植物碳（葉凋落物、根凋落物和根系分泌物等）輸入是土壤有機碳的主要來源。土地利用和覆被變化導致全球土壤有機碳循環過程發生強烈變化，農田轉變為森林被世界各國作為碳減排增匯的重要措施之一。然而，關于半干旱地區農田轉變為人工林生態系統，地上葉凋落物和地下根系凋落物輸入變化如何影響土壤有機碳儲量，以及地上和地下凋落物輸入對土壤新有機碳累積的相對貢獻依然不夠清楚。由于C3植物（ ¹³C，-27‰）和C4植物（ ¹³C，-12‰）穩定碳同位素豐度存在差異，為開展土地利用變化后植物C輸入變化對土壤有機碳周轉過程提供了有力的技術手段。 

　　基于此，中國科學院沈陽應用生態研究所林業生態工程課題組的胡亞林副研究等科研人員對科爾沁沙地長期種植玉米的農田退耕為楊樹人工林后地上葉凋落物和地下根系凋落物改變對土壤有機碳周轉過程進行了深入研究。研究人員以長期種植玉米作物的農田土壤（0–10 cm表層和40–50 cm深層）為研究對象，隨后將楊樹葉凋落物和細根凋落物添加到土壤，在實驗室條件下進行270天培養，通過測定土壤呼吸速率和土壤 ¹³C值變化，表征凋落物輸入對土壤新有機碳和老有機碳周轉過程。研究結果發現，雖然凋落物輸入增加土壤呼吸速率，但是與葉凋落物輸入相比細根凋落物輸入更有利于土壤有機碳固持。地上和地下凋落物輸入并未顯著改變砂質土壤中老有機碳礦化量，地下細根輸入增加土壤新有機碳形成是導致土壤有機碳累積的關鍵原因。此外，與表層土壤相比，凋落物輸入更有利于深層土壤有機碳累積。該研究為評價我國半干旱地區防護林和退耕還林等林業生態工程建設提供了科學依據。研究結果以Root rather than leaf litter input drives soil carbon sequestration after afforestation on a marginal cropland為題發表在林業領域著名期刊Forest Ecology and Management (2016, 362: 38–45, DOI 10.1016/j.foreco.2015.11.048)上。 

　　該研究得到了國家自然科學基金（41271318和31270668）的支持。 

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