土壤有机碳是陆地碳库的主要组成部分，但目前对其动态及形成机制却了解较少。根系和凋落物是参与土壤有机碳过程的主要组成部分，根系周转和凋落物分解对生态系统和土壤碳循环起着十分重要的作用。我国具有广袤的干旱区荒漠生态系统，对于影响碳循环的植物根系、凋落物和土壤呼吸的研究十分薄弱。本研究以我国干旱区典型盐碱土荒漠生态系统为研究对象，采用野外土壤、根系、凋落物定位连续观测，野外控制实验等方法，开展了以下研究：三工河流域典型植物群落特征与土壤因子的关系；通过观测各种生态因子、根系生物量、地上生物量、凋落物量等特征，阐明根系、凋落物的分解规律及其对土壤有机碳的贡献；土壤呼吸动态及其影响因素。取得以下结果：　　⑴2009～2010年，月气温最大值、最小值和月均温均呈单峰分布，最大和最小温度值分别出现在每年的7月份和1月份;月降水最小值均出现在8月份，2009年降水量较2010年稍多;6个主要生态系统的土壤pH、土壤容重、土壤含水量、土壤电导率等因子差异显著;耕种3年的小麦生态系统(WT)、耕种15年的小麦生态系统(WF)和弃耕地骆驼刺生态系统(AS)的pH值相似，范围为8.23～8.65，沙枣人工林生态系统(EA)、多枝柽柳自然生态系统(TR)和梭梭与琵琶柴自然生态系统(HR)的pH值相似，范围为9.32～9.37;耕种3年小麦生态系统(WT)、耕种15年小麦生态系统(WF)土壤容重分别为1.05 g· cm-3、1.15 g·cm-3;人工生态系统的土壤含水量为9.13～12.74％，自然生态系统的土壤含水量为5.57～8.80％;6个生态系统的土壤电导率为0.22～4.10 ms·cm-1。　　⑵两个琵琶柴群落和物种数均较少，群落1为8种，群落2为4种;群落1盖度为25％，群落2为35％;群落1和群落2地上平均生物量分别为100.20 g·m-2、140.25 g·m-2，平均细根生物量分别为35.92 g·m-2、105.13 g·m-2;生物多样性具有明显差异，且季节波动较大。土壤pH值、土壤含水量是影响群落1 Shannon指数、Pielou指数、Simpson指数的主导因子;pH值是影响群落2 Pielou指数的主导因子，电导率、土壤含水量是影响Simpson指数的主导因子。土壤pH、电导率是影响琵琶柴群落1细根生物量的主导因子，土壤pH值、土壤电导率和土壤含水量是影响群落2细根生物量的主导因子。pH值、土壤温度和土壤含水量是影响群落1地上生物量的主导因子，土壤容重是影响群落2地上生物量的主导因子。　　⑶耕种3年的小麦生态系统(WT)、耕种15年的小麦生态系统(WF)、弃耕地骆驼刺生态系统(AS)、沙枣人工林生态系统(EA)、多枝柽柳自然生态系统(TR)和梭梭与琵琶柴自然生态系统(HR)的土壤表层0～20cm深度的细根生物量分别占细根总生物量的82.13％、70.57％、70.11％、49.57％、43.18％、52.64％，土壤深层(50-60cm)细根生物量则仅占0.85％、0.93％、2.88％、4.67％、6.29％、4.47％;土壤深度分别可以解释人工和自然生态系统细根生物量97.9％～99.7％和97.2％～97.8％的变异;人工生态系统87.0％的细根分布于0～30cm土层;自然生态系统75.2％的细根分布于0～30cm土层。人工生态系统的细根生物量为186.24～1064.28 g·m-2，平均值为589.30 g·m-2;自然生态系统的细根生物量为57.96～166.10 g· m-2，平均细根生物量为105.72 g· m-2。人工生态系统WT、WF和EA的活细根生物量对总细根生物量的贡献分别为75.19％、76.99％、73.22％;自然生态系统AS、TR和HR的活细根生物量对总细根生物量的贡献分别为72.72％、69.99％、61.98％。5～8月，自然生态系统和人工生态系统活细根生物量增加了103.2％、177.2％，死细根生物量增加了93.2％、119.4％。细根分解存在三个明显的阶段，人工生态系统和自然生态系统的平均分解系数k值分别为0.0027和0.0020。当细根分解比例为50％和95％时，人工生态系统分别需要204.3天、1067.7天，自然生态系统需要299.7、1450天。人工生态系统和自然生态系统的细根年分解率分别为67.6％、56.2％。人工生态系统细根生产力较自然生态系统高约436.6％，细根周转速率低约22.9％。人工生态系统的年细根生产力为194.86～1204.42 g· m-2，平均为662.6 g·m-2·yr-1，细根周转速率为1.43～1.51times·yr-1，平均为1.47 times·yr-1。自然生态系统的年细根生产力为83.60～168.02 g·m-2，平均为123.48 g·m-2·yr-1，细根周转速率为1.69～1.98 times·yr-1，平均为1.81 times·yr-1。细根生物量、生产力、细根周转速率与月pH、土壤容重、土壤含水量和土壤电导率具有明显的相关性;在6个生态系统中，多数生态系统细根生物量和生产力的变异均可以由土壤含水量来解释;土壤电导率和土壤含水量是影响细根周转的主导因子，土壤容重和土壤电导率是影响年细根分解速率的主导因子。　　⑷在PA、AS、RS、TR、EA和HR等6个生态系统中，年凋落物量、凋落物残留量、地上生物量差异显著，年凋落物量为19.96～85.21 g·m-2，地面现存凋落物为21.06～226.06 g·m-2;地上生物量为102.65～1242.69 g·m-2;凋落物对土壤有机碳的补充为9.62～40.71g·m-2。6个生态系统的凋落物季节变化相似，8～10月的凋落物产量占全年凋落物量的58.22～80.14％。凋落物分解存在三个明显的阶段，在1年半的分解过程中，6个生态系统凋落物残留量呈右倾斜“(V)”型，冬季和次年春季（200天）凋落物分解量多在3.53～5.85％。凋落物分解系数值（k)为0.00032～0.00151，分解1年和5年，凋落物剩余比例分别为41.24～84.76％和4.55～53.13％。生长季中，除HR外，其它生态系统凋落物量与降水量和气温均呈较为显著的负相关;绝大多数土壤因子对凋落物的分解影响显著，土壤pH在PA、AS）、RS、EA等4个生态系统中起主导作用，呈正相关;土壤容重在TR、HR和EA中起主导作用，呈负相关。　　⑸不同生态系统的土壤呼吸差异显著，在土壤呼吸的所有影响因素中，土壤表面温度可以很好解释土壤呼吸的季节变化，而土壤含水量和土壤10cm深度温度对土壤呼吸的影响不显著。与自然生态系统相比，农业生态系统具有较低的温度敏感性(Q10)。因此，三工河流域典型盐碱土植物群落物种多样性低、植被分布稀疏、盖度小、生物量较低，人类活动和农业管理措施显著改变了土壤的理化性质。土壤水盐空间异质性是限制本区植物群落分布的主要原因;土壤因子的差异是造成不同生态系统细根差异的主要原因;凋落物产量和动态受气候和土壤因子的影响明显;不同生态系统的土壤呼吸差异显著，且农业生态系统具有较低的温度敏感性(Q10)。