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主要回答干旱区盐碱土有机碳的同化、转化过程与其在地下的存在形式与动态，地下有机碳向无机碳的转化过程及其控制因素等。

③干旱区盐碱土碳循环过程及其在全球碳循环中的地位与作用。

主要回答盐碱土碳汇功能的强度、属性与动态，以期最终确定干旱区盐碱土碳循环的全球意义。

围绕关键科学问题，设置以下主要研究内容：

1．盐碱土无机碳吸收的过程与机理及其和水盐运移的关系

作为只发生在盐碱土上，而不发生在其他类型土壤上的独特无机吸收现象，其发生过程与机理必然和盐碱土的基本属性（含盐、碱性等）密切相关。

而盐碱土的形成、演化是干旱区独特自然条件下水盐运移的结果。

因此，项目首要的基础工作，是研究盐碱土的类型与分布规模、水盐运移与盐碱土的形成演化的关系、积盐区的形成与调控；

以野外调查取样、控制实验、同位素示踪等手段，研究环境物理因素对盐碱土二氧化碳吸收的作用机制、盐碱土碳吸收的化学过程与机理、盐碱土类型和理化属性与碳吸收的关系，为估算全球盐碱土的无机吸收总量提供依据。

2．干旱区有机碳循环过程、驱动机制及其与无机碳吸收的关系

任何陆地有机碳循环的第一个环节都是绿色植物的碳同化，干旱区也不例外。

然而，干旱区恶劣的生存环境决定了这里的绿色植物具体独特的、使其自身碳同化效率最大化的生理生态机制。

由此，需要首先研究各类植物及其所构成的植被高效碳同化的实现途径，包括其对各类胁迫因子的响应与适应机制，以及由于这种响应与适应造成的个体与群落尺度上地上/地下生物量（有机碳储存）配比的变化；

在此基础上，研究地下有机碳的形成、各组分间转化、存储与消耗过程，包括地下有机碳的形成过程与时空动态特征、地下有机碳各组分的动态与其转化机制、地下有机碳的消耗及其与盐碱土无机碳吸收的关系。

3．亚欧内陆干旱区碳循环过程及其在全球碳循环中的作用

上述两项内容是从过程与机制上破解干旱区碳循环的全过程，但局限于有代表性地点的局地尺度。

为确认亚欧内陆干旱区在全球碳循环中的地位和作用，需要对上述研究结果进行尺度扩展。

为此，需要建立盐碱土有机与无机碳循环过程的多尺度遥感转换方法，进行区域尺度盐碱土碳循环过程的多尺度模拟，研究区域尺度有机与无机碳过程相互作用与耦合；

利用构建的区域尺度干旱区生态系统过程和碳循环过程DLEM模型，分析亚欧内陆干旱区碳循环过程及其对气候变化和人类活动的响应，评价碳的源汇效应；

结合未来气候变化情景，模拟和评估亚欧内陆干旱区有机无机碳变化的趋势；

确定过去、现在和将来亚欧内陆干旱区碳循环在全球碳循环中的地位与作用。

二、预期目标

1．总体目标

本项目的总体目标是：

阐明亚欧内陆干旱区盐碱土吸收与固定二氧化碳的机理，建立荒漠–绿洲复合体完整碳循环全新理论框架，重新认识干旱区碳循环在全球碳循环中的地位与作用，提出找寻全球迷失碳的新途径，为我国把握碳平衡国际谈判中的主导权提供全面科技支撑，为国家碳平衡战略和节能减排规划提供科学依据。

同时，通过本项目与欧盟和中亚国家科学家的共同研究，拓展我国上海合作组织及欧盟的科技合作，促进欧亚内陆区域经济与环境协调发展。

五年预期目标：

（1）研究荒漠–绿洲复合体水盐运移和盐渍化土地碳固持作用，定量确定环境因子对盐碱土二氧化碳吸收过程的影响以及迁移转化与储存方式，阐明盐碱土碳吸收的物理与化学过程，揭示荒漠–绿洲复合体水盐运移与无机碳循环的关系，破解盐碱土无机碳吸收的发生机理，在全球碳循环领域取得突破性进展。

（2）研究影响荒漠–绿洲复合体盐碱土碳吸收的生物过程，全面解读干旱区有机碳循环，解析复合体地下有机碳过程，阐明地下有机碳与盐碱土无机碳吸收的之间的相互作用关系，查明干旱区地下有机碳各组分（根系、有机质、微生物等）的规模、分布与转化关系，构建干旱区地下有机碳代谢过程与转化理论体系，实现干旱区地下有机碳库的准确计算，改变干旱区有机碳过程弱、储量低的传统观念。

