在全球变化背景下，阐明土壤有机碳的来源、转化、去向及截获和稳定机制是评价土壤生态系统固碳潜力的核心和关键。虽然土壤有机碳的平衡和特性还取决于收获后作物残体的归还，但作物生长期间光合产物向地下部分的输入及其对土壤有机碳活性、功能及产-失平衡的影响对评价土壤碳库的源汇功能更为重要。植物光合碳是陆地和大气碳循环的驱动力，光合作用固定的CO2是碳循环的重要组成部分，是土壤有机碳的重要来源。为探讨光合碳在作物不同组织的富集特征及其向土壤有机质及关键组分的转化动态和分配特性，本试验以13CO2连续供给小麦生长，利用色谱/质谱（或同位素比例质谱）技术跟踪13C在土壤-作物系统的分配及其向土壤有机质转化和富集动态。研究结果表明，光合碳在小麦植株的富集与分配具有明显的时间分异性和器官特异性。作物收获后，小麦籽实中13C富集程度最高。标记期间（抽穗→成熟期）光合碳来源的土壤有机碳约占土壤有机碳总量的0.18％，且在灌浆期向土壤有机碳的转化显著高于孕穗期。进一步通过对土壤有机化合物新（标记）老（非标记）部分的区分，发现灌浆后植物在光合作用过程中合成的糖和氨基酸主要向籽粒转运，13C-中性糖和13C-氨基酸主要向粒中富集，土壤中中性糖和氨基酸含量约为小麦根系的0.3-0.4％，经过一个生长季通过根系转运到土壤中的13C-中性糖和13C-氨基酸很少，利用色谱-质谱技术尚无法准确检测。研究结果首次定量研究了作物光合碳在作物中的分配及向土壤有机质的转化动态，为进一步研究CO2浓度升高对土壤-植物系统碳转化和碳收支的影响奠定了基础。