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大气氮(N)沉降对森林生态系统的影响备受关注。洞悉土壤N循环运行、响应机制是科学理解、评估、预测和应对N沉降增加对森林生态系统影响的关键。然而，典型森林生态系统土壤N循环的动态及其对N沉降响应的模式、机制知之甚少，面临的一个关键挑战是难以准确量化土壤N循环同步发生各过程的速率。北方针叶林林层-有机层矿物N(特别是NH4+)丰富，总N矿化强而自养硝化、NO3-固持潜力弱。N沉降增加势必会促进林层-有机层N淋溶，改变有机层底部矿质土N况和微生物N循环。因而，未来N沉降增加，北方森林可能存在较大的“N饱和”风险，迫切需要从土壤N循环响应的角度评估北方森林响应的敏感性。热带-亚热带森林酸性的(pH＜5.0)、碳氮比高(C/N＞15.0)的土壤NO3-生产以异养硝化为主，自养硝化贡献很小;NO3-持留过程以NO3-固持为主，硝酸盐异化还原为铵(DNRA)作用较小;NO3-固持对异养硝化的产物有直接的依赖性;土壤酸度、土壤C/N和真菌生物量是异养硝化速率关键的控制因子，且土壤C/N比和真菌生物量越高，异养硝化速率越大。事实上，N沉降增加往往降低森林土壤C/N比、真菌生物量。因而，一个合乎逻辑的推理，N沉降增加并不会刺激热带-亚热带酸性森林土壤NO3-生产和削弱土壤NO3-持留能力，有待实验验证。值得注意的是，森林土壤N循环对N沉降的响应不仅与沉降水平有关，还与沉降类型有关。中国N沉降污染极其严重。尽管当前中国活性N湿沉降以NH4+为主，但NO3-增加明显。因而，对比分析NH4+、NO3-沉降对中国典型森林关键土层N循环的相对影响，将降低N沉降对我国森林生态系统影响预测的不确定性。 基于上述考虑，本研究以中国大兴安岭寒温带针叶林和千烟洲亚热带湿地松林建立的N沉降实验样地（大兴安岭:0kg N ha-1yr-1、20kg NH4Cl-N ha-1yr-1、40kg NH4Cl-N ha-1yr-1、20kg KNO3-N ha-1yr-1和40kg KNO3-N ha-1yr-1，每一处理三组重复;千烟洲:0kgNha-1yr-1、40kgNH4Cl-N ha-1yr-1、120kg NH4Cl-N ha-1yr-1、40kgNaNO3-N ha-1yr-1和120kgNaNO3-N ha-1yr-1，每一处理三组重复）为研究平台，采集经4年N添加处理的寒温带针叶林林层-有机层下方10cm矿质土（林层-有机层较薄）和经2.5年N添加处理的亚热带湿地松林0-10cm表层土壤进行室内15N示踪实验，采用基于过程的15N示踪模型量化土壤N循环同步发生的各过程的速率，运用实时荧光定量PCR技术测定了大兴安岭寒温带针叶林对照、高N处理样方土壤微生物基因丰度(细菌、真菌、氨氧化古菌AOA、氨氧化细菌AOB)，对比分析NH4+、NO3-添加对寒温带针叶林、亚热带湿地松林关键土层N循环的影响及其作用机制。主要研究结论如下: 寒温带针叶林 1)土壤N循环特征:NH4+生产与消耗相当，NH4+生产以N矿化为主，硝酸盐异化还原为铵(DNRA）贡献较小，NH4+消耗以NH4+固持而非NH4+氧化为主。NO3-生产大于消耗。NO3-生产以自养硝化而非异养硝化为主，NO3-消耗/持留以DNRA而非NO3-固持为主; 2)有机层下方10cm矿质土NH4+固持和NH4+氧化对N添加响应敏感，响应的敏感程度受N添加剂量而非类型影响明显; 3)有机层下方10cm矿质土N循环对低水平的NH4+、NO3-添加(20kg N ha-1yr-1)响应不敏感。高NH4+、NO3-添加(40kgN ha-1yr-1)样方有机层下方10cm矿质土NH4+循环处于解耦状态，主要是由NH4+固持下降引起的; 4)高NH4+、NO3-添加(40kg N ha-1yr-1)引起的NH4+固持抑制，可能有利于土壤微环境的NH3/NH4+富集和pH上升而不利于AOA生长/活性，从而抑制而非促进自养硝化; 亚热带湿地松林 5)土壤N循环特征:NH4+生产大于消耗。相比N矿化，硝酸盐异化还原为铵(DNRA)对NH4+生产的贡献极小，NH4+消耗以NH4+固持而非NH4+氧化为主。NO3-生产大于消耗，NO3-生产以异养硝化而非自养硝化为主，NO3-消耗/持留以NO3-固持而非DNRA为主; 6)土壤总N矿化在高NH4+、NO3-添加时(120kg N ha-1yr-1)均呈现下降的趋势，可能与高水平NH4+、NO3-添加导致的难分解有机N矿化或真菌生物量下降有关。然而，土壤总NH4+固持并不会随着总N矿化下降而发生改变; 7)土壤总硝化、自养硝化、异养硝化、NO3-固持和DNRA未随NH4+添加增加而改变，表明NH4+沉降增加并不会刺激千烟洲亚热带湿地松林酸性土壤NO3-生产和削弱土壤NO3-持留能力，这一发现可能对亚热带、热带森林酸性的(pH＜5.0)、碳氮高(C/N＞15.0)或真菌生物量高的土壤同样适用; 8)土壤自养硝化随着NO3-添加增加而增加，NO3-固持在低NO3-添加时(40kgN ha-1yr-1)增加，随后在高NO3-沉降时(120kgNha-1yr-1)有所下降，表明NO3-沉降增加会刺激自养硝化、抑制NO3-固持，加剧N损失风险; 9)N沉降增加背景下，热带、亚热带森林酸性的(pH＜5.0)、碳氮高(C/N＞15.0)的土壤NO3-生产和固持发生改变的一个关键前提可能是异养硝化过程发生改变。 上述研究结果有助于科学认识典型森林生态系统土壤N循环对铵态氮、硝态氮沉降增加的响应模式和机制。