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全球气候变暖和氮沉降已成为当今世界重大的环境问题。根据气候模型预测，气候变暖仍将继续和扩大，而全球氮沉降量也在日益增加。这种气温的升高和氮素的增加将直接或间接地影响到土壤氮循环过程，并极显著地影响着陆地生态系统碳循环及其对气候变化的反馈。
本研究以川西亚高山云杉林下土壤为研究对象，采用红外辐射器模拟增温和外施NI-14N03氮肥的方法，从土壤N素转化关键过程、土壤理化特性、土壤呼吸、以及植物氮素吸收与分配等方面探讨增温和施氮对亚高山针叶林土壤N素转化及养分有效性的生态学效应。具体研究结果如下：
1.本研究中，红外加热器提高了月平均空气温度，增温样地(13.44℃)比对照样地(11.58℃)提高1.86℃。夏季气温增幅(2.32℃)高于冬季(1.56℃)。增温样地空气相对湿度较对照样地降低了9.14％。夏季空气相对湿度差异(10.60%)高于冬季(6.73%)。红外加热器还提高了0-15 cm各层土壤温度，分别比对照样地提高3.77℃、3.76℃、3.38℃、2.42℃。冬季土壤温度增幅大于夏季。增温还使得冬季土温表现出随土壤深度增加而降低，并且显著增加了全年各层土壤温度差异。
2.增温对土壤pH值、有机C含量、全N量和土壤C/N比均无显著性影响。施氮使得土壤pH显著降低8.1%，对土壤表现出明显的酸化作用，施氮使得土壤全N量增加3.6%，导致土壤C/N比降低。增温和施氮联合处理对土壤酸化效应最为明显，其下降幅度达到11.9%；二者联合处理使土壤全N量显著增加了4.9%，土壤C/N比则与不同季节下土壤有机C含量密切相关。土壤pH值、土壤有机C含量均呈现出秋冬季高于春夏季的季节变化动态。
3.增温对土壤NH4+-N量无显著影响，显著增加了土壤的N03--N含量。施氮、增温与施氮联合处理均显著增加了土壤NH4+-N量和N03--N含量。土壤N03--N含量有明显的季节变化趋势，生长季显著高于非生长季。增温和施氮对土壤微生物生物量C含量无显著影响，而增温使得土壤微生物生物量N含量平均降低了12.0%，施氮处理则使其平均增加了17.2%。增温和施氮导致土壤微生物生物量C/N比降低，但均随着处理时间延长，降低的幅度逐渐减弱。
4.增温显著提高了土壤总硝化速率，同时促进了土壤反硝化作用和N20排放。施氮使得土壤净氨化速率提高34.8%，而对土壤净硝化作用和净矿化作用的影响则随着处理时间的延长逐渐表现出抑制效应。施氮还抑制了土壤总硝化作用，而显著促进了反硝化作用和N20排放，平均提高59%。增温和施氮联合处理对土壤氮素转换过程表现显著交互作用，影响趋势与施氮处理相一致。
5.在季节动态上，土壤氨化作用、反硝化作用和N20排放均呈现出在7月达到最大值，而土壤总硝化作用季节变化不规律。土壤净矿化作用和总硝化作用偏向于适应于中性或弱碱性土壤。土壤反硝化作用和N20排放在酸性的土壤中更强。
6.增温和施氮改变了云杉生物量分配模式。总体而言，增温和施氮均降低了云杉对根部生物量的投入比例，而增温主要用于促进叶片生长，施氮则主要用于促进茎部生长，增温和施氮联合处理下则同时提高向叶片和茎部的两方面投入比例。增温和施氮均显著提高了云杉茎部有机C含量，叶片的有机C含量则有所下降。施氮使得云杉根、茎、叶各组分中的全N量，分别增加了20.1%、18.7%和23.4%，而增温则对云杉各组分中的全N量无显著影响。增温和施氮均显著降低了云杉叶片C/N，提高了云杉茎部C/N，而对云杉根部C/N无显著影响。