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持续大气氮沉降显著增加了土壤可利用氮素水平,极大地干预了生态系统碳循环和温室气体排放,影响全球增温潜势。前期相关的研究多集中于单一形态氮添加短期的影响。鉴于此,开展长期野外多形态多水平模拟氮沉降对土壤碳氮转化及微生物机制的研究十分必要。本论文以北京西山人工辽东栎林土壤为研究对象,2011～2019年期间开展多形态（铵态氮、硝态氮和混合态氮）多水平（0、50、150 kg N ha-1 yr-1）的增氮控制实验。研究氮添加对土壤温室气体排放、土壤溶解性有机质结构特征、生态系统固碳潜力的影响;并通过对比分析微生物群落结构和土壤酶活性对氮添加的响应,探明氮添加对碳氮转化主要过程相关微生物机制。结果如下:氮添加显著提高了土壤可利用氮含量,并且导致土壤p H平均下降0.85个单位,酸化明显。氮添加对温室气体交换通量的影响既受氮形态和水平的控制,也具有多阶段性。氮添加对土壤CO2和N2O通量有显著促进作用,且这种效应分别第2年和第3年达到峰值,然后逐年降低,CO2排放在2019年出现抑制现象。氮添加对土壤CH4年吸收量的影响有显著滞后现象。氮添加形态和水平对温室气体交换通量的影响是:高水平>低水平,铵态氮>硝态氮。氮添加使土壤中的溶解性有机质（DOM）分子量更大、芳香性更强,且芳环上的含氧取代基取代程度更高。可见氮添加使土壤DOM更复杂,长期氮添加可能会促进土壤碳的积累,达到“氮促碳汇”的效果。温带辽东栎林是一个重要的碳库。氮施加显著提高了生物量碳储量（17.5%～48.6%）,改变了地上和地下生物量的比例。单位氮添加的固碳效率是7.1～33.5kg C/kg N,NH4+-N而非NO3--N在净生态系统生产力（NEP）的增加中起主导作用。在施氮条件下,真菌、细菌和古菌基因拷贝数总体呈增加趋势,微生物群落丰富度的增加,和碳转化有关的酶的活性的增加,可以用来解释土壤氮添加诱导的CO2排放量的增加。氮添加使微生物群落结构发生了显著改变,真菌数量显著增加,和碳转化有关的酶活性促进效应逐渐降低,相对稳定的重组有机碳比例增加,有助于土壤有机碳的稳定性和碳汇效应。氮添加对硝化反应的功能基因（AOBamo A基因）的影响大于反硝化的功能基因,可以推测土壤N2O排放的增加量主要来自于硝化过程。氮添加促进了富含氮的磷酸酶活性,促进土壤磷的释放来缓解磷限制,从而调节氮磷营养平衡。总之,氮添加对土壤碳氮的转化依赖氮添加的形态和剂量,我们强调长期野外生态监测的重要性。该研究可以为政府制定相应的减少CO2排放的发展提供科学依据。