全球气候改变正在改变着冬季雪被厚度，从而可能会影响土壤呼吸。雪被作为绝热层，可以通过改变土壤温度，影响土壤微生物活性，从而影响土壤呼吸。许多研究都是在高纬度、高海拔地区，而对于温带地区研究较少。温带地区落叶松和油松人工林是重要的碳汇，尤其是在中国。由于人工林植被类型单一，生物多样性小的特点，为研究单一物种对森林碳循环的影响提供良好平台。此外，全球气候改变还会导致冻融循环格局改变，这会改变土壤物理、化学和生物学性质，从而可能会影响陆地生态系统碳、氮循环。然而，原位研究冻融循环对土壤呼吸的影响较少和土壤氮转化及氮循环过程对不同冻融循环格局会产生怎样响应，尚不清楚。本论文(1):采用人为雪被厚度处理方法:50％雪被减少(处理后雪被平均厚度为3.1±0.7cm)，对照(雪被平均厚度为6.3±0.7cm)，50％雪被增加（处理后雪被平均厚度为9.6±1.5cm），探究中温带落叶松人工林（大陆性气候，冬季较干燥）雪被厚度变化对冬季土壤呼吸和微生物群落的影响;(2)以落叶松和油松人工林为研究对象，探究两种林型在有相似气候条件和基本土壤特性背景下，不同的微生物特性和冬季土壤呼吸;(3)以落叶松和油松人工林为研究对象，原位探究两种林型下，冻融循环对土壤呼吸的影响及其作用机理和从63篇文章中收集到了1519个观察数据，整合分析了关于陆地生态系统氮转化及氮循环相关的17个变量对冻融循环的响应。主要结果如下:　　(1)落叶松人工林冬季土壤呼吸速率变化范围为0.09～0.84μmol m-2s-1，平均值为0.32±0.07μmol m-2s-1。在2014年12月11日至2015年3月21日期间，减雪处理，对照和增雪处理累积冬季土壤呼吸量分别为27.3±1.1g C m-2，26.5±2.1g Cm-2和29.5±1.3g C m-2，占年土壤呼吸总量的百分数分别为5.7±0.2％，5.5±0.3％和5.8±0.1％。根据本实验一年观测结果表明:尽管减雪处理能够降低土壤温度，但是土壤微生物量和土壤呼吸均没有发生显著改变，表明土壤微生物能够适应低于-1℃的低温条件。相反的，增雪处理能够显著增加土壤温度，土壤微生物量和土壤呼吸。在增雪处理下，微生物群落结构(F/B，真菌细菌比)发生改变、土壤酶活性（β-葡萄糖苷酶）增加。然而在雪被处理第14天，增雪小区和对照小区之间土壤温度不再有差异，增雪造成的微生物和酶的变化也随之消失。这些结果表明，土壤微生物群落和酶活性对改变的土壤温度响应迅速，土壤呼吸对增雪处理的响应是短暂的。因此，雪被厚度改变并没有影响累积土壤CO2排放。本实验表明，本研究地区，冬季土壤呼吸速率一般较低，由于雪层厚度相对较低，雪被处理对土壤CO2排放、土壤温度（冬季土壤CO2排放的决定因素）和土壤微生物量影响较小。　　(2)油松林平均冬季土壤CO2排放速率(0.45μmol m-2s-1)和累积冬季土壤CO2排放(46.39g C m-2)均显著高于落叶松林（平均和累积冬季土壤CO2排放分别为0.25μmol m-2s-1和25.92g C m-2）。雪被厚度和无机氮并不能解释两种林型的冬季土壤呼吸差异。油松林比落叶松林具有较高的土壤微生物量、真菌丰度、F/B（真菌细菌比）和土壤胞外酶活性，这可能导致了油松林比落叶松林有较高的冬季土壤呼吸。本研究结果表明，凋落物层热隔绝效应对冬季土壤呼吸是重要的，尤其当雪被覆盖深度小于30cm时。土壤微生物对冬季土壤呼吸作用的影响不容忽视，为更好地估测不同森林生态系统中碳收支，土壤微生物这个因子应该得到重视。尽管在油松林冬季土壤呼吸较高，但土壤有机碳含量也较高，表明其碳固存能力高于落叶松林。　　(3)原位观测两种林型下土壤呼吸的结果显示，冬末出现两次冻融循环，并在两次土壤融化期土壤呼吸均出现峰值。相比与冻结期，融化期土壤呼吸速率显著提高1.54-3.95倍;第一次冻融循环期间土壤呼吸出现峰值的原因可能是土壤微生物量增加导致的，而第二次可能是微生物的死亡为活着微生物提供养分，提高土壤酶活性，增加微生物呼吸作用，产生的CO2气体在冻结期被暂时冰封，融化期被物理释放出来。全球研究的整合分析表明，在冻融循环处理下，土壤铵态氮、硝态氮、硝态氮淋洗以及N2O排放均显著增加，增幅分别为18.5％、18.3％、66.9％和144.9％;土壤总氮和微生物量氮均显著减少，减幅分别为26.2％和4.7％;而净氮矿化速率和硝化速率并没有改变。与高山和北极苔原生态系统相比，温带和农田生态系统对冻融循环响应较高，主要是因为在温带和农田生态系统中具有较高的土壤养分含量，而高山和北极苔原生态系统中微生物具有快速的适应能力。因此，由于全球气候变暖导致冻融循环格局改变，将会增加无机氮释放和氮素通过淋洗以及N2O排放损失。本整合分析结果有利于更好了解氮循环对冻融循环响应以及冻融格局与氮转化及氮循环过程之间相关关系。