土壤呼吸是陆地生态系统向大气中释放CO2的主要途径，据估算每年大约释放80-100 Pg C，相当于化石燃料碳释放量的10倍。因此，土壤呼吸的微小变化都会对CO2等温室气体的释放产生巨大影响。全球气候变化（CO2浓度升高、氮沉降增加和温度升高等）改变了植物光合作用，进而改变输入到土壤中的有机质的质量和数量，从而对土壤碳循环产生很大的影响。有机质输入土壤主要通过凋落物和根系两种形式，其改变会引起土壤有机质分解激发效应和温度敏感性的改变，这使得碳输入调控对土壤碳循环的影响变得更为复杂。　　杉木(Cunninghamia lanceolata)是中国南方大面积种植的人工林，在南方林区人工林中占有重要地位。本文在湖南会同森林生态系统国家野外科学观测研究站杉木人工林中设置一系列野外实验并结合室内培养，旨在探讨全球气候变化背景下碳输入调控对土壤碳循环的影响及微生物学机制:(1)利用凋落物和根系去除方法(detritus input and removal treatments，DIRT)研究根系和凋落物对土壤呼吸的影响及其是否具有交互作用，并确定根系呼吸、凋落物和土壤有机质分解对土壤总呼吸的相对贡献;(2)利用树木环割实验(Tree girdling)即采用去除树皮和韧皮部的方法阻断树冠光合产物地下碳供应，以区分土壤自养呼吸和异养呼吸;并通过氮添加处理探讨土壤氮有效性对土壤呼吸不同组分的影响及微生物学机制;(3)采用13C同位素示踪技术通过添加外源凋落物研究土壤活性碳库和惰性碳库有机质分解的温度敏感性是否有差异;(4)利用13C同位素示踪技术研究凋落物质量和养分添加对表层(0-10 cm)和深层(60-70 cm)土壤有机质分解激发效应的影响及微生物学机制。主要结果如下:　　(1)通过为期4年土壤呼吸的原位观测，结果表明根系和凋落物去除对土壤呼吸的降低程度是相似的，分别为22.1％和23.4％(P＜0.05)，且没有交互作用(P＞0.05)。相比根系，凋落物对土壤微生物的影响更大;而且根系、凋落物和土层深度对其具有交互作用(P＜0.05）。　　(2)环割2年后土壤呼吸下降了40.8％(P＜0.05)，这表明光合产物碳供应是驱动土壤呼吸的重要因素;根系生物量及根系中非结构性碳（葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉）组分显著降低（P＜0.05）;土壤呼吸与根系生物量及根系中非结构性碳组分和磷含量呈显著性正相关关系。此外研究结果发现氮添加增加了自养呼吸，降低了异养呼吸(P＜0.05），最终使土壤呼吸没有显著变化。　　(3)室内培养实验发现惰性土壤有机质库的温度敏感性大于活性有机质库，且添加外源凋落物后总碳释放的温度敏感性降低。此外添加外源碳对杉木林土壤有显著的激发效应，且激发效应强度随温度的升高而降低。添加凋落物和温度均显著影响了土壤微生物群落结构，其中凋落物的影响更大，而且凋落物和温度对真菌含量和真菌:细菌的比值具有显著的交互作用。　　(4)室内培养实验发现添加马尾松和火力楠凋落物分别引起激发效应强度为7.4％和22.5％，这表明激发效应强度与凋落物质量有关，凋落物质量越低激发效应越大;火力楠的C∶P较高表明磷的有效性在激发效应中起重要作用。养分的添加会降低激发效应强度，其中氮添加的抑制作用大于磷添加。通过土壤微生物群落对凋落物碳分馏作用的分析，结果表明真菌在激发作用中起重要作用。更重要的是添加马尾松和火力楠凋落物于深层土中引起激发效应分别为15.4％和92.3％，表明添加外源碳对深层土的激发效应强度大于表层土，这表明深层土壤有机质更为稳定的原因是由于缺乏新鲜的碳源。　　通过本文的研究，在亚热带杉木林中土壤有机质分解对总土壤呼吸贡献率最大，且惰性碳库的温度敏感性大于活性碳库。增加碳输入能够引发土壤有机质分解的激发效应，外加碳质量越低激发效应越高，土壤养分有效性增加降低激发效应强度。这些研究结果表明温度和CO2浓度升高导致的碳输入增加会增加土壤向大气中释放碳，但是氮沉降增加又可能降低增加的程度，因此未来全球气候持续变化背景下，亚热带杉木林土壤呼吸对碳输入调控的长期响应值得今后进一步深入研究。