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(dǎo)致全球土壤有機碳循環(huán)過程發(fā)生強烈變化，農(nóng)田轉(zhuǎn)變?yōu)樯直皇澜绺鲊鳛樘紲p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(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，為開展土地利用變化后植物C輸入變化對土壤有機碳周轉(zhuǎn)過程提供了有力的技術(shù)手段。
基于此，中國科學(xué)院沈陽應(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科爾沁沙地長期種植玉米的農(nóng)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(zhuǎn)過程進(jìn)行了深入研究。研究人員以長期種植玉米作物的農(nóng)田土壤（0–10 cm表層和40–50 cm深層）為研究對象，隨后將楊樹葉凋落物和細(xì)根凋落物添加到土壤，在實驗室條件下進(jìn)行270天培養(yǎng)，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(zhuǎn)過程。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)土壤中老有機碳礦化量，地下細(xì)根輸入增加土壤新有機碳形成是導(dǎo)致土壤有機碳累積的關(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碳累積。該研究為評價我國半干旱地區(qū)防護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。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金（41271318和31270668）的支持。
