TN含量分析发现,中-强度石漠化地区土壤N含量显著高于其他另外两个研究区。此外,关于土壤SOC和TN含量分布特征,三个研究区除贞丰-花江研究区各土地类型TN含量无显著性差异外,其余乔木林地土壤C、N含量均显著高于其他土地类型。在垂直变化上,无-潜在石漠化地区和潜在-轻度石漠化地区土壤SOC和TN均为表层土壤含量最高,随着土壤层深度的增加均呈现出逐渐降低的变化趋势。而中-强度石漠化地区总体而言,土壤SOC含量则随着土壤层深度增加而增加,TN则随土壤层深度增加而降低。说明中-强度石漠化地区植被生长更多是受C限制,而N的利用效率较低,而另外两个研究区则可能更多受N限制。通过对不同石漠化强度地区植被和土壤碳氮含量和分布的研究,有助于我们进一步了解碳氮动态变化特征,为喀斯特地区碳氮循环研究以及区域土地资源管理提供科学依据。2、通过对比三个不同石漠化强度地区植物和土壤δ13C、δ15N发现中-强度石漠化研究区植物和土壤δ13C、δ15N均比潜在-轻度石漠化地区和无-潜在石漠化地区偏正,且土壤δ13C、δ15N在垂直变化上总体呈现出随着土壤层深度增加先增大后减小的变化趋势。中-强度石漠化地区植被δ13C（-27.15‰）较潜在-轻度石漠化地区（-27.27‰）和无-潜在石漠化地区（-28.33‰）相对偏正。同样,中-强度石漠化地区土壤δ13C（-21.79‰）和δ15N（9.77‰）均显著高于潜在-轻度石漠化地区（-24.10‰和7.33‰）和无-潜在石漠化地区（-24.27‰和7.79‰）（P＜0.05）。说明中-强度石漠化地区植被在同等固碳量的基础上消耗较少的水分,水分利用效率更高。此外,中-强度石漠化区生态系统氮饱和更高,使其土壤N有效性也相对较高,存在水分利用效率和氮素利用相率相互制约的补偿机制。土壤δ13C和δ15N在垂直变化上总体呈现出随着土壤层深度增加先增大后减小的变化趋势。δ15N最大值主要出现在土壤层20～40cm处,喀斯特地区土壤δ15N最大值出现在中间层的主要原因可能由中间层土壤反硝化作用较强使15N贫化的NO3-以气体的形式排出,从而导致土壤中间层δ15N出现最大值。此外无-潜在石漠化地区的灌木林和中-强度石漠化地区的灌木林、草地以及耕地土壤有机质δ13C随土壤层深度变化较大（5.5%～5.98%）,而通常土壤有机质δ13C随深度的加深增加1%～3%,为此可推断该土地类型过去主要以C4植物占主导地位。该研究为不同石漠化强度地区有效避免和克服植被受到水分胁迫以及土地扰动历史研究提供科学理论指导。3、研究发现喀斯特小流域不同土地类型土壤SOC、TN之间与其稳定同位素(δ13C和δ15N)在不同土壤层之间的变化不协同,使其之间的耦合关系不具有一致性性。本文分析三个研究区不同土地类型土壤SOC和TN以及δ13C和δ15N之间的相关性和线性关系,研究表明喀斯特小流域土壤SOC和TN与δ13C和δ15N之间的耦合关系存在两种情况:分别为耦合关系不具有一致性;耦合关系具有相反特性。此外尝试分析不同土地类型土壤表层、中间层以及深层土壤C、N及其稳定同位素之间的变化率,分析不同土地类型土壤碳、氮在整个土壤层的耦合情况。研究结果表明不同土地类型土壤碳、氮耦合存在差异,且同一土地类型不同土壤层也存在显著差异。存在表层和中间层土壤碳、氮耦合关系明显,深层土壤碳氮呈现解耦状态（变化方向相反）。总体来看,土壤C、N耦合与其稳定同位素耦合不具有一致性,且其耦合关系受到植被类型、土壤层深度以及温度降水等气候因子的影响。表明在利用土壤δ13C和δ15N耦合作为指示性指标来判断土壤有机质的转换以及元素的来源时需考虑各种因素的干扰。4、通过定性和定量分析表明各研究区土壤沉积有机质来源存在差异。定性分析表明施秉和毕节-撒拉溪研究区土壤沉积有机质主要来源为土壤表层有机质和C3植物碎屑,C4植物贡献较小,而贞丰-花江研究区沉积有机质来源可能为C4植物碎屑和土壤表层有机质。此外,采用土壤δ13C和δ15N结合Iso Sourece模型定量分析表明施秉喀斯特研究区土壤沉积有机质δ13C值的范围为-26.66‰～-26.17‰,其主要来源为稻田土,贡献率达79.3%。其次为玉米地,贡献率为7.2%,桃林贡献率为5.2%,烤烟为4.3%,乔木林地贡献率（4%）最低。毕节-撒拉溪喀斯特研究区沉积有机质δ13C值的范围为-26.38‰～-25.91‰,其中贡献率最高的分别为玉米地和草地,贡献率分别为48.65%和40.54%,乔木林地、灌木林地以及马铃薯地贡献率均低于10%,分别为7.71%、2.7%和0.4%。贞丰-花江喀斯特研究区流域内集水区的沉积有机质主要贡献源为花椒地表层土,其贡献率高达88.2%,其余花生地、玉米地、草地以及乔木林地的贡献率分别为7.3%、2.1%、1.9%和0.5%。各研究区沉积有机质主要来源为流域内主要土地类型,其来源的贡献率与该土地类型在流域内的分布面积有关。该研究为喀斯特地区土壤养分流失以及区域土地资源管理提供理论参考。