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生物固氮是森林生态系统重要的氮素来源。据估计，每年陆地生态系统中97％的“新”氮素是通过生物固氮的方式固定下来，进而被植物、土壤动物和微生物吸收利用，进一步提高生态系统的生产力。豆科植物的根瘤固氮是生物固氮的最主要方式，此外许多近期的研究也发现，广泛分布于森林基质（包括矿质土、根际土、凋落物等）的自由固氮细菌也能够进行生物固氮。随着近几十年来全球变化（如大气氮沉降）的加剧，森林的固氮能力开始遭受威胁。大气氮沉降不仅在短期内增加了森林有效氮的含量，同时也减弱固氮菌的竞争优势，使大量的固氮微生物灭亡，进而降低了森林的固氮能力。从森林管理的角度方面，有研究发现施加磷肥可以促进森林的固氮能力，但目前关于这方面的机理认识还比较薄弱。因此，探索全球氮沉降背景下森林生物固氮的变化，以及施加磷肥对森林生物固氮的影响和机理，都具有重要的生态学意义及应用价值。 针对以上问题，本研究选取广东省鹤山人工林国家定位研究站中两种典型的南亚热带成熟人工林:大叶相思(Acacia auriculiformis，豆科树种)人工林和尾叶桉(Eucalyptus urophylla，非豆科树种)人工林作为研究对象，于2010年1月开始施加氮肥和磷肥，并一直延续至2014年7月。试验分成6个处理:对照（不施肥）、中氮（MN，50 kgN ha-1yr-1）、高氮（HN，100 kgN ha-1yr-1）、中磷(MP，50 kg P ha-1yr-1)、高磷(HP,100 kg P ha-1yr-1)和高氮+高磷（HN+HP,100 kgN ha-1yr-1+100 kgP ha-1yr-1），每个处理设置3个重复。试验结束后测定两个人工林不同基质（包括矿质土、根际土、凋落物、（根瘤））的固氮酶活性和固氮速率。本研究取得的主要结果如下: (1)矿质土是两个人工林生物固氮的主要成分，其固氮速率均占据了两个人工林总固氮速率的一半以上。 (2)施加氮肥抑制了大叶相思林各基质（包括矿质土、根际土、凋落物和根瘤）的固氮速率，因此抑制了大叶相思林的总固氮速率。 (3)施加氮肥虽然显著抑制了尾叶桉林矿质土的固氮速率，但没有改变凋落物的固氮速率，反而促进了根际土的固氮速率。因此，施加氮肥对尾叶桉林总固氮速率没有显著影响。 (4)施加磷肥显著提高了尾叶桉林根际土的固氮速率和大叶相思林根瘤的固氮速率。因此，施加磷肥显著提高了两个成熟人工林的总固氮速率。 (5)同时施加氮肥和磷肥促进了尾叶桉林总固氮速率，但对大叶相思林总固氮速率没有显著影响。这表明施加磷肥可以提高尾叶桉林的总固氮能力，也有助于缓解氮肥对大叶相思林总固氮能力的抑制作用。 以上的研究结果表明，长期氮沉降可能降低豆科人工林的总固氮速率，但对非豆科人工林的总固氮速率没有显著影响。这意味着全球氮沉降加剧的背景下，非豆科树种可能是未来造林的最佳选择。另外，也可以通过人为施加磷肥的方式来提高这两类人工林的总固氮能力，因为施加磷肥可以提高非豆科人工林的总固氮能力，也可以缓解氮沉降对豆科人工林总固氮能力的抑制作用。