过去150年来，由于化石燃料燃烧、化肥的生产与使用以及畜牧业的快速发展等人类活动导致全球大气氮沉降增加了3倍，超过了陆地生态系统自然氮固定的数量。陆地生态系统生产力和碳固定普遍受到氮素的限制，大气氮沉降显著增加势必影响陆地生态系统碳氮循环过程，进而改变陆地生态系统碳收支平衡。森林是陆地生态系统的主体，土壤碳储量含量巨大，对外源性氮素输入响应敏感，支配着区域生态系统碳平衡的评估。中国已成为全球三大沉降集中区之一，过去有关生态系统对增氮的响应研究多集中在经济发达的亚热带地区，对干扰较小的北方森林关注较少;而且，国内大多数氮沉降模拟控制试验研究多为单一氮肥，没有区分氮素类型影响的差异。本研究以中国东部南北样带(NSTEC)三个森林群区（北方森林、温带森林和亚热带森林）7个代表性的森林类型为研究对象，利用静态箱-气相色谱、氯仿熏蒸和Biolog平板技术测定了土壤异养呼吸(Rh)、溶解性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)和微生物群落水平生理剖面(CLPPs)，探讨底物有效性与微生物碳源利用之间的联系。另外，以大兴安岭北方森林为研究对象，构建3类型(NH4Cl、KNO3和NH4NO3)、4水平（0，10，20，40 kgN ha-1yr-1）的增氮控制试验，利用静态箱-气相色谱法测定土壤CO2、CH4、N2O通量，同时测定土壤温度、水分、pH和溶解性碳氮含量，探讨土壤碳氮通量对氮素形态和剂量的响应及其主控因子。　　研究结果表明:(1)亚热带森林和寒温带森林土壤Rh显著高于暖温带森林，而温带森林土壤底物有效性、微生物碳源利用活性和功能多样性显著高于亚热带森林。暖温带森林和寒温带针叶林土壤微生物主要代谢高能量底物，而亚热带森林土壤微生物对各种底物的利用比较均衡。此外，土壤Rh与土壤活性碳含量、总代谢活性、底物利用强度呈显著负相关，说明土壤微生物对底物利用和固持增加会导致土壤CO2排放降低。(2)施氮不改变北方森林土壤温度和水分;施氮倾向于导致土壤酸化，施加高剂量NH4NO3土壤酸化最明显;施加中高剂量NH4NO3显著增加凋落物层和矿质层土壤DOC含量;施氮倾向于增加凋落物层土壤NH4+-N、TDN含量，铵态氮肥效果大于硝态氮肥，但没有显著改变凋落物层土壤NO3--N、DON含量;施氮显著增加矿质层土壤NO3--N含量，中氮和高氮处理显著降低矿质层土壤DON含量。(3)施氮显著抑制北方森林土壤CH4吸收，促进土壤N2O排放，对土壤CO2通量无显著影响，说明土壤碳氮气体通量对增氮的响应由第一阶段（促进）过渡到第二阶段（不变）。施加NH4NO3肥对土壤CH4吸收的抑制效应和对N2O通量的促进效应较NH4Cl、KNO3肥更强，说明NH4+与NO3-对土壤碳氮气体通量具有协同效应。另外，土壤碳通量主要受温度驱动，土壤NO3--N是重要的调节因子。研究结果一定程度上阐明了土壤碳氮气体通量对底物有效性和外源性氮素输入的响应规律，加深了土壤碳氮交互作用的理解。