（3）研究盐碱土碳吸收的地气界面过程，阐明荒漠–绿洲复合体碳循环地上、地下及大气之间的相互作用，揭示复合体各类植物与其构成的植被实现高效碳同化的分子机理，破解其生物量碳配比的变化的响应与适应机制，为干旱区系统增加土壤碳库，换取工业CO2减排，提高碳汇效率提供理论基础。

（4）在全面破解干旱区碳循环过程的基础上，建立盐碱土有机与无机碳循环过程的多尺度遥感转换方法，实现区域尺度有机与无机碳过程相互作用与耦合。

利用构建的区域尺度干旱区碳循环过程DLEM模型，准确估算亚欧内陆干旱区的碳库与碳汇功能，研究其碳源汇效应、碳循环过程及驱动机制，建立荒漠–绿洲复合体完整碳循环理论框架，揭示亚欧内陆干旱区无机碳和有机碳在全球碳循环中的重要作用，丰富与发展全球碳循环理论体系，为我国开展国际碳平衡谈判和进入世界碳市场提供科学支撑，并为我国节能减排规划做出重要贡献。

（5）建成“亚欧内陆干旱区国际合作研究样带”，使之成为研究干旱区碳循环与碳“黑洞效应”的天然实验室和国际合作基地，成为干旱区全球变化研究的平台。

（6）在实现以上研究目标的过程中，将系列成果发表于国际一流学术期刊，预计发表学术论文300篇，其中SCI收录学术论文100篇；

出版荒漠–绿洲复合体盐碱土碳过程及干旱区碳循环系列专著；

回答与国际学科前沿、国家重大需求相关的关键科学问题，提出重大碳循环及全球变化咨询报告2－3份。

（7）培养20-30名中青年学科带头人和学术骨干，形成具有重要国际影响的干旱区碳循环与全球变化研究创新团队；

培养80－100名博士研究生，为我国碳循环研究和西部发展提供科技人才支撑。

三、研究方案

1．总体思路

总体思路是：

以欧亚内陆干旱区荒漠–绿洲复合体为对象，以全球变化为背景，以解读碳“黑洞”现象为切入点，通过国际合作构建亚欧内陆干旱区碳循环与全球变化研究样带，从“区域、样带、站点”等层次，采用多尺度实验与融合技术，深入研究复合体盐碱土碳表观吸收与盐碱土演化过程、地表与地下有机碳过程、二氧化碳地气界面过程、碳同化过程之间的相互作用关系，揭示不同尺度下盐碱土二氧化碳固定机理，剖析复合体碳循环的多重耦合与互馈关系，阐明复合体无机碳、有机碳迁移转化规律，识别亚欧内陆干旱区在全球碳循环变化中的特殊地位，构建干旱区完整碳循环理论框架。

（如图1）

图1.盐碱土碳过程

2．技术路线

基于现代技术（包括大型控制实验、遥感、同位素、分子测定、显微技术以及网络等）与先进的科研平台（包括国家及省部重点实验室、国家野外台站网络等），集成一个适宜于本项目的开放的信息和技术平台，宏观和微观、野外试验与系统模拟研究相结合，采用不同尺度的遥感反演、地面和地下监测、样方调查、功能基因筛选测序定位等方法，从区域、样带、站点、实验室四个层次开展研究（如图2）。

图2.技术路线图

（1）在样带研究层次上：

以北纬45︒为中线，在东经53︒-95︒之间，依水分梯度设置“亚欧内陆干旱区样带（Euro-AsiaAridTransect,EAT）”。

EAT东西延伸约4500公里，南北幅度约为200公里（如图3）。

图3.样带布设图

该样带东起贺兰山，横穿河西走廊、准噶尔荒漠、巴尔喀什湖、咸海，西止于里海，具有鲜明的地域特色，是我国乃至世界样带研究的重要组成部分。

EAT由西向东呈水分梯度递减模式，涵盖亚洲中部干旱区主要盐碱土类型，分布有我国及中亚国家干旱区研究领域的主要野外实验监测台站，并着手联合建立中–哈－乌野外盐碱土实验站。

