一般认为,土壤碳库的变化主要取决于植被碳归还和土壤有机质分解两个过程,忽视植物细根凋落物残体作为土壤稳定碳的阶段及其蓄积效应将可能极大的低估其对土壤固碳作用的影响。高寒沙地由于脆弱敏感的生态环境特点,使其成为我国受荒漠化危害相对严重的区域之一。而大量实践证明植被恢复是退化土地生态修复的重要途径,且处于恢复中的退化和沙化土壤通常拥有巨大的固碳潜力。但植被恢复后的人工林固碳能力尚未得到系统研究,特别是细根在植被恢复区土壤固碳中的作用尚不清楚。本文以共和盆地不同生长阶段（中间锦鸡儿Caragana intermedia:5a幼龄期,12a中龄前期,18a中龄后期,32a成熟期）和不同栽植模式（5a中间锦鸡儿纯林、乌柳Salix cheilophila纯林和中间锦鸡儿乌柳混交林）的典型人工灌木林为研究对象,利用土壤芯法、微根管法和埋袋法测定各人工林植被细根的生物量密度、周转率和分解过程,估算其凋落物蓄积效应,并结合林地土壤碳储量和土壤异养呼吸速率分析植物细根的固碳作用及其对土壤碳库的影响。研究结果表明:（1）中间锦鸡儿人工林的细根生物量密度整体随林龄增大而增大,并在成熟期阶段发生了“自疏”现象;细根分布均呈浅根型特征,即50%以上集中于0—45cm土层,而细根分布特征对沙区土壤水分格局的适应性则随林龄增大而提高,在成熟期达到完全一致;人工林随着林龄的增大逐渐提高在深层土壤的周转速率,其中幼龄期和中龄前期在表层土壤（0—30cm）的周转率较高,中龄后期和成熟期在深层（60—120cm）较高;而植被对土壤水的利用策略则同时受细根的分布和周转特征影响,表现为在无自然降水补给时主要利用细根周转较高的土层水分,在降水后则主要利用表层土壤水。（2）中间锦鸡儿人工林的细根凋落物具有显著的蓄积效应,主要受细根生物量密度和年际凋落量的影响;细根分解初期较快而后期慢（分解95%约需要5.74a—11.85a）,分解过程中伴随有不同程度的碳富集现象;同时,细根的固碳作用随恢复期增长而提高,且可以影响林地土壤碳储量的时空格局,并提高深层土壤的固碳潜力。表现为:恢复期越长的人工林其土壤碳储量越大,且均呈表层土壤的碳储量较高,而深层土壤的固碳潜力较大。（3）各人工林的土壤含水量都处于较低水平(Q10<2)。中间锦鸡儿的土壤碳释放速率呈:幼龄期>中龄前期>成熟期>中龄后期,且同时受土壤碳库和环境因子的影响。在土壤碳库方面主要与林地表层土壤碳储量（负相关）和深层细根凋落物分解（正相关）相关;在环境因子方面主要受土壤水热条件和自然降雨的影响,表现为:在无自然降雨干扰时主要受上层（0—60cm）土壤温度影响;降雨时受土壤含水量的影响较大,温度敏感性显著升高,并对深层土壤温度的敏感性较强;自然降雨过程对土壤碳释放具有抑制作用,但降雨结束次日会使碳释放速率显著升高（可持续约2—5d）,不利于细根和土壤的固碳作用。（4）混交林的土壤固碳能力和对沙区土壤水分格局的适应性都优于纯林,林内两种植物的细根均表现出趋同的生长策略（生物量密度、空间分布、周转率等）,并形成了不同的土壤资源利用层,其细根分布特征在幼龄期即与林地土壤水分格局完全一致;各栽植模式人工林的细根凋落物都存在明显的蓄积效应,其对土壤碳储量的贡献率随恢复期增长而提高,且均呈表层土壤（0—30cm）的固碳量较大;各人工林的土壤碳释放速率表现为:中间锦鸡儿纯林>混交林>乌柳纯林,主要与林地表层土壤的碳储量（负相关）和细根分解（正相关）相关;自然降雨会促进林地的土壤碳释放速率,不利于细根和土壤的固碳作用。本文系统全面的研究了共和盆地不同生长阶段和不同栽植模式人工灌木林的细根特征（空间分布、周转率和分解）及其固碳作用,并深入分析了细根固碳作用与林地土壤碳库的关系,明确了植物细根对高寒沙地土壤固碳的贡献。结果表明,人工林的细根凋落物具有显著的蓄积效应,其固碳作用可以影响林地土壤碳库的时空格局和固碳潜力,而自然降雨会促进细根凋落物和土壤碳库的分解,不利于碳储存。同时,混交模式和长期恢复有利于提高人工灌木林的环境适应性和固碳能力。