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随着人类活动的加剧和工农业生产的不断发展，全球范围内的大气氮沉降不断增加，已经成为全球变化重要驱动力之一，对各类生态系统的结构和功能产生了重要影响。近30年以来，世界各国学者就氮沉降对包括草地在内的各类生态系统的土壤理化性状、养分供给能力、植物物种多样性、物种互作关系、植物群落结构、生产力及其稳定性等多方面进行了广泛的研究，并发现一些普遍性规律。例如，氮沉降导致陆地生态系统土壤呈现富营养化和酸化的趋势;降低了植物群落的物种多样性并改变了群落结构;能够显著提高生态系统净初级生产力，但是对生产力的时间稳定性具有负作用。同时，由于植物-土壤-土壤微生物之间的协同作用关系，氮沉降会通过土壤和植物群落的改变而导致土壤微生物的生物量呈现显著下降趋势，土壤微生物群落结构也会产生真菌与细菌比值下降等变化。由于生态系统内部包括土壤、植物群落、土壤微生物群落在内，普遍存在空间异质性，氮沉降将在多大程度上改变这种异质性，是尚未解决的科学问题。 本研究基于中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站于2008年设置的典型草原生态系统氮沉降实验平台开展。在进行了氮素添加6年后，于2014年对该生态系统三方面要素——土壤、植物、土壤微生物的主要特征指标进行了测试，探讨了不同氮素添加水平对生态系统以上三方面要素的影响;在此基础上，采用变异系数(Coefficient of variation，CV)指标，分析了不同氮添加水平下各要素的属性指标在局域尺度上的异质性变化。 主要研究结果包括: (1)随氮素添加水平的增加，土壤全氮含量、无机氮(NH4+-N，NO3--N)含量和可溶性有机氮(DON)含量显著提高;土壤全碳含量和可溶性有机碳含量(DOC)无显著变化;土壤pH值显著降低(P＜0.001)。在本研究检测的各项土壤属性指标中，仅有土壤pH值的异质性随氮素添加水平的增加而显著增大（P＜0.001）。 (2)随氮素添加水平的增加，草原植物群落的物种丰富度显著降低，同时物种丰富度的异质性显著增大(P=0.034);群落结构的空间异质性在高剂量氮素处理(20和50g N m-2yr-1)与低剂量处理相比具有显著变化。物种丰富度的异质性变化与土壤pH值的变化呈显著负相关关系(P＜0.001)，而与土壤pH值空间异质性呈显著正相关关系(P=0.002)，因此，推断由氮输入引起的土壤酸化及其异质性变化是导致植物群落物种多样性降低及其异质性变化的决定因素。 (3)随氮素添加水平的增加，草地生态系统地上净初级生产力显著提高(P＜0.001)，主要与氮素添加解除了该生态系统的养分限制具有显著相关关系。本研究中并未发现该生态系统的地上净初级生产力对氮素添加的响应具有饱和阈值。生态系统地上净初级生产力的空间异质性与氮素添加水平无显著相关关系，这可能是由于物种丰富度降低后，不同物种之间的生长补偿作用所致。 (4)随氮素添加水平的增加，土壤微生物的特征，包括生物量C和生物量N含量、总磷脂脂肪酸(PLFA)含量、细菌和真菌PLFA含量均显著降低，说明氮添加整体上显著抑制了该生态系统中土壤微生物的生长和活性。土壤微生物生物量N含量随氮素添加水平的增加在空间分布上趋于同质化，但土壤微生物群落结构（真菌、细菌以及总PLFA含量）在氮添加之后异质性有增加趋势，但在统计学上未达到显著水平。 上述结果显示，氮沉降不仅仅改变了草原生态系统中土壤理化性状、植物群落结构、物种多样性、地上净初级生产力、土壤微生物生物量及其组成，而且可能会改变某些生态系统特征的异质性，如导致土壤pH值的异质性增加、植物群落物种多样性的异质性增加、土壤微生物生物量N含量的异质性降低等。植物-土壤-微生物作为影响生态系统功能和过程的共同体，相关要素在不同尺度上异质性的协同变化，为衡量氮沉降对生态系统的影响提供了一个新视角。