依托EAT研究平台，统一站点数据采集标准，整合野外站点观测数据，建立共享数据库。

进行盐碱土碳过程的对比分析和尺度转换，通过参数校正和遥感地面验证，建立亚欧内陆干旱区碳循环模型，用空间替代时间的方法，缩短认知区域碳循环问题的时间。

（2）在实验室研究层次上：

通过室内控制实验，测定CO2吸收强度、土壤化学属性等，揭示二氧化碳表观吸收的理化机制。

利用稳定同位素测定分析无机碳被固定的化学过程以及无机碳的迁移、转化与最终储存地和储存形式。

利用同位素测定及BIOLOG方法研究土壤微生物对地下有机碳和盐碱土二氧化碳吸收的影响。

利用室内植物形态与解剖实验，采用传统切片技术和高压冷冻干燥技术制片，研究荒漠植物高效碳固定的分子结构。

（3）在站点研究层次上：

依托野外观测试验站点，集成相关研究方法，开展以下研究工作：

①用Lysimeter实验模拟方法，研究水、盐在荒漠–绿洲复合体中的运移与转换规律，揭示无机碳吸收强度与水盐运移之间关系；

②通过跨站点和不同尺度试验和观测，测定盐碱土无机碳与地上植被部分的盖度、地上生物量、叶绿素含量以及植被地下部分分布格局、构型和有机碳量等生物指标，同时监测样地内年积温、降水、地下水位、土壤温湿度等环境要素，建立基于多参数的地上与地下有机碳和无机碳之间的函数关系，揭示无机碳和有机碳在不同尺度上的固定机制；

③利用定位观测、野外控制半控制实验等方法，应用涡度相关系统、小气候及能量平衡系统和植被群落光合蒸腾作用仪，结合现代传感技术和试验模拟技术，研究地表与地下、地表与大气之间碳过程，探讨二氧化碳、有机碳和无机碳在地气间的定量关系，分析干旱区环境因素对碳循环的影响，从而探讨荒漠生态系统碳循环过程及其源/汇功能。

（4）在区域研究层次上：

发展和建立跨尺度的干旱区碳循环模型，开展个体尺度、田间/群落尺度以及流域尺度研究的尺度转换与模拟。

在此基础上，通过监测网络与样带融合研究，估算区域尺度碳库动态以及源汇功能分析，定量揭示亚欧内陆干旱区荒漠–绿洲复合体碳循环对全球碳循环的影响和贡献，特别是阐明盐碱土碳吸收的作用。

3．创新点和特色

（1）主要创新点

●盐渍土碳吸收与无机碳汇功能的理论创新

发现与证明全球盐渍土这一巨大的无机碳汇功能区，揭示盐渍土和咸水与大气CO2之间的碳交换过程与机理。

●荒漠区地下有机碳汇功能的理论创新

揭示荒漠植被地下根系有机碳汇形成机理，系统诠释与拓展荒漠区有机碳库理论与方法。

●盐碱土碳循环与地下碳循环过程的集成方法创新

阐明盐碱土碳循环与地下碳循环之间相互作用关系，提出地上与地下碳交换的计算方法，创建干旱区地下有机碳分布的尺度放大方法。

（2）与同类研究相比的特色

研究对象的特色：

研究对象—亚欧内陆干旱区是国际上最典型的干旱区，盐渍土面积巨大、水盐运移过程强烈、地下生态过程复杂、气候变化与人类活动显著等四大特征，是探索“碳黑洞”的最佳实验室，是建立干旱区碳循环理论的首选区。

研究思路的特色：

抓住盐碱土固碳这一核心科学问题，将水盐运移与无机碳吸收、地下生态过程与有机碳汇功能、荒漠植被高效碳同化作用紧密联系起来，诠释荒漠－绿洲复合体巨大碳库的形成与转化机理。

预期成果的特色：

基于植被地下有机碳分配过程与盐碱土固碳研究成果，建立植根于亚欧内陆干旱区碳循环理论，实现在全球碳循环理论和生态系统理论上的创新。

服务目标的特色：

前沿研究与国家目标紧密结合，国内研究计划与欧盟计划相对接，以科技创新促进国家干旱区资源接续基地建设和碳谈判中的主动地位。

4．取得突破的可行性

选区意义重大、国际强烈关注。

选区盐碱土面积巨大类型众多、是研究盐碱土碳过程与发展干旱区碳循环理论的最佳天然实验室，亚欧干旱区的区域尺度碳循环研究还是一个空白区，本项目与欧盟国家的研究机构直接合作，共建国际“亚欧内陆干旱区样带”，使研究人员可以直接参与到全球碳循环研究的队列之中，同时可以融合欧盟在中亚干旱区咸海和里海流域进行的研究工作，形成亚欧干旱区的区域尺度碳循环研究的突破，使我国主导的亚欧干旱区碳循环以及国际研究样带在国际上产生重要影响。

