近日，Soil and Tillage Research期刊以“Soil organic carbon formation in grassland ecosystems: Higher efficiency of roots than shoots and rhizodeposition”为题，发表了韩兴国/姜勇团队关于凋落物和根际沉积对草原土壤有机碳形成和稳定性贡献的研究成果。
土壤有机碳（SOC）形成和稳定性对生态系统碳固存至关重要。在自然植被条件下，SOC绝大部分来源于土壤上生长的植物残体和根系分泌物，其次是动物排泄物和动物残体。植物地上凋落物、根系凋落物和根际沉积是SOC的主要植物碳源，其数量和比例易受全球变化的影响。然而，它们对SOC及其组分的形成和碳库的相对贡献仍存在不确定性。
研究团队采用盆栽结合室内培养实验，采用自然13C丰度同位素示踪法，量化了植物根系沉积、地上凋落物和根凋落物对SOC的相对影响。发现短期培养实验中，植物生长过程中根系沉积通过增强矿物结合态有机碳（MAOC）、减少颗粒有机碳（POC），进而提高SOC稳定性，而对SOC总量无显著影响。在短期分解过程中，地上凋落物和根凋落物对SOC无显著影响。在整个植物生长期内，根凋落物形成SOC的效率分别是地上凋落物和根系沉积的10倍和12倍。研究结果表明，根凋落物在促进新的土壤有机碳形成过程中起到重要作用，因此，在全球变化背景下估测土壤有机碳截获潜力，应充分考虑植物根系周转的作用。
河北大学生命科学学院硕士生尹清琳为论文第一作者，王静副教授为通讯作者，韩兴国教授、姜勇教授、张海洋校聘研究员、刘贺永校聘研究员、姜良超博士、硕士生刘影、李疆枫、吴佳琪、王艺帆、杨佳薪、王奕迪等为共同作者。该研究得到国家自然科学基金（32271685、31901169）及河北大学高层次人才基金（050001/521000981186）项目资助。
论文信息：Yin QL, Liu Y, Li JF, Wu JQ, Wang YF, Zhang HY, Liu HY, Jiang LC, Yang JX, Wang YD, Jiang Y, Han XG, Wang J*. 2025. Soil organic carbon formation in grassland ecosystems: Higher efficiency of roots than shoots and rhizodeposition. Soil and Tillage Research, 250: 106523 Doi: 10.1016/j.still.2025.106523
图1 三个实验中的方法描述
图2 植物生长100天后根际沉积对土壤有机碳的影响
图3 植物根际沉积对土壤有机碳稳定性的影响
图4 植物凋落物和根凋落物分解对100天培养期间累积碳损失的影响（a）以及培养结束时SOC及其组分的含量（b）
图5 植物生长过程中根系沉积和地上凋落物和根凋落物分解对新植物源SOC含量（a）和SOC形成效率（b）的影响
图6 整个植物生长周期内SOC库动态和植物源新SOC形成示意图
