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近几十年来，化石燃料燃烧、化肥使用和畜牧业发展等人类活动导致全球大气氮沉降量成比例增加，中国区域增加尤为明显。由于生态系统碳氮循环过程的紧密耦合，大气氮沉降增加势必会引起陆地生态系统碳循环诸多过程发生变化，进而改变了陆地生态系统的碳固定功能。土壤碳储量动态是陆地生态系统碳平衡研究的关键环节，有关自然生态系统土壤有机碳组成、周转和排放过程对增氮的响应研究存在严重分歧，说明氮素对生态系统碳循环关键过程的调控机制至今尚未明晰。 青藏高原高寒草甸是典型受氮限制的生态系统，植物和土壤微生物长期适应贫氮的环境，长期缓慢的氮沉降输入将会改变这种脆弱生态系统的碳循环过程、结构和功能。本文以青藏高原海北高寒草甸生态系统为研究对象，构建多形态、低剂量的增氮控制实验，设置NH4Cl、KNO3和NH4(SO4)2三种氮肥和对照(Control，0kgNha-1yr-1)、低氮(Low-N，10kgNha-1yr-1)、中氮(Medium-N，20kgYha-1yr-1)、高氮(High-N，40kgNha-1yr-1)四种水平的氮肥处理，每种氮肥处理设置3个重复，共36个样方。每周利用静态箱-气相色谱法测定土壤CO2排放通量，并同时测定土壤温度和含水量。每月中旬采集土壤样品，测定土壤无机氮(NH4+和NO3-)、土壤溶解性碳(DOC和DIC)、土壤不同粒径有机碳(POC和MOC)含量。另外，在每月月末测定地上生物量以及土壤pH等其它土壤属性。据此，探讨海北高寒草甸土壤有机碳组成、土壤CO2排放通量对氮素形态和剂量的响应特征，阐明不同施氮水平下海北高寒草甸土壤CO2排放的主控因子。研究结果表明： 1、自然状态下，海北高寒草甸0～30cm层土壤DOC和DIC的平均含量分别为179.24mgkg-1和175.93mgkg-1。土壤DOC含量随着土壤深度的增加显著降低，而土壤DIC含量随着土壤深度的增加有增加的趋势。低氮处理增加土壤DOC含量，而中、高氮处理降低土壤DOC含量，其中中氮处理的抑制效应显著；另外，铵态氮肥的促进或抑制效应大于硝态氮肥。土壤DIC含量对施氮的响应与DOC基本相似，但统计学上差异不显著。 2、自然状态下，海北高寒草甸土壤POM和MOM分别占SOM的38％和62％(重量百分比)。考虑不同组分的碳浓度后，土壤POC(CPOC+FPOC)含量占总SOC含量的53.71％～71.66％，平均为64.29％0研究表明青藏高原海北高寒草甸土壤有机碳稳定性较差，易受环境条件变化的影响。 3、青藏高原海北高寒草甸土壤POC含量随土壤深度增加急剧下降，季节变化明显，施氮水平显著改变了土壤CPOC、FPOC和MOC含量，而施氮类型的影响不显著。不同月份土壤POC和MOC含量对增氮的响应不同，反映了SOC组分对增氮响应的时间异质性。在生长旺季，施氮倾向于增加表层土壤POC含量，而在生长季初期和末期恰好相反。土壤MOC含量对增氮的响应不敏感。另外，施氮水平显著降低表层土壤：POC/MOC比例，SOC稳定性增加。 4、SOM各组分中δ13C值随着土壤深度的增加而增加，CPOM、FPOM、MOM的δ13C平均值分别为-25.26‰、-25.01￡和-23.88‰。CPOM和FPOM中δ13C值对施氮的响应一致，即低氮处理降低了δ13C值，而中氮和高氮处理增加其δ13C值，其中中氮处理与对照之间差异显著；另外，铵态氮肥对粗、细POMδ13C值的影响较硝态氮肥更加敏感，但效应相同；不同施氮处理下MOM中δ13C值无显著性差异。 5、施氮未改变土壤温度和pH值，但显著改变土壤体积含水量；施氮显著增加地上生物量；高氮水平下显著增加土壤NO3--N含量，中氮水平下显著增加NH4+-N含量。短期内海北高寒草甸土壤CO2排放对外源性氮输入响应敏感，低氮抑制而中、高氮促进土壤CO2排放。土壤CO2通量主要受土壤温度驱动，其次是土壤含水量、地上生物量、土壤DOC含量、土壤NH4+-N含量。 总之，受氮限制的青藏高原海北高寒草甸生态系统土壤有机碳动态和碳排放过程对大气氮沉降增加的响应十分敏感。短期内施氮即可改变土壤有机碳活性和惰性组分的比例，增加残留土壤有机质的稳定性。同时，施氮倾向于导致土壤无机氮累积，增加植物生物量，促进土壤CO2排放。