政府间气候变化专门委员会第五次气候变化评估报告（IPCC AR6）显示大气中CO₂的含量正在持续上升，2011年至2020年期间，地球表面的平均温度比19世纪末的平均温度高出1.1 ℃，全球变暖已成为不争的事实，与气候相关的极端灾害事件频繁发生，全球气候治理开启了一个新的时代。岩溶作用参与的碳循环过程可以产生碳汇，为当前气候变暖的全球危机及国家寻求碳汇和碳减排提供科学依据。当前岩溶区域的碳汇效应对整个地球系统科学的贡献研究并不明确，碳汇的系统评价和计算方式也比较匮乏。
岩溶关键带是岩溶地球系统科学的最新研究，涵盖了以“碳-水-钙”循环强烈的表层岩溶带和岩溶地下空间，具有为人类生存服务和促进地球可持续发展的系统功能。本文以广西柳州官村峰丛洼地典型岩溶关键带为研究对象，通过遥感技术、机器学习模型、离子浓度法、水化学方法和同位素等方法对岩溶关键带植被、土壤和岩溶碳汇进行定量计算和比较，分析植被、土壤和地下水的主要控制因素以及碳酸盐岩风化机制。有以下几点认识：
（1）通过野外水文地质调查，在前人的基础上进一步对官村岩溶关键带边界进一步圈定，确定了岩溶关键带面积为30.5 km²，土层厚度为0.94 cm~2000 cm，下伏基岩均为碳酸盐岩主要发育泥盆系上统融县组（D₃r）灰岩和泥盆系上统桂林组（D₃g）白云岩。区内发育一条地下河——官村地下河（GGW），地下水自西北流向东南，以岩溶天窗、溢流天窗和表层岩溶泉的形式出露地表，全长约7.5 km，贯穿整个研究区。
（2）通过2023年7~8月采集的土壤样品数据进行分析，得出以下结论：采样点的土壤有机碳（SOC）含量在6.5~94.7 g/ kg之间，均值为25.7 g/ kg，高于中位数21.2 g/ kg，SOC含量高的采样点数量相对较多；CV值为57.89%，为中等变异，SOC含量离散程度较高；通过对SOC影响因子进行分析，选取土地利用类型、高程、坡度、容重、含水率、归一化植被指数作为影响因子进行SOC预测建模；通过随机森林（RF）、支持向量机（SVM）、极端梯度提升（XGBoost）三种机器学习建模对SOC含量进行预测，XGBoost模型在MAE、RMSE和LCCC上均表现较好，并且拟合的决定系数（R²）也较高，整体预测效果最佳，选取XGBoost作为研究区SOC最佳预测模型；基于XGBoost预测模型的SOC含量计算出SOC密度（SOCD）和碳储量，研究区SOCD平均为11 176.64 tC·km^-2，SOC储量为335963.89 tC；广西第二次土壤普查剖面SOC数据为基础，官村岩溶关键带土壤碳汇强度（C_s）为193.25 tC·km^-2·a^-1，相当于708.57 tCO₂·km^-2·a^-1。
（3）通过遥感数据计算官村岩溶关键带生态系统碳汇为455.36~738.94 tC·km^-2·a^-1，平均值为612.87 tC·km^-2·a^-1，即为2 247.19 tCO₂·km^-2·a^-1，则植被碳汇强度（C_v）为1 538.62 tCO₂·km^-2·a^-1。
（4）通过2021年四个季度对地下河流域（GGW）进行监测，结果表明： HCO₃^-和Ca²⁺是主要的阴阳离子，阴阳离子当量浓度和TDS反映了碳酸盐岩强烈的风化作用；根据水化学时空分布特征显示，GGW的水化学类型为HCO₃-Ca型；水岩作用过程除了H₂CO₃风化碳酸盐岩外，还有H₂SO₄和HNO₃风化碳酸盐岩；在考虑H₂CO₃、H₂SO₄和HNO₃共同参与的水岩作用过程，用δ¹³C_DIC计算H₂CO₃风化碳酸盐岩的CO₂消耗量为2.38 mmol·L^-1；CO₂净消耗量用[HCO₃^-]_mol-[Ca²⁺+Mg²⁺]_mol表示，平均净消耗量为1.98 mmol·L^-1；用CO₂净消耗量计算GGW的岩溶作用碳汇强度（C_k）为86.37 tCO₂·km^-2·a^-1；不考虑外源酸作用利用水化学径流法计算GGW的岩溶作用碳汇强度（C_k）为94.49 tCO₂·km^-2·a^-1，CO₂净消耗量是水化学径流法计算的CO₂汇量的91.41%；碳汇强度（C_k）为2008年的1.91倍。
综上所述，官村岩溶关键带碳汇强度（C_kcz）为2333.56 tCO₂·km^-2·a^-1，其碳汇量为70146.81 tCO₂·a^-1，岩溶土壤、植被和岩溶作用碳汇分别占关键带碳汇的30.36%、65.93%和3.70%，对大气CO₂的碳汇潜力巨大。可为国家“双碳”目标和人工干预增加岩溶碳汇潜力评估提供一定的参考和借鉴。

岩溶关键带；岩溶作用；岩溶碳汇；土壤有机碳（SOC）；峰丛洼地