森林生态系统是重要的陆地碳库,储存着全球陆地73%的土壤碳和71%的植被碳,因此森林生态系统碳的周转与存留深刻的影响全球碳循环。在气候变化背景下,开展乔木光合碳在植物-土壤中分配的研究,对进一步加深对森林生态系统固碳能力的理解有重要意义;枯落物分解是森林土壤有机碳的主要来源,微生物在枯落物分解过程中起着关键作用,阐明该过程中微生物对土壤有机碳形成的作用机制对研究土壤有机碳的周转和存留、预测全球气候变化意义重大。本研究以黄土高原子午岭建群种山杨和辽东栎为研究对象,运用13C脉冲标记法原位标记山杨和辽东栎,研究光合碳在植物-土壤系统的分配。将标记后的叶片进行室内分解试验,分析土壤有机碳转化过程、微生物周转,结合分子生物学(13C-PLFA和13C-氨基糖)技术,揭示山杨和辽东栎叶片分解过程中以微生物介导的土壤有机碳形成过程。取得的主要研究结果如下:1.杨和辽东栎年均净根际沉积碳估量分别为4.2和28 g C m-2。标记完成后,山杨和辽东栎叶片δ13C值分别为568‰和1037‰,并随着光合碳运输时间逐渐降低。随着光合碳的运输,山杨和辽东栎叶片13C分配比例逐渐降低,茎、根系和土壤中13C分配比例逐渐增大;山杨和辽东栎土壤有机碳中富集的光合碳绝对含量呈现先增大后减小的变化趋势。2.随着标记后的叶片分解,山杨土壤有机碳中富集的叶片碳波动性增大,辽东栎土壤有机碳中富集的叶片碳先增大后降低。山杨和辽东栎分解叶片中的13C随着叶片分解时间呈对数形式下降。随着标记后的叶片分解,山杨、辽东栎土壤有机碳和腐殖质碳以及山杨土壤微生物生物量碳中富集的叶片碳波动性增大;辽东栎土壤微生物生物量碳及溶解性有机碳中富集的叶片碳先急剧增大后逐渐降低。分解试验结束时,辽东栎土壤有机碳中13C含量高于山杨。3.山杨和辽东栎叶片分解对土壤有机碳的矿化均产生正激发效应,且随着叶片分解先增大后减小。随着叶片分解,山杨和辽东栎土壤矿化作用均先增大后减小,均高于未放置叶片的对照,且山杨土壤矿化作用高于辽东栎土壤;土壤矿化产生的CO2来源于叶片的比例均先增大后稳定在45%。叶片残留量显著影响土壤有机碳矿化速率和矿化作用产生的CO2来源于叶片的比例。4.山杨土壤微生物残体碳主要来源于微生物对叶片难分解物质的利用,辽东栎土壤微生物残体碳主要来源于土壤微生物对叶片易分解物质的利用。叶片分解前期,山杨土壤微生物以革兰氏阳性菌为主,到分解后期真菌和细菌群落活性均增大,而辽东栎叶片分解期间,土壤微生物主要以细菌为主;山杨和辽东栎总微生物残体碳中13C含量变化范围分别为24.6～40.5 mg kg-1和38.0～51.2 mg kg-1;就土壤微生物总残体碳中13C含量而言,山杨在叶片分解后期较高,而辽东栎在叶片分解前期较高。随着叶片分解,山杨土壤与碳转化相关的胞外酶活性逐渐增大,与氮和磷转化相关的胞外酶活性先增大后减小;辽东栎土壤与碳、氮和磷转化相关的胞外酶活性均随着叶片分解先增大后减小。山杨和辽东栎土壤微生物均受碳和氮共同限制,辽东栎土壤微生物在叶片分解后期还受磷限制,且土壤微生物生物量碳氮磷均处于内稳态。山杨和辽东栎土壤与碳转化相关的胞外酶活性以及与碳和受限元素转化相关的胞外酶活性比值是影响土壤磷脂脂肪酸中13C含量的显著因素。5.辽东栎土壤微生物富集的叶片分解来源碳高于山杨。山杨和辽东栎土壤磷脂脂肪酸碳富集的13C分别占土壤有机碳富集的13C的0.006‰～0.027‰和0.01‰～0.06‰;微生物残体碳富集的13C分别占土壤有机碳富集的13C的2.72%～4.19%和2.65%～20.08%。山杨叶片分解过程以及辽东栎叶片分解前期,土壤有机碳形成效率与微生物富集的13C变化规律基本一致;辽东栎叶片分解后期,土壤有机碳形成效率急剧增大但是微生物中富集的13C不再增加,且此时土壤中富集的叶片难分解物质高于山杨。结构方程模型结果显示:叶片分解过程中,山杨（叶片C:N较高）土壤有机碳及土壤C:N、辽东栎（叶片C:N较低）叶片残留量和叶片中13C含量分别是是影响土壤微生物的作用机制的主要因素。山杨和辽东栎叶片分解过程中,土壤有机碳的形成是以“碳泵”理论模型为主导的过程;同时,辽东栎叶片分解前期是以DOC-微生物过程、后期主要以物理搬运为主推动土壤有机碳的形成,符合“植物残体逐级分解”模型的理论。