黄土高原地区生态环境脆弱，生态系统对人类活动和环境变化响应敏感，是我国重要生态屏障，在全国生态规划和区域可持续发展中具有重要的战略地位。土壤有机碳是土壤肥力的核心，不但对生态系统结构、功能、多样性和生产力有着重要影响，而且对全球碳循环过程有着重要的调控作用，对土壤有机碳空间分布、循环过程和响应特征的系统认识是土壤学、环境科学、生态学等学科融合与交叉的切入点，不但是目前土壤有机碳研究的重要科学问题，还是满足生态环境建设决策和效应评价国家需求的重要科技支撑。

项目组从空间和时间两条主线出发，开展黄土高原土壤有机碳分布格局、循环过程及区域响应的研究。在空间尺度上，从形态分布→土体→坡面→小流域→区域尺度等方面，坚持室内外结合，以野外调查、监测、观测和室内模拟为研究手段，系统研究黄土高原土壤有机碳的分布特征、影响因素及其对土地利用和气候变化的响应机制。在时间尺度上，深入分析土壤有机碳对修复生态系统植被演替的响应特征以及土壤呼吸过程和有机碳矿化过程。取得如下主要成果：

（1）揭示了区域尺度土壤有机碳分布格局和主控因子。发现黄土高原地区土壤有机碳含量呈现出由含量最低的中部向区域边界发散递增的同心圆分布趋势，并受环境因子和土地利用类型的影响：有机碳含量随年均降水量、年均温、土壤粘粒和全氮含量的升高而升高，随经度、海拔、坡度、土壤容重和pH的升高而降低，而且不同土地利用类型下土壤有机碳密度对降雨量、气温和海拔的响应不同。

（2）发现土壤呼吸能够对降水变化造成的土壤水热环境变化产生适应。发现草地土壤呼吸能够对降水变化造成的土壤水热环境变化产生适应，这种适应可以对土壤呼吸的预测产生影响，如果不考虑这种适应，将会高估降水变化后土壤呼吸的变化，而且其影响在生长季大于非生长季。

（3）揭示了土壤有机碳迁移的主要控制过程和影响因素。发现有机碳在介质表面的吸附过程决定着其在多孔介质中的迁移行为，不同因素对有机碳迁移的影响主要通过改变有机碳与介质表面的吸附作用来实现；随介质质地变粗、溶液流速增大、溶液pH升高和离子强度的降低，有机碳易于迁移。

（4）阐明了土壤有机碳响应的区域分异特征。发现黄土高原半干旱区草地转换为其它利用方式后，土壤有机碳和不同密度组分有机碳均显著降低，轻组有机碳降低幅度最大，而重组有机碳降低对土壤有机碳损失贡献最多；但在半湿润区，林地开垦后土壤有机碳损失则主要由轻组有机碳和原有有机碳损失共同造成。

（5）明确了气候条件对土壤有机碳响应土地利用变化的驱动作用。建立了土壤有机碳响应与气候特征之间的联系，发现在区域尺度上，造林后土壤有机碳变化速率与温度和降水有关，当年均温低于9℃，或降水量小于500 mm时，造林不利于有机碳的维持和提高。全球尺度上，林地开垦后土壤有机碳周转速率常数随年均温和降水量升高而增大，有机碳损失增强，而且黄土高原地区的结果与全球尺度变化趋势一致。

本项目揭示了不同时空尺度上土壤有机碳的分布特征及影响因素，阐明了土壤有机碳迁移、矿化和土壤呼吸等循环过程及其控制因子，刻画了土壤有机碳对土地利用变化响应的团聚体物理保护、区域分异、土壤水分和气候驱动特征。研究成果从土壤有机碳分布格局、循环过程和响应特征方面完善了黄土高原土壤有机碳研究的基本框架，拓宽了恢复生态系统土壤碳循环的研究领域，奠定了不同环境变化情景下碳动态预测的基础，为碳过程有效调控提供了科学依据，并且为土壤碳汇的科学评估和有效管理以及脆弱生态系统植被措施的选取和效益评价提供了科学依据和实践指导。本项目研究成果发表学术论文168篇，其中SCI收录90篇，ESI高被引论文2篇；EI收录14篇，CSCD收录64篇，共被引用4135次。提交会议论文26篇，国内外学术会议报告28次，发表论文被广泛引用或应用。

本项目研究成果发表期刊论文168篇（其中SCI收录90篇），ESI高被引论文2篇；发表论文共被国内外学者引用4135次，其中中文期刊论文他引2740次，SCI论文他引1054次。参加国际会议26次，国内学术会议28次，得到国内外同行的高度评价。