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化石燃料燃烧、肥料施用等人类活动导致大气N2O浓度升高，大气氮沉降量急剧增加，引起土壤酸化、水体富营养化、陆地生态系统生产力和生物多样性改变等生态环境问题。我国北方半干旱草原对氮素有效性敏感，是重要的草地生态系统。为评价天然草地对大气氮沉降的响应，我们设计了8个水平(0，1，2，4，8，16，32，64 g·N·m-2·yr-1)的长期氮素添加试验，在2013-2014年间开展了环境因子(土壤温度、水分、铵态氮/硝态氮含量、土壤有机质和pH)对N2O通量的影响研究，分析了植物生物量和物种多样性对多年氮素添加的反馈效应，并探讨了土壤N2O发生机理。 研究表明，连续10年施氮处理后，土壤全氮、全磷含量没有发生显著变化。土壤铵态氮和硝态氮含量随施氮量的增加而增大，两者呈显著的正相关关系。多年氮添加造成有机质含量和土壤pH值降低，且施氮量越大，有机质含量越低，土壤酸化程度越高。 施氮增加了草地生态系统地上生物量，但各处理间无显著性差异。氮素添加后，草地生态系统植物种数和物种多样性降低，生态优势度升高，植被盖度和群落均匀度无显著性变化。 土壤N2O通量与施氮量间呈指数关系，施氮促进草地生态系统N2O排放。土壤N2O通量年际、月份间差异较大。2013年7月N2O通量大于8月，2014年8月N2O通量大于9月，2013年N2O平均通量大于2014年。 相关性分析结果表明，2013年土壤铵态氮/硝态氮含量和pH值与N2O通量显著相关，2014年土壤铵态氮含量和pH值与N2O通量显著相关。多元逐步回归分析的结果表明，2013和2014年影响N2O通量的主要因子分别是土壤pH和铵态氮含量。测定兼性厌氧环境中N2O通量的结果表明，土壤水分是决定草地土壤N2O产生潜势的主要环境因素。 土壤N2O的产生与排放有多种途径，这些途径之间相互关联，且同时受多种因素共同制约。因此，N2O产生路径与排放量都很难预测，更明确的发生机理有待进一步研究。