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(jī)碳的主要來(lái)源。土地利用和覆被變化導(dǎo)致全球土壤有機(jī)碳循環(huán)過(guò)程發(fā)生強(qiáng)烈變化，農(nóng)田轉(zhuǎn)變?yōu)樯直皇澜绺鲊?guó)作為碳減排增匯的重要措施之一。然而，關(guān)于半干旱地區(qū)農(nóng)田轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯ち稚鷳B(tài)系統(tǒng)，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(jī)碳儲(chǔ)量，以及地上和地下凋落物輸入對(duì)土壤新有機(jī)碳累積的相對(duì)貢獻(xiàn)依然不夠清楚。由于C3植物（ 13C，-27‰）和C4植物（ 13C，-12‰）穩(wěn)定碳同位素豐度存在差異，為開(kāi)展土地利用變化后植物C輸入變化對(duì)土壤有機(jī)碳周轉(zhuǎn)過(guò)程提供了有力的技術(shù)手段。
基于此，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所林業(yè)生態(tài)工程課題組的胡亞林副研究等科研人員對(duì)科爾沁沙地長(zhǎng)期種植玉米的農(nóng)田退耕為楊樹(shù)人工林后地上葉凋落物和地下根系凋落物改變對(duì)土壤有機(jī)碳周轉(zhuǎn)過(guò)程進(jìn)行了深入研究。研究人員以長(zhǎng)期種植玉米作物的農(nóng)田土壤（0–10 cm表層和40–50 cm深層）為研究對(duì)象，隨后將楊樹(shù)葉凋落物和細(xì)根凋落物添加到土壤，在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行270天培養(yǎng)，通過(guò)測(cè)定土壤呼吸速率和土壤 13C值變化，表征凋落物輸入對(duì)土壤新有機(jī)碳和老有機(jī)碳周轉(zhuǎn)過(guò)程。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，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(xì)根凋落物輸入更有利于土壤有機(jī)碳固持。地上和地下凋落物輸入并未顯著改變砂質(zhì)土壤中老有機(jī)碳礦化量，地下細(xì)根輸入增加土壤新有機(jī)碳形成是導(dǎo)致土壤有機(jī)碳累積的關(guān)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(jī)碳累積。該研究為評(píng)價(jià)我國(guó)半干旱地區(qū)防護(hù)林和退耕還林等林業(yè)生態(tài)工程建設(shè)提供了科學(xué)依據(jù)。研究結(jié)果以Root rather than leaf litter input drives soil carbon sequestration after afforestation on a marginal cropland為題發(fā)表在林業(yè)領(lǐng)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(guó)家自然科學(xué)基金（41271318和31270668）的支持。
