土壤碳库作为全球最重要的碳库之一，对于生态系统碳循环具有重要影响，坡面侵蚀区作为土壤碳动态变化最为剧烈的景观区，极易受到降雨过程中引发的土壤侵蚀和水文过程影响。黄土高原地区近年来生态恢复的持续进行，使植被覆盖度大幅增加，对坡面侵蚀区的下垫面环境产生重要影响，进而也改变坡面降雨过程中表层土壤水文过程碳通量，因此，观测坡面降雨-侵蚀过程碳通量的变化，阐明植被恢复对坡面侵蚀区表层土壤水文过程碳通量的影响，建立表层土壤水文过程碳通量与其相关影响因素的量化关系，对深刻理解表层土壤水文过程碳通量在土壤碳动态变化过程中的作用具有重要的理论意义和应用价值。
      本研究区位于黄土高原丘陵沟壑区典型小流域——羊圈沟，观测期为2016年和2017年的生长季（6~10月），主要通过坡面径流小区进行观测，2016年共设有8个径流小区，分别为乔木小区——刺槐（Robinia pseudoacacia），山杏（Prunus armeniaca L），灌木小区——绣线菊（Spiraea salicifolia），沙棘（Hippophae rhamnoides），非木本小区——长芒草群落（Stipa bungeana），混合草本群落（Stipa bungeana，Liquorice，Lespedeza bicolor，和Salsola collina等），铁杆蒿群落（Artemisia scoparia）和裸土对照小区。2017年在2016年基础上共计选取4个径流小区，分别为乔木小区——刺槐（Robinia pseudoacacia），灌木小区——绣线菊（Spiraea salicifolia），草本小区——长芒草群落（Stipa bungeana）和裸土对照小区。观测期间内共有19场次降雨，通过收集降雨过程中的坡面产流、产沙、入渗和降雨等样品，经过室内仪器分析测定相关碳浓度。研究得出主要结论如下：
      （1）植被恢复具有明显的减水减沙效益，在乔木（刺槐），灌木（绣线菊）和草本（长芒草群落）小区的地表径流相对于裸土小区的减少程度分别为80.4（±15.6）%，88.1（±14.5）%和90.2（±9.5）%，在乔木（刺槐），灌木（绣线菊）和草本（长芒草群落）小区内的产沙量相对于裸土小区的减少程度分别为94.5（±9.5）%，96.4（±8.5）%和95.8（±9.0）%。同时，植被恢复明显改变坡面降雨分流比例，在草本植被覆盖下，土壤入渗水在降雨量中的比例增加约3.8%，而木本植被覆盖下，土壤入渗水在降雨量中的比例分别减少约22.8%（刺槐小区）和41.3%（绣线菊小区），植被覆盖小区内地表径流占降雨量的比例减小约为3.6%。但若以穿透雨为对象，则植被恢复增加了土壤入渗水占到穿透雨的比例，平均增加3.5 %，表明植被覆盖增加了土壤的入渗能力。前期土壤含水量，降雨强度和降雨量与坡面产流的关联大小依次为降雨量，降雨强度和前期土壤含水量。而对坡面产沙的影响则在有植被覆盖小区和裸土小区之间有所差异，在有植被覆盖小区中，对坡面产沙的影响最大的因素是降雨量，其次是降雨强度，最后是前期土壤含水量，而在裸土小区中，对坡面产沙的影响最大的因素是降雨强度，其次是降雨量，最后是前期土壤含水量。
      （2）降雨-侵蚀过程中水文过程流是影响碳通量的主要因素，垂向可溶性碳通量在表层土壤可溶性碳输出中非常重要，其所占比例为98.7（±1.0）%，表层土壤垂向可溶性碳输出既是表层土壤的碳流失，也是深层土壤的碳输入，入渗碳在进入深层土壤后，很可能累积并且固定，从而增加陆地生态系统的固碳量，因此在计算该区域的土壤固碳速率时需要考虑垂向可溶性碳通量，在假定条件下，如果将其忽略，则该地区的土壤固碳能力最多可能被低估达38（±5）%。表层土壤侧向可溶性碳输出与垂向可溶性碳输出比值随降雨强度以及前期土壤含水量的增加而增加。
      （3）植被恢复明显降低表层土壤产沙碳流失量，降低的程度与植被覆盖有关，灌木群落（如绣线菊）由于其高植被覆盖度，产沙碳流失量最小。同时，植被恢复也明显减轻土壤有机碳富集程度，该过程主要受到植被覆盖度和土壤有机碳含量两种因素影响，最高的植被覆盖度与土壤有机碳含量会导致最低的土壤碳富集比出现，植被恢复区的土壤碳富集比趋向于随植被恢复的进行而逐渐减小。颗粒有机碳是裸土区表层土壤产沙碳流失的主要形式，在土壤有机碳的富集过程中，有机碳含量增量中颗粒有机碳含量增量和矿物结合态有机碳含量增量的占比变化与土壤碳富集比有关，当土壤碳富集比较高时，颗粒有机碳含量增量占总有机碳含量增量的比例高于矿物结合态有机碳含量增量占总有机碳含量增量的比例，与之相反，当土壤碳富集比较低时，则颗粒有机碳含量增量占总有机碳含量增量的比例低于矿物结合态有机碳含量增量占总有机碳含量增量的比例。
      （4）植被恢复显著改变坡面降雨-侵蚀过程碳通量，在植被恢复区，入渗碳通量是表层土壤碳输出中最重要的渠道，总入渗碳通量占总碳输出通量近96%，余下依次为径流碳通量和产沙碳通量，而在裸土区，总产沙碳输出占总碳输出通量约50%，是裸土区最重要的碳输出渠道，余下依次为入渗碳通量和径流碳通量。表层土壤总净碳通量表现为相对于深层土壤的碳源，其量级占到该地区土壤碳固定速率的71（±10）%。本研究提出将通过入渗过程流出的表层土壤碳纳入到土壤碳动态更新假说中，通过该假说的扩展，土壤碳动态更新假说将包括降雨过程中所有主要水文过程碳通量，并且在植被恢复区，新加入的垂向碳通量很可能比侧向碳通量更加重要。