人类农业活动与工业生产所引起的大气氮沉降增加对陆地生态系统结构与功能产生了深远的影响。由于生物圈碳、氮循环之间紧密耦合,氮输入对全球氮循环产生影响的同时也会显著影响全球碳循环。氮沉降增加缓解了陆地生态系统氮限制,促进初级生产力,进而提高植被碳储量以及土壤有机碳的积累与周转;与此同时,氮沉降引起的土壤酸化会导致土壤无机碳库的不可逆损失,尤其是无机碳含量较高的钙质草原。土壤蕴藏着陆地生态系统含量最大的碳储量,因此土壤有机与无机碳库对氮增加的响应变化特征会对全球碳收支平衡产生重要的影响。基于此,本研究选取土壤类型为黑钙土的内蒙古草甸草原,通过氮添加实验模拟研究大气氮沉降对土壤无机碳与有机碳库的影响,同时通过添加不同形态氮化合物能够更全面、准确地阐明氮沉降的生态效应。首先,研究了土壤pH及酸缓冲能力等酸化特征对不同氮化合物添加的响应,拟厘清及预测氮沉降增加下草甸草原土壤的酸化进程;其次,我们还研究了从0-100cm不同深度土壤中无机碳、有机碳含量对不同氮化合物形态添加的响应特征,拟阐明土壤中无机碳储量、有机碳储量在氮沉降全球变化因子下的变化特征;最后,研究了土壤有机碳、无机碳储量与相关环境因子与土壤理化特性的相关关系,分析了大气氮沉降影响土壤碳垂直分布及碳储量的直接与间接途径。主要有以下结果:(1)连续4年施氮处理导致钙质土壤显著酸化,与此同时不同氮化合物的酸化效应存在显著差别,酸化效应强度依次为:硫酸铵>硝酸铵>尿素;土壤酸化导致表层(0-10cm)土壤盐基离子消耗;氮添加显著降低了表层土壤酸缓冲性能,而土壤碳酸盐的酸缓冲机制的丧失表明表层土壤无机碳的损耗。(2)额尔古纳草甸草原表层土壤的有机碳含量随着氮添加梯度呈现先增加后逐渐降低的变化特征,与地上生物量对氮素添加的响应一致,表明地上凋落物的返还可能是土壤表层有机碳增加或降低的变化动态的主要原因;(3)草甸草原20-40cm土壤有机碳密度最高,可能由于土壤深度既有较为大量的根系生物量碳输入,同时有机质分解较慢所致;(4)不同形态氮化合物添加降低了表层土壤的无机碳储量,导致土壤表层无机碳的损耗;深度为0-100cm的土壤无机碳储量在硫酸铵形态氮添加处理下呈现降低的变化特征;0-20cm土壤全碳储量在氮添加处理下均有下降趋势,表明氮添加导致的表层土壤无机碳的降低同样也是影响土壤碳周转的主要原因。