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草地生态系统是陆地生态系统最重要的自然生态系统类型之一，占地球陆地总面积的43％，是承受全球气候变化和人类活动影响剧烈的植被区域。氮(N)是限制陆地生态系统植物生长、调节生态系统结构和功能、限制群落初级生产力的关键性元素，对草地生态系统尤为重要。在最近的二十年，已经对中国草地生态系统氮循环开展了大量的研究，但大多数在群落或流域水平开展，而对于区域水平的大尺度空间格局研究甚少。另外，已有研究大都关注氮循环多个关键过程中的一个，而综合研究氮循环多个过程的较少出现。 本研究在具有明显降水梯度变化的内蒙古草原开展，大致沿中国东北样带(NECT)，在1200km的范围内自东向西设置了12个观测站点，测定了2012-2014年生长季大气干湿混合氮沉降、土壤无机氮及氮矿化作用、氧化亚氮的排放和土壤氨挥发过程，探讨了不同草原类型（草甸草原、典型草原和荒漠草原）氮素输入、转化和输出的时空格局及其影响因素。主要研究结果与结论如下: (1)在所有站点，干湿混合沉降物中铵态氮的浓度比硝态氮浓度高。西部的荒漠草地干湿混合沉降物中的无机氮的浓度较东部的草甸草地和中部的典型草地高。总体来说，样带上氮沉降的季节波动与该地区的降水格局相符，大多数峰值出现在7、8月份。累积氮沉降中硝态氮累积沉降量小于200mg Nm-2，说明该地区受工业燃料、农业肥料及汽车尾气等污染源的影响较小。生长季累积氮沉降量与降水量之间存在显著的相关关系，说明降水量是氮沉降量地理空间格局的重要控制因子。 (2)土壤总无机氮含量在生长季期间呈现单峰曲线，其中铵态氮含量呈现先降低后增加的趋势。净氮矿化、硝化和氨化速率的季节波动较大，没有明显的动态规律，且存在年际差异。在时间尺度上，土壤湿度与土壤无机氮含量显著正相关，与土壤氮铵化速率呈正相关，而和土壤氮硝化、矿化速率呈负相关;土壤温度与无机氮含量、氮矿化速率仅在少数站点有相关，而且关系有正有负。在空间尺度上，土壤湿度、地上最大生物量、硝态氮、铵态氮和土壤总无机氮含量、年均的土壤累积氮硝化和矿化作用沿降水梯度呈现正相关关系。土壤无机氮浓度与土壤的物理、化学性质存在显著的相关关系。对于土壤氨态氮，主要的控制因子是土壤pH值和土壤有机碳含量，降水和土壤粘粒含量对土壤硝态氮含量有显著影响，降水量和土壤微生物量碳与土壤总无机氮空间变化相关性更强。氮矿化速率与土壤含水量成正比，土壤累积氮矿化量与降水量也成正比，因此，在样带空间上，降水是影响土壤氮转化过程的主要因子。 (3)氧化亚氮排放速率的季节波动较大，在季节、年际间和站点间差异显著。综合分析3个生长季的观测结果，氧化亚氮的排放速率与土壤温度的正相关关系在8个站点发现，在1个站点发现两者存在负相关，而与土壤湿度的关系仅在4个站点发现，均为负相关。在空间尺度上，没有发现土壤温度和湿度与氧化亚氮排放的相关关系，但在2013和2014年生长季，氧化亚氮的排放速率分别与土壤硝态氮含量以及硝态氮沉降、降水量和土壤铵态氮含量有显著的相关关系。氧化亚氮累积排放量在时间和空间上都呈现较大的波动。在空间尺度上，2013年氧化亚氮累积排放量与N沉降量和土壤总氮矿化量有关;而2014年转变为土壤总无机氮含量。 (4)沿样带从东至西，土壤氨挥发速率逐渐降低，差异显著。季节的变化对氨气挥发速率的影响不显著，年际间的差异也不显著。2013年，有7个站点的土壤氨挥发速率受温度、土壤湿度和土壤无机氮含量的影响，且各个点的影响因子不同，其余站点没有发现。2014年，温度是大多数站点土壤氨挥发速率的主要控制因子。在空间尺度上，土壤氨挥发速率随降水量的增加而增加;与土壤pH值、土壤硝态氮、土壤氨态氮的含量显著正相关。 综上所述，在内蒙古草原，氮沉降、土壤无机氮及氮矿化、氧化亚氮排放和土壤氨挥发均具有较大的时空异质性，其影响因子也随着时间和空间的变化而变化。而氮循环是一个复杂的过程，形成这一区域格局的内在机理需要进一步的整合和分析。为了更好的了解氮循环的关键过程，应该在有条件的情况下进行多点的、长期监测。分析在区域尺度上的关键影响因子以及形成区域格局的内在机制，能够为以后发展氮循环相关模型提供土壤、气候等变量，用于在大尺度上估计草原生态系统的氮循环过程。