石笋作为高分率气候指标的记录体,因其自身的诸多优势,在古气候、古环境重建研究中发挥着重要作用。但其形成机制及其与土壤过程之间的联系研究相对薄弱。本论文通过对石花洞洞穴滴水温度、电导率、pH、主要离子、可溶性有机碳(DOC)等物理化学指标,以及上覆土壤环境和洞穴空气指标近3年的观测分析,对洞穴滴水水化学变化及其沉积过程与上覆土壤的关系进行了研究,获得如下主要结论： 1.土壤温度、湿度和CO2浓度在雨季(7-8月)均达到最高,旱季12-1月最低；土壤CO2浓度与土壤温度呈指数正相关,而与土壤湿度呈线性正相关；随着土壤深度的增加,土壤温度逐渐降低且趋于平缓,而土壤湿度和CO2浓度则明显升高；受土壤温湿度条件以及土壤有机质含量的影响,山谷耕地土壤CO2浓度高于阴坡灌丛土壤。 2.土壤DOG在雨季前期最高,经降雨淋滤后,雨季后期出现降低；受土壤微生物活性和植物根系分布影响,土层10-30cm的DOC最高；3个土壤样本DOC含量与其总有机碳(TOC)含量空间变化一致,耕地土壤>灌丛土壤>阳坡土壤。 3.洞穴滴水主要来自于地表降水,滴率变化对降雨存在3种响应关系：快速响应、滞后响应和稳定响应。快速响应型滴水主要以与地表连通性较好的裂隙或管道补给；滞后型滴水为管道和大面积裂隙双重补给；稳定型滴水仅响应高频低强的降雨事件,主要以基质流或渗流水补给。 4.观测点滴水水化学均表现出明显的季节性变化。雨季,随滴率的增加,水流溶解土壤CO2以及SO42-量增加,滴水pH出现明显降低,稀释作用使快速响应降水的滴水HCO3-略有降低；而滴水Ca2+、Mg2+和Si浓度及EC均出现不同程度的升高,响应降雨越快的滴水点,变化幅度越明显；滴水Mg/Ca和Si/Ca均旱季高于雨季,二者随Ca2+浓度的变化趋势符合CaCO3沉积模拟曲线,表明滴水在旱季存在明显的CaCO3优先沉积过程。 5.滴水方解石饱和指数(Saturation indice for calcite,简称SIc)和沉积量的观测均表明,滴水旱季沉积速率高于雨季,且观测点滴水SIc与滴率呈显著的指数负相关；另外,洞穴温度、湿度和CO2浓度也可对沉积速率产生影响。 6.滴水中DOC含量与土壤DOC变化特点较为一致,雨季出现明显的脉冲峰；降雨强度是滴水DOC脉冲的开关之一,而不同年份降雨的频率和强度差异是DOC年际变化的主要原因,雨季初期高频低强度的降雨易于滴水DOC浓度峰的形成；不同滴水点洞穴顶板厚度、水动力差异引起滴水DOC浓度变化明显不同,顶板较厚且响应降雨慢的滴水DOC浓度可能出现多年一峰,而顶板薄响应降雨快的滴水点表现出一年一个主峰、并伴有多个亚峰的DOC变化特点。 本研究表明石花洞土壤CO2及其地球化学过程对滴水水化学性质变化起着重要的控制作用,进而影响到石笋微层亮、暗层的形成时间及变化特征,初步阐明石笋年层的亮层(方解石层)形成于旱季,暗层(有机质界面层)形成于雨季；石笋微层有机质含量的变化可反映土壤DOC变化及输出特点。