通过本项目的研究，能够引领和联合欧盟科学家，整合在选取的研究资源，在亚欧内陆干旱区碳循环上取得重大突破。

学术思路清晰、技术路线合理。

将水盐过程、盐碱土无机碳过程、干旱区植物特殊碳固定作用的研究有机结合，按照“水盐运移过程–无机碳循环理论–地上地下有机无机碳转换––区域碳循环方法体系”的研究思路，构建切合亚欧内陆干旱区碳形成–储存–转换的循环过程与全球变化作用的研究方法体系，能够保证项目目标的全面实现。

大型研究设备齐备、野外实验条件良好。

我国和欧盟在亚欧内陆干旱区大量研究积累初步揭示了该区有机无机碳的某些重要特征和现象，为解决关键科学问题奠定了扎实的基础。

亚欧内陆干旱区特殊的碳循环理论创新的时机已经成熟，处于产生重大科学突破的前夜。

研究队伍精干、技术支撑强大。

国家科技计划项目的持续实施，造就了在干旱区研究具有深厚研究积累的西部团队。

本项目以完成上一轮973中国西部干旱区生态环境演变与调控项目的中青年骨干为主体，联合国内外碳循环研究力量，形成了团结合作、锐意创新的研究队伍；

在长期合作中，形成了以国家和部门重点实验室为依托、仪器装备配套、科研信息共享的网络化技术支撑体系。

项目依托部门和主要承担单位可提供高效率的管理与服务。

5．课题设置

课题1．荒漠–绿洲复合体盐碱土及水盐运移过程

本课题围绕“荒漠–绿洲复合体无机碳循环与水盐运移的关系”这一关键科学问题，重点研究荒漠–绿洲复合体中盐碱土的类型及不同类型的盐碱土在荒漠绿洲复合体中的空间分布规律，揭示不同类型盐碱土形成与转化的关系及盐分洗脱、聚积与运移过程的规律，通过研究典型流域的水盐水平输送和垂直运移过程，探讨积盐区形成、演化的影响因素及其调控机理,为估算亚欧内陆干旱区盐碱土碳库提供依据（如图4）。

图4.荒漠–绿洲复合体盐碱土及水盐运移过程研究路线图

研究内容：

（1）盐碱土类型及其分布

重点研究盐碱土的类型、特点及其分布规律。

以荒漠－绿洲复合体内典型流域为对象，结合对流域内不同区域的地质、地貌、气候、土壤条件和人类活动的调查，研究盐碱土的地理分布、形成过程、类型及其发生学特性；

全面、系统地考察盐碱土的类型、空间分布格局，研究不同盐碱度的土壤属性，分析不同类型盐碱土分布格局形成的主导因素，探讨盐碱土与植被、环境因子互作关系。

（2）水盐运移与盐碱土演化

野外定位定量监测典型区盐碱地的地表及地下水盐迁移动态和水热耦合特征，揭示典型区内不同断面水盐迁移规律；

通过人工控制实验，进一步分析水、盐、环境因子的耦合关系，跟踪盐碱土中水分下渗与盐分淋洗的动态规律、水分蒸散与盐分聚积耦合关系，建立不同土壤类型的水盐运移模型，研究水盐在不同类型盐碱土中垂直和水平方向的迁移规律和空间分布动态。

通过上述野外监测与控制实验相结合，揭示对不同类型盐碱土发生的生态学机制。

（3）积盐区的形成与调控

从荒漠-绿洲复合体盐分出路的视角，重点研究积盐区分布格局。

在对流域水盐水平输送、垂直运移规律和绿洲水盐运移精细过程认识的基础上，研究荒漠–绿洲复合体内盐分迁移与聚集的空间格局，系统调查积盐区类型和分布格局，考察水盐在荒漠、绿洲景观组分间运移的方向与数量特征，分析荒漠–绿洲复合体土壤积盐、脱盐过程及其变化趋势；

通过对荒漠积盐区的类型、大小和分布格局的监测分析，研究荒漠–绿洲复合体中积盐区形成的过程和导因，分析积盐区盐分积累结果对荒漠–绿洲复合体其它区域土地的洗盐、排盐的数量关系，探讨。

