土壤有机碳动态及其驱动机制是陆地生态系统碳循环与全球变化研究的热点问题之一。随着各国对《京都议定书》的重视，农业土壤碳库变化及其“源/汇”效应研究不断加强。近半个世纪以来，中国西北干旱区流域大规模开发活动改变了水土资源的时空分布，天然植被演变成人工植被，灌溉、施肥等人类耕作活动使得原始土壤逐步演变为绿洲耕作土壤，这些都使得绿洲土壤有机碳动态发生了显著变化。本文运用遥感和GIS技术、统计学与地统计学方法、生物地球化学模型等方法，以干旱区典型的三工河流域为例，估算流域土壤碳储量，分析绿洲土壤碳增汇的潜力，深入研究干旱区人为驱动的绿洲土壤有机碳变化及其驱动机制，并对未来可能的土地利用和管理情景下的土壤碳变化趋势进行了预测，这对推动干旱区土壤碳循环研究具有重要的科学意义。研究结论如下：　　 (1)三工河流域土壤有机碳储量及时空分布：在0-20cm的深度上，三工河流域土壤有机碳储量为1431.52×104 t，其中根据基于网格的土壤类型法计算的绿洲土壤有机碳储量为114.41×104 t C；绿洲阜北农场区域土壤有机碳具有显著的差异性，作物类型变化对土壤有机碳的影响显著，从1982、1999到2003年，土壤有机碳经历了先下降后上升的变化过程，其空间结构具有中等空间自相关，随着人类耕作时间的增长，土壤有机碳逐步得到提高。　　 (2)绿洲土壤碳增汇研究：阜北农场“作物轮作和免耕/非免耕种植”两种碳增汇方式对土壤有机碳的变化具有显著的影响。1982-1999年作物不同轮作方式的变化大多使得土壤有机碳含量下降，其中这一阶段棉花种植不利于土壤有机碳的积累，1999-2003年作物轮作方式变化使得土壤有机碳含量增加，其中其它作物向葡萄和啤酒花的转变使得土壤有机碳含量增幅明显；免耕/非免耕种植都可以有效增加土壤有机碳的储量，但免耕种植土壤有机碳积累效果明显强于非免耕种植。总之，阜北农场两种土壤碳增汇方式下，土壤有机碳随耕作时间总体呈增加的趋势。　　 (3)绿洲土壤有机碳变化模拟研究：CENTURY能够正确模拟干旱区绿洲土壤有机碳及其动态变化，在模拟达到平衡状态的1950年中，土壤活性有机碳周转速度较快，而土壤慢性有机碳累积速率具有明显的滞后性，土壤惰性有机碳性质非常稳定，其累积速率一直比较缓慢。由于土壤慢性有机碳的累积对SOC库的贡献最大，所以研究区SOC库增长速率与慢性有机碳累积速率基本一致。模型对阜北农场1951-2007年SOC及其组分变化的模拟研究表明，研究区自然状态被打破后的56年内，土壤有机碳先呈减小的趋势，之后迅速增加，并且超过原始自然状态下的土壤有机碳含量，土壤呈“碳汇”趋势。　　 (4)未来不同情景土壤有机碳变化预测：阜北农场PM1情景(两年棉花和十年多年生作物轮作)和PM2情景(连续种植多年生作物)下土壤SOC及其组分都呈明显的增加趋势，且变化趋势大致相似。总体来看，虽然两种情景土壤总有机碳都显示出了明显的“碳汇”效应，但PM2情景土壤SOC呈持续而稳定的阶梯式增加趋势，而PM1情景增速相对弱于PM2，且其变异性较大。