土壤有机碳（SOC）作为陆地生态系统最大的有机碳库，其降解快慢直接影响大气CO₂浓度以及全球碳循环进程。SOC平衡研究需要同时考虑陆地-大气间CO₂等气体传输的垂直通量和由陆地生态系统随地表和地下径流输出至河网的横向通量（包括SOC降解产物溶解性有机碳DOC）。由于气候、土壤、植被、地形等内外多种因素耦合作用于DOC生成及传输，目前从陆地到河网的横向通量仍然是计算SOC平衡的最主要不确定因素，且控制机理未知。本研究通过运用新开发的基于过程的流域系统水文-生物地球化学反应传输耦合模型BioRT-Flux-PIHM，结合美国Shale Hills地球关键带观测站的气候-地形-植被-土壤-水文-水质等场地数据，定量辨析了SOC降解、DOC生成及传输的关键控制机制：降解及生成速率由气温控制，而输出速率受由降雨、土壤和地形共同决定的水文条件调控。同时，河网中DOC的输出浓度-水流量关系也主要由流经土壤富集有机碳的浅层水及流经深层地下水的比例所控制，而非气温和土壤湿度。这项研究不仅强调了在预测横向和纵向碳通量随气候变化的响应时考虑不同约束因素的重要性，也为探究流域等大尺度系统水文和生物地球化学反应之间的相互作用机制提供了强有力的手段。

溶解性有机碳,水文-生物地球化学耦合,反应传输模型,关键带,流域,碳循环