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氧化亚氮(N2O)作为重要的温室气体成分，其在大气中浓度的升高对全球变暖起了重要的作用，其源汇问题日益受到重视。在自然生态系统中，草地被认为是重要的N2O排放源，每年我国草地N2O排放达到76.5 GgN。目前我国内蒙古草原地区面临着降水增加和外源氮输入增加等环境与气候变化问题，势必会对草地N2O排放产生显著的影响，但相关研究迄今仍十分缺乏。基于这个背景，在我国温带草原区选择代表性的草地类型探讨N2O排放过程、通量及其对降水、氮沉降及其耦合变化的响应特征与机制将会为准确预测未来全球变化情景下我国草地土壤对大气N2O的源汇贡献提供重要的数据基础，同时也为改进我国草地管理利用方式，实现温室气体有效减排，提高我国气候变化应对能力提供重要的理论和技术支持。 本试验在我国内蒙古草原区选择了在整个欧亚大陆具有典型代表性的草地类型-羊草草原为研究对象，通过小区控制试验，研究并比较了4个氮处理水平[对照(CK)，施氮量为0g N/m2·a;低氮水平(N5)，施氮量为5gN/m2·a;中氮水平(N10)，施氮量为10g N/m2·a;高氮水平(N20)，施氮量为20gN/m2·a。]和2个水分处理水平（D:自然降水;W:在自然降水的基础上再增加该地多年年平均降雨量的15％）及其交互作用下内蒙古温带半干旱典型草地土壤N2O通量以及土壤水分和土壤矿质氮(NH4+-N、NO3--N)、全氮、可溶性有机碳和总有机碳含量时空变化特征，定量探讨了水、氮及其耦合变化对土壤N2O通量的影响及其内在驱动机制。通过2010年和2011年连续两个生长季的研究，得到以下基本结论: (1)施氮会激发N2O排放通量在短期内明显增加。在施氮后最初2-5小时内便会出现明显的排放峰值，随着施氮水平的增加，N2O通量也相应升高，N2O通量峰值持续的时间也会延长。水分添加前土壤的干燥状态与持续时间是影响水分对N2O排放激发效应程度的重要因子。在较长时间干旱后，仅单纯施水也会对样地土壤N2O排放有较为明显的激发作用，施水样地N2O通量的激发效应要高于同等施氮水平的不施水样地;在水氮添加前降水较多的情况下，施水对样地N2O排放无明显影响。土壤水分与氮素的互作效应对水氮施加后土壤N2O排放激发效应也具有重要的作用。当土壤氮素缺乏时，氮素成为了土壤N2O排放的主要限制因子，使得水分对N2O通量的影响无法充分表达。而土壤的水分状况的变化，也会通过影响氮素在土壤中的迁移转换和改变土壤中氮素在生态系统中植物和微生物的分配，进而改变施氮量与N2O通量之间的关系。施氮后短期内的N2O排放在整个生长季总排放量中占有较高的比例，单次模拟降水一周内N2O排放总量约占年排放量的5.18％-35.2％，但其具体比例受施氮前后降水变化的较大影响。 (2)水、氮添加均提高了土壤N2O生长季排放通量(p＜0.01)，氮素添加对各样地N2O通量的影响主要集中在施氮后2-3周内，而施水对N2O排放的影响主要在2-3天内。随施氮水平的提高和水分的添加样地土壤N2O通量明显增加，水氮的添加分别造成了2010年和2011年不同处理间N2O生长季累积通量变异的91.3％(2010)和75.6％(2011)。在2011年虽然水分状况好于2010年，但土壤N2O排放通量却低于2010年，其原因可能是由于2011年降水的季节分布有利于植物生长，加剧了植物与微生物对土壤中氮素的竞争。综合2010年和2011年两年数据，施水和施氮在对样地N2O累积通量的影响上表现出显著的耦合作用(p＜0.05)。在施水样地，不同施氮水平处理间的N2O生长季累积通量的差异要大于不施水样地。而对于同等施氮水平的施水和不施水处理，只有高氮处理（DN20和WN20）两者之间存在显著差异(p＜0.05)。与水分相比，温度对N2O通量的影响更为强烈，两者之间存在极显著的正相关关系。 (3)水分与氮素的添加均会引起土壤中NO3--N和NH4+-N含量的迅速提高。对于土壤NO3--N含量而言，施氮对于0-30cm不同土层中NO3--N含量影响均较为显著。而对土壤NH4+-N的显著影响则主要集中在0-10cm的表层土壤中;从时间上看，施氮所引起的土壤NO3--N含量升高后的峰值持续时间长于NH4+-N。2011年施氮后25天内NH4+-N平均含量低于2010年同期水平，其原因可能是由于2011年降水有利于植物生长，对土壤氮素需求增大，使得土壤中的NH4+-N明显减少。同时，由于较多降雨促进了硝态氮从表层土壤随水分的向下淋溶，2011年深层土壤NO3--N含量明显高于2010年;而不同水氮处理并没有对土壤全氮含量产生显著影响;各不同处理样地矿质氮含量均与N2O通量存在极显著正相关，不同施氮水平处理间土壤矿质氮含量差异是造成N2O通量差异的主要原因，同时N2O通量与NH4+N含量的相关性比与NO3--N含量的相关性更为显著。 (4)不同的水氮施加处理并没有造成土壤可溶性有机碳的显著差异，但土壤DOC含量与土壤水分状况表现出了非常强烈的正相关关系。各不同水氮处理样地土壤有机碳含量随土壤深度的增加而降低，其中表层0-10cm土壤有机碳含量均显著高于其他两土层，而在10-20cm和20-30cm土层间差异不显著;施水施氮两者的耦合效应对各样地土壤有机碳含量具有明显的影响，在不施水的情况下，除了高氮处理样地外，施氮样地土壤有机碳含量明显降低，这可能是由于氮的添加增加了土壤中微生物的活性，从而大大提高了有机质矿化的速率带来了土壤中有机碳含量的降低。而在施水样地中，单纯施水促进了土壤有机碳的矿化，从而引起了有机碳的明显降低，而施水样地中适量氮的施加，可以促进植物生长，提高了植物向土壤的碳归还，进而补偿了由施水引起的土壤有机碳的损失。不同施氮处理样地土壤可溶性有机碳含量并未随施氮水平的变化而产生显著差异，但在高氮处理样地，DOC含量和土壤矿质氮含量间却表现出了极显著的负相关，在其他各样地也发现在施氮后土壤可溶性有机碳含量的明显降低。土壤DOC含量与N2O通量也成极显著负相关。这是由于在施氮后土壤N2O通量会出现非常明显的增长，而且生态系统中的植物和微生物的活性都会升高，这些变化都会消耗大量的能量，从而使得土壤中的DOC被大量消耗，从而导致高氮处理样地土壤DOC含量与N2O通量呈现极显著负相关。 (5)无论是施水处理还是不施水处理样地，土壤N2O通量与施氮量之间存在非常显著的线性相关关系。同时线性回归分析结果也表明不同年份和水分条件下回归方程的系数有明显变化。不同年份以及不同水氮处理N2O排放系数在0.090％±0.032％到0.432％±0.089％之间变动。