比较分析荒漠区和绿洲区水盐运移规律和盐分积聚机理的差异，进而探讨荒漠－绿洲复合体积盐区积盐区分布的调控途径和机理。

主要目标：

（1）查清荒漠－绿洲复合体盐碱土类型及其分布规律，

系统调查盐碱土类型、分布，完成荒漠－绿洲复合体内的盐碱土分布格局填图；

阐明荒漠－绿洲复合体背景下内陆河流域盐碱土时空分布的动态演变规律及影响其演变的主导因素；

认识不同类型盐碱土的理化属性，了解影响其属性的客观条件，揭示不同类型盐碱土与植被、环境因子和人类活动之间的生态互作关系和相互影响的机理。

（2）揭示盐碱土发生和演化机制

揭示影响盐碱土水盐垂直和水平运移规律，阐明水盐迁移规律在不同类型盐碱土之间的差异性，揭示不同类型盐碱土的成因异同性，弄清盐分洗脱、聚积与运移特征，提炼出不同盐碱土相互之间的转化规律。

（3）阐明荒漠-绿洲复合体积盐区分布格局形成的景观发生模型

分析流域水盐运移的数量、方向特征和积盐区分布、规模的时空动态，揭示其演变机理，阐明内陆干旱区积盐区动态规律；

揭示积盐区盐分积累结果对荒漠–绿洲复合体其它区域土地的洗盐、排盐的数量关系，探讨积盐区规模、分布格局的调控机理。

（4）成果发表与人才培养

在国内外重要刊物发表学术论文50篇以上，其中SCI收录学术论文20篇以上；

培养12-15名博士和硕士研究生。

承担单位：

石河子大学、中国农业大学

课题负责人：

王绍明

主要学术骨干：

李品芳、熊有才、PatrickWillems、李品芳

经费比例：

18%

课题2．干旱区盐碱土CO2表观吸收的物理与化学机制

本课题围绕项目中“无机碳循环与水盐运移的关系”这一关键科学问题，完成盐碱土无机碳吸收的过程与机理方面的研究任务。

该课题的基本科学假设是：

盐碱土的无机CO2吸收过程是与土壤盐渍化过程伴生的、正在进行中的现代土壤过程。

为验证该假设，我们首先必须确认这种过程会造成CO2的长时期被固定；

第二，确定被固定的碳的去向；

第三，确定这个过程在该区主要的类型盐碱土都发生。

在此基础上，估算该过程在全球盐碱土中固定碳的规模及其在全球碳循环中的作用与地位（如图5）。

图5.干旱区盐碱土CO2表观吸收的物理与化学机制研究路线图

（1）环境物理因素对二氧化碳表观吸收的作用机制

目前的结果显示盐碱土无机碳吸收强度随温度有日周期、年周期变化，并和土壤湿度呈负相关。

我们将以控制实验为主要手段，深入定量研究土壤湿度、大气温度、土壤温度、土/气温差对吸收过程的影响，并最终得到无机吸收强度和这些物理量的定量关系。

（2）二氧化碳表观吸收的化学过程研究

目前已经验证，在所有PH大于7的盐碱土上，这种吸收过程客观存在。

我们将以控制实验、同位素示踪、野外在线监测与室内分析相结合的方法，辨识在各类盐碱土中，这种无机吸收的化学过程：

包括吸收、迁移、转化与存储过程与最终生成物。

对无机碳的可能储存地：

如盐壳与积盐层、钙积层、地下水、地表水、盐湖、盐矿等等，大规模取样分析、确定其无机碳含量与存在方式。

（3）盐碱土类型和理化属性与碳吸收的关系

在各类盐碱土区进行定位实验与大规模取样分析，建立盐碱土类型、盐碱程度、理化属性等与CO2吸收强度的数量模型，为估算全球盐碱土的总吸收量提供依据。

该课题的研究目标是：

揭示荒漠盐碱土CO2表观吸收的发生机制，确定最终生成物即被固定的碳的去向，确定各类型盐碱土共性和差异与盐碱土理化属性和吸收强度的关系，测算在全球盐碱土区无机碳固定过程的规模，阐明该过程在全球碳循环中的地位与作用。

