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氧化亚氮(N2O)是地球大气中仅次于CO2和CH4的第三大温室气体，对全球变暖的贡献约占6％。长期低水平的氮沉降输入会显著增加温带森林生态系统氮素的可利用性，进而影响区域土壤氮素转化过程和N2O排放。森林土壤N2O排放对大气氮沉降增加的响应呈现非线性，取决于森林生态系统的“氮饱和”阶段。现有的森林土壤N2O排放和土壤总氮转化研究多为独立进行的，难以阐明土壤氮素转化与N2O排放之间的耦合关系;此外，目前氮素富集条件下森林土壤N2O排放存在硝化和反硝化主导作用之争论。 本文以长白山温带针阔混交林生态系统为研究对象，野外构建9水平的氮沉降模拟控制试验平台。利用静态箱-气相色谱法测定土壤-大气界面N2O排放通量以及土壤温度、水分、溶解性碳氮等相关土壤变量，阐明温带针阔混交林土壤-大气界面N2O排放通量对增氮的非线性响应特征及其环境控制机制;同时，利用15N示踪技术结合马尔科夫链-蒙特卡洛(MCMC)优化模型，准确量化土壤10种氮素转化速率，阐明施氮剂量对土壤总氮转化过程的影响，深入探讨氮素转化与土壤N2O排放之间的耦合关系。 研究结果表明:(1)低氮不影响，但是高氮处理显著导致有机层和矿质表层土壤NO3--N的累积。土壤N2O通量随着施氮剂量的增加呈指数型增长。引起温带针阔混交林土壤有效氮积累和土壤N2O排放显著改变的大气氮沉降临界负荷为80 kg N ha-1yr-1，在氮素富集条件下温带针阔混交林土壤N2O排放的增加主要归因于土壤反硝化过程的增加。(2)土壤NH4+-N的产生以有机氮矿化为主，占总NH4+-N产生量的72.1％。短期内施氮不改变土壤NH4+-N的产生过程。土壤NH4+-N的消耗以自养硝化为主，占总NH4+-N消耗量的50.5％。施氮倾向于降低NH4+-N固持到惰性有机氮以及NH4+-N吸附到阳离子交换位点的比例。(3)土壤NO3--N的产生以自养硝化为主，占总NO3--N产生量的81.2％。施氮不改变土壤NO3--N的产生过程。土壤NO3--N的消耗以硝酸根异化还原为铵（DNRA）过程为主，占总NO3--N消耗量的90.6％。施氮显著增加DNRA的过程速率，但倾向于降低NO3--N固持的比例。(4)自然状态及氮素富集条件下，土壤总NH4+-N的产生速率均显著低于总NH4+-N的消耗速率，相反，土壤NO3--N的总产生速率显著高于总消耗速率，土壤N2O通量与总硝化、自养硝化速率正相关。 上述研究结果暗示氮素富集条件下，NO3--N会在土壤剖面中显著积累，但积累速率随着施氮剂量增加而减小。理论上，本研究结果明确了温带针阔混交林土壤N2O产生与排放对大气氮沉降增加的非线性响应特征，验证了土壤N2O排放对增氮响应的“三阶段”理论模式，也为完善陆地生态系统碳氮耦合过程模型提供科学依据。其次，研究结果在提高温带针阔混交林生态系统氮素利用率、控制土壤N2O排放、降低区域碳源汇估算的不确定性等方面也具有一定的实践意义。