在全球干旱区持续扩张与“双碳”目标推进的背景下，深入理解荒漠深根植物光合碳在土壤中的分配与稳定机制，对提升干旱区碳汇功能具有重要意义。然而，植物光合碳如何在不同土层中分配，并通过植物残体与微生物残体途径影响土壤有机碳（SOC）的长期稳定性，仍是当前研究的难点。

针对这一科学问题，中国科学院新疆生态与地理研究所策勒荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站曾凡江研究员团队，以塔克拉玛干沙漠南缘典型深根植物——骆驼刺为研究对象，采用原位野外¹³CO²脉冲标记技术，结合生物标志物（PLFA、氨基糖、木质素酚），系统追踪了光合碳在“植物-土壤-微生物”系统中的动态分配路径及其对SOC库的贡献。相关研究成果发表于国际权威植物学期刊《新植物学家》。

研究发现，光合作用后，¹³C迅速由地上部分向地下根系转移，30天内根系¹³C积累量增加近10倍，体现了典型的“深根碳泵”效应。尽管植物残体碳随时间逐渐积累，但其对SOC的贡献仅为0.2–1.1%，远低于微生物残体碳的贡献（12–30%）。在0–100 cm土层中，微生物残体碳先增后稳，而在100–200 cm深层土壤中则持续累积。随机森林模型进一步表明，微生物生物量与微生物残体碳解释了土壤¹³C变异的59%，高于植物来源碳的贡献（38%），凸显了微生物过程在干旱区SOC形成中的核心作用。

该研究首次明确了“光合碳-微生物残体碳”是深根植物驱动干旱区SOC形成的主导路径，揭示了“深层碳泵”机制在荒漠生态系统碳循环中的关键作用。研究成果为深入理解干旱区碳循环过程、评估荒漠生态系统碳汇潜力提供了重要的科学依据。

光合碳在植物-土壤-微生物系统中动态分配及对土壤有机碳形成的驱动作用。研究所供图

相关论文信息：https://doi.org/10.1111/nph.70768