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碳循环是地球上最主要的生物地球化学循环之一，植物通过光合作用将CO2转化为多糖等光合产物，由叶片通过枝、干向下运输，分配到植物体各个组织器官。在森林生态系统碳循环过程中，植物会通过调节碳在不同部位的分配模式来满足自身生长与繁殖的需求或者应对周边环境变化，从而间接影响生物地球化学循环。温度、降水以及土壤养分等均会影响森林植物对光合碳分配的模式，改变植物向地上、地下部分的碳输入。植物碳分配模式的改变还将显著影响一个地下过程—激发效应(PrimingEffects)，从而加速或抑制土壤有机质的分解。 “13C脉冲标记法”是目前研究森林生态系统碳分配中相对更为精确，且可以区分不同碳来源的方法。因此，本文选择了我国亚热带地区主要造林树种—湿地松，运用13C脉冲标记的方法，探讨其光合碳分配模式在养分可利用性发生变化时如何响应。同时关注了水分和温度以及可利用性碳氮输入对土壤激发效应的影响机制。得出如下结果: (1)湿地松幼苗光合碳分配模式及其对养分可利用性变化的响应 湿地松幼苗总生物量为79.91-126.49 g/sample，地上部分生物量占总生物量的比例在82.28％～84.19％之间，地下部分的生物量分配比例在15.81％-17.72％之间。湿地松幼苗固定13C的量为地上部分(67.89％～87.81％)＞0-15 cm根系(10.43％～23.98％)＞15-30 cm根系(1.67％～8.13％)。NH4++ NO3-处理13C固定量显著低于对照组，P+NO3-和P+ NH4+处理明显增加了湿地松幼苗向地上部分的碳分配。铵态氮与硝态氮同时添加，导致湿地松幼苗减少了向地上部分的光合碳分配，同时增加了向地下(主要为0-15 cm)部分根系的分配。磷与氮肥同时输入在一定程度上促进了湿地松幼苗向地上部分的碳分配。说明该地区土壤中氮相对富集，磷是限制湿地松生长的更为重要的因子。 “植物-土壤-CO2”整体中固定的总13C量，不同处理分配到土壤中的13C量都是最多的(4.71-5.46 mg/sample)，其次为植物体内(1.58-2.28 mg/sample)，通过CO2释放掉的13C量最少(0.63-1.68 mg/sample)。植株中13C分配比例在20.44％～27.95％，土壤中分配比例则在60.62％～71.10％的范围内，通过CO2的形式释放掉的13C比例则在8.40％～18.18％之间。NO3-处理分配到土壤中的比例最高，超过了70％，对照组和P+ NO3-处理则最低。不同施肥处理间分配到植株中的13C比例间没有显著性差异。通过CO2释放掉的13C比例，在对照组最高，其次为NH4++ NO3-处理，均显著高于其它施肥处理。 (2)水分变化和可利用性碳输入对亚热带湿地松人工林土壤激发效应的影响 无论是正常降雨土壤还是遮雨处理土壤，CO2释放速率、累积CO2释放量以及源于SOM的CO2释放量均表现为主要受水分的影响，即为水分含量较高的土壤，CO2释放速率及释放量更高。葡萄糖添加处理对CO2释放速率的影响不明显，但是葡萄糖浓度高的处理，累积CO2释放量更高。源于SOM的累积CO2释放量在正常降雨土壤中不同葡萄糖处理间没有差别，但是遮雨土壤中，高葡萄糖处理的累积CO2释放量低于对照和低葡萄糖处理，即产生了负的激发效应，这与我们的预期是不一致的，说明其中的变化更为复杂，需进一步探索。综上所述，较高的土壤水分含量对土壤有机质的分解起到了显著的促进作用。长期干旱的土壤在土壤水分恢复到合适的水平时，SOM呼吸速率会迅速恢复，释放CO2到大气当中。当水分成为一种限制因素时，可利用性碳输入可以缓解水分胁迫导致的微生物活性降低。 (3)温度及可利用性碳氮输入对亚热带人工林土壤激发效应的影响 在15℃和25℃，10d时间，可利用性碳输入分别导致了额外的23.1μgC g-1 soil和49.7μgC g-1 soil从土壤原有SOM中释放出来，约占对照组SOM CO2释放量的6.9％和13.5％。即可利用性碳的输入导致了正的激发效应发生。在两个温度条件下，葡萄糖与硝态氮、铵态氮同时添加均导致了强烈的负激发效应，这表明亚热带人工林土壤中CO2流通量不取决于温度，而强烈依赖于底物的易分解性。氮添加后激发效应被抑制，这表示微生物的N挖掘机制“Mining of nitrogen”可以解释亚热带森林土壤中激发效应的发生。 源于SOM的CO2释放量Q10值在0.7-2。葡萄糖的添加使SOM分解的Q10值发生了很大的转变，葡萄糖与硝态氮或铵态氮同时添加导致Q10值发生强烈降低。说明可利用性碳氮输入改变了温度对SOM分解的影响。高温在可利用性碳输入后增强了激发效应，在可利用性碳氮同时输入后抑制了激发效应。微生物PLFAs结果受温度和可利用性物质添加影响发生了改变，但是在该土壤中与激发效应并无相关性。因此，我们认为温度对于激发效应的影响依赖于可利用性碳或可利用性碳氮的输入，以及培养实验持续的时间。 总的来说，在这一地区，湿地松幼苗分配了60％以上的碳到土壤当中，这部分碳对当地土壤有机质的矿化会产生不容忽视的作用。而该地区土壤水分对土壤有机质矿化的影响作用要强于外源性物质的输入，温度的影响最小。