干旱区造林是防治荒漠化、恢复退化生态系统和提升区域碳汇功能的重要措施。造林能否促进土壤有机碳（SOC）积累并增强碳库持久性，直接关系到生态修复的长期成效。土壤碳汇的形成不仅取决于植物向地下输入多少碳，还取决于这些碳通过何种途径进入土壤，以及如何被转化和保存。根系途径和菌丝途径是植物将光合碳输送至土壤的两条重要地下通道，但二者是否/如何影响极端干旱区人工林SOC的积累与稳定，长期以来缺乏定量数据验证。

针对上述问题，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的新疆杨（Populus albavar.pyramidalisBge.）人工林为研究对象，采用三种孔径的原位生长管，分别控制根系和菌丝进入，从而估算由根系途径与菌丝途径介导SOC变化的净效应。

研究发现，根系途径是不同造林阶段SOC净积累的主导途径，占SOC变化的77.19%–85.05%，使SOC以0.19–0.28 g kg–1yr–1的速率增加。与之相反的是，菌丝途径使SOC以0.03–0.08 g kg–1yr–1的速率损失。在造林阶段上，根系途径与菌丝途径介导的SOC在中林龄积累了最多的SOC，而SOC的相对稳定性在幼龄林中最高，这表明SOC积累与相对稳定性并不同步。根系途径主要通过增加颗粒有机碳和矿物结合态有机碳累积，并促进其进入微团聚体和粉黏粒组分推动了SOC的净积累；菌丝途径介导的SOC损失则主要以颗粒有机碳的损失为主。该研究从不同途径的地下碳输入角度，揭示了极端干旱区人工林SOC的形成与稳定机制。在评估干旱区造林的碳汇效应过程中，不能仅关注“土壤增加了多少SOC”，还需解析“SOC从何种途径进入以及最终保存于何种SOC组分”。这项研究为干旱区造林过程中的碳循环机制解析和土壤碳循环模型改进提供了重要科学依据。

以上研究成果以“Duality of root-dominated net soil organic carbon gain and mycelium-mediated carbon loss in hyper-arid afforestation”为题发表在《New Phytologist》。中国科学院新疆生态与地理研究所董新平博士为第一作者，高艳菊副研究员和曾凡江研究员为论文通讯作者。该研究得到中国科学院战略性先导科技专项、“天山英才”培养计划及国家自然科学基金等项目的支持。

论文链接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.71737  

图1：实验设计及科学假说 

图2：极端干旱区造林过程中根系途径与菌丝途径介导的SOC积累与损失