草地是陆地生态系统中对全球气候变化响应最为敏感的类型之一,长期大气氮沉降对草地生态系统结构与功能影响的环境效应研究备受关注。目前,关于大气氮沉降对植物群落结构及生产力的研究较多,而对土壤微生物养分利用过程及其与植物群落互馈关系的影响研究较少,且众多氮沉降试验研究中氮素添加量较当前或者预测的未来大气氮沉降量普遍偏高,致使上述成果可能难以科学评估和预测大气氮沉降对生态系统结构和功能的影响。另外,干旱半干旱区草地植物生长受氮素限制更为强烈,且水资源短缺和土壤偏碱性导致植物和土壤微生物活力较弱,特殊的地域环境是否会缓解大气氮沉降的环境效应,还有待于研究。因此,本研究在黄土高原典型草原设置了6个氮素添加量梯度(0,1.15,2.3,4.6,9.2和13.8 g N m^-2 yr^-1),基于为期8年的试验监测,研究了氮沉降对植物群落物种多样性、生产力和稳定性的影响及引起群落稳定性改变的机制;分析了氮沉降对土壤理化和微生物性质的影响及其与植物群落的互馈过程;明晰了氮沉降对土壤微生物养分利用策略的影响及其对土壤碳氮矿化的调控过程,旨在深入理解氮沉降对草地生态系统结构与功能的影响过程,为黄土高原草地养分管理及科学评估与预测未来大气氮沉降在本区域的生态环境效应提供科学依据。主要结论如下:1.氮素添加降低了植物群落物种多样性,且随氮素添加量增加,植物群落地上生物量先增加后降低,而植物群落稳定性先降低后增加,二者整体表现为非线性响应。群落稳定性对氮素添加的非线性响应与物种异步性、物种丰富度、物种多样性、优势物种稳定性以及禾草功能群稳定性呈正相关关系。当前大气氮沉降水平对群落稳定性无显著影响。2.氮素添加改变了土壤理化性质和微生物养分利用特征。随氮素添加量的增加,土壤pH略有降低、土壤有机碳（SOC）含量后期增加,而土壤全氮（TN）变化较小;土壤溶解性有机养分含量及其计量比变化规律不一致,土壤溶解性有机碳（DOC）和土壤溶解性有机氮（DON）的比值呈先增加后降低的趋势,DOC和土壤溶解性有机磷（DOP）的比值除2014年均显著降低,而DON:DOP各年份变化规律不一致。土壤资源计量比变化,导致土壤微生物C限制增强,并由此减弱了土壤微生物呼吸。氮素添对真菌群落组成变化的影响高于细菌,显著增加土壤真菌丰富度,改变了其群落组成;但对土壤细菌多样性和其群落组成均无显著影响。3.氮素添加通过改变土壤理化性质间接影响了植物物种丰富度和土壤微生物呼吸以及两者间的互馈关系。植物物种丰富度和土壤微生物呼吸的降低与土壤溶解性无机养分（NO₃^--N、NH₄⁺-N和速效磷）、全量养分、DOC及土壤含水量（SWC）有关,而与DOP和pH无关。植物地上生物量和植物丰富度表现出显著的负相关关系,而这种负相关关系通过微生物呼吸路径转变成正相关关系。上述结果表明,当生态系统处于低的大气氮沉降量水平下,植物和微生物的改变并非pH的变化引起,而主要由土壤资源的变化所致,且这种改变增强了植物-微生物互馈关系,并由此影响植物群落组成。4.氮素添加改变了资源的化学计量比,但土壤微生物具有较强的化学计量内稳态,致使土壤微生物与其资源间化学计量不平衡发生改变,且随氮素添加量的增加,C:N、C:P和N:P不平衡均表现为先增加后降低的趋势,致使土壤微生物生长受C限制性增强;该情况下,土壤微生物通过调控胞外酶的生产和养分代谢阈值比（TER）维持自身化学计量内稳。氮素添加引致的土壤微生物呼吸的降低与TER的增加直接相关,而与胞外酶化学计量比和微生物生物量化学计量比间接相关,表明微生物生物量化学计量比和胞外酶化学计量比的协同调节导致土壤微生物具有高的碳利用效率和低的氮磷利用效率,进而降低土壤微生物呼吸。5.氮素添加、季节及两者交互作用均对土壤碳矿化(C_min)率产生显著影响,而土壤矿化(N_min)率仅季节对其产生显著影响。土壤C_min率主要受DOC、SWC、过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、微生物生物量碳（MBC）、SOC:TN和TN的影响,而土壤N_min率主要受过氧化氢酶、DOC、NO₃^--N、脲酶、TN、NH₄⁺-N、SWC和MBC与微生物生物量氮（MBN）比值的影响。氮素添加下上述驱动土壤C_min率和N_min率变化的因素会随季节的变化而发生改变,且土壤C_min率和N_min率间基本无显著相关关系。