具体目标为：

（1）建立环境物理因素与盐碱土ＣＯ２表观吸收关系的数量关系模型

定量确定土壤湿度、大气温度、土壤温度、土/气温度与吸收过程的关系，并最终得到无机吸收强度和这些物理量的数量关系模型。

（2）揭示二氧化碳表观吸收的化学过程与机理

揭示在各类盐碱土中，这种无机吸收发生的完整化学过程：

包括吸收、迁移转化、最终储存方式与储存地点。

（3）阐明各类量盐碱土理化属性与碳吸收的数量关系

在各类盐碱土上、建立盐碱程度与其它理化属性与CO2吸收强度的数量关系模型，为估算全球各类盐碱土的年总无机吸收量奠定基础。

预期在完成科学目标的同时，发表高水平SCI论文16篇，国内学报级论文20篇；

使项目骨干在项目执行中得到长足进步，并培养博士生8-12人，与欧盟科学家联合培养博士生2-4人。

中国科学院新疆生态与地理研究所、德国卡塞尔大学

李彦、BernardLudwig

B.Ludwig、穆桂金、周华荣

19%

课题3．干旱区地下有机碳过程及其与无机碳吸收的关系

本课题围绕“干旱区地下有机碳过程及其与无机碳吸收的关系”这一关键科学问题，采用野外调查、定位连续观察、野外与室内控制实验等方法,开展干旱区地下有机碳分布及其各组分形成转化规律的研究，分析地下有机碳对干旱区典型盐碱土无机碳吸收的影响，为准确估算亚欧内陆干旱区有机碳固持提供依据（如图6）。

图6.干旱区地下有机碳过程及其与无机碳吸收的关系研究路线图

（1）地下有机碳时空分布与形成过程

研究干旱区典型土壤地下有机碳的主要类型与组成特征，重点研究干旱区典型盐碱土地下有机碳，包括根系有机碳、土壤有机碳、土壤微生物碳等在地下不同层次的季节动态与空间分布；

分析地下有机碳对温度、水分、土地利用模式与时间等要素变化的响应机制，确定干旱区地下有机碳规模与变化规律；

基于干旱区典型盐碱土地表凋落物形成、分解，根系形成、衰老、死亡和分解过程，微生物群落形成和动态的深入研究，阐明干旱区地下有机碳的形成过程及其对环境要素的响应与适应机理。

（2）地下有机碳各组分动态变化与转化机制

研究地下有机碳的主要载体根系、土壤微生物及土壤有机质之间的相互作用。

分析根系有机碳在根系组织构建、呼吸作用维持、有机物溢泌、死亡等方面的转化过程，揭示根系衰老和周转在土壤有机碳固持及土壤微生物碳形成中的作用；

通过土壤呼吸作用的深入研究，揭示根系有机碳、土壤有机碳及土壤微生物碳通过呼吸作用向无机碳的转化过程，阐明干旱区盐碱土碳的源汇关系；

分析温度、水分、土壤有机碳、根系有机碳对土壤呼吸的影响，区分根系有机碳与土壤微生物碳对土壤无机碳释放的贡献，并阐明其主要影响因素。

（3）地下有机碳与盐碱土无机碳吸收的关系

研究根系不同类型、地下资源利用方式、数量与周转速率，土壤微生物群落多样性、活性、数量，土壤有机质的类型与数量对土壤结构、组成与功能的影响，特别是对盐碱土无机碳吸收具有重要作用的土壤孔隙度、土壤盐碱物质组成与强度的影响，阐明地下有机碳与盐碱土无机碳吸收的关系；

研究不同类型盐碱土对土壤微生物群落多样性与呼吸释碳功能的影响，结合根系呼吸的分析，阐明土壤CO2的分布动态，为分析盐碱土吸收无机碳的CO2来源提供依据。

课题总体目标为：

阐明干旱区地下有机碳各组分规模、分布、转化关系，分析干旱区地下有机碳过程及其与无机碳吸收的关系，构建干旱区地下有机碳代谢过程研究理论体系，实现干旱区地下有机碳库的准确计算，为我国碳排放国际谈判提供基础数据。

（1）阐明干旱区地下有机碳分布、规模及其影响因素

探讨干旱区地下有机碳主要组分根系、土壤有机碳、土壤微生物碳的季节与空间分布，阐明地下有机碳对温度、水分、土地利用等要素变化的响应机制，揭示地下有机碳在干旱区碳汇中的地位与作用。

（2）揭示干旱区地下有机碳的转化规律

解析温度、水分、根系有机碳、土壤微生物对地下有机碳各组分转化的影响机制，揭示地下有机碳通过呼吸作用向无机碳的转化过程，定量区分根系有机碳与土壤微生物碳对土壤无机碳释放的贡献，