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自然状态下陆地生态系统生产力普遍受到氮素限制，外源性氮素输入倾向于增加生态系统碳固定，同时改变土壤-大气界面碳氮气体交换、土壤有机碳(SOC)储量和稳定性，目前国际上关于“氮促碳汇”效应研究存在很大的不确定性，包括响应方向和固碳量级。本研究以青藏高原高寒草甸生态系统为研究对象，布设多形态(NH4+、NO3-)、多水平的增氮控制试验，利用静态箱-气相色谱法测定土壤CO2、 CH4和N2O净交换通量，同步测定土壤溶解性碳氮含量，探讨施氮类型和剂量对土壤碳氮气体交换通量的影响及其环境驱动机制。利用15N示踪技术和分子生物学方法，测定总氮转化速率以及介导氮素转化功能微生物群落（氨氧化菌和反硝化菌），明确施氮类型和剂量对氮素转化和功能微生物群落的影响，以及氮素转化、N2O排放与功能基因丰度之间的关联。利用三维荧光光谱(EEM)、Biolog-ECO平板法、MiSeq高通量测序方法，分析施氮对土壤溶解性有机碳(DOC)含量、溶解性有机质(DOM)组成、微生物碳源利用格局和群落组成的影响，阐明土壤活性碳动态与微生物代谢活性、组成之间的联系。研究结果表明: (1)低剂量施氮短期内并没有显著提高高寒草甸土壤NH4+-N含量，但促进了土壤NO3--N的累积，土壤呈现酸化的趋势。低剂量施氮抑制了土壤CO2和N2O排放，促进了土壤CH4吸收，而中、高剂量氮输入的效应正好相反;并且铵态氮对土壤碳氮气体通量的促进或抑制作用较硝态氮更强。土壤CO2通量主要受温度控制，其次是生物量和NH4+-N含量。土壤CH4通量主要受土壤充水孔隙的影响，其次是土壤NO3--N含量。土壤N2O产生主要源于硝化作用，施氮增加硝化过程的贡献。 (2)施氮显著促进自养硝化、增加土壤NH4+固持和硝酸根异化还原为铵（DNRA）过程，同时抑制异养硝化速率。施氮6年后，土壤NH4+产生速率低于总NH4+消耗速率，土壤NH4+累积不明显甚至下降;而NO3-总产生速率远远大于总NO3-消耗速率，导致土壤NO3-显著积累。 (3)施氮显著改变介导土壤氮转化的功能微生物群落基因丰度和组成，取决于施氮剂量。高寒草甸土壤氨氧化古菌(AOA)在氨氧化微生物群落中占优势，施氮显著增加AOA群落丰度。施氮剂量显著改变土壤narG、nosZ、nirK、nirS四个反硝化基因丰度，中氮促进而高氮抑制反硝化菌活性，暗示施氮主要通过促进硝化作用来增加土壤N2O排放。 (4)施氮刺激土壤微生物代谢活性(AWCD)，正激发效应耗竭DOC含量:土壤微生物选择性地利用小分子有机酸，降低DOM的腐殖化系数HIX，提高DOM的生物可降解性，不利于青藏高原高寒草甸土壤碳截存。 (5)施氮7年显著改变青藏高原高寒革甸土壤真细菌和古菌基因丰度和群落组成，取决于施氮类型和施氮剂量。施氮加剧了真细菌和古菌群落的分异，低氮增加而高氮降低真细菌和古菌的多样性。此外，(NH4)2SO4的影响显著高于KNO3和NH4Cl，可能与土壤酸化有关。 上述研究结果阐明了青藏高原高寒草甸土壤碳氮温室气体对增氮的非线性响应规律，揭示了氮沉降对土壤无机氮累以及碳截留和损耗影响的微生物学机理，界定导致高寒草甸生态系统功能转变的大气氮沉降临界负荷为20 kgN ha-1yr-1，明确指出在高寒草甸施加铵态氮肥具有更大的生态环境风险。