工业革命以来，全球人为成因活性氮排放成倍增加，导致大气氮沉降持续增加，造成一系列对生态环境的负面影响。大气氮沉降的通量和化学组成是空气氮污染物减排策略和大气氮沉降效应评估的重要科学依据。然而，由于大气氮沉降的化学组成较复杂，且存在较大的时空变异，直接进行大气氮沉降的高时空分辨率采样观测和化学分析成本高、难度大。藓类植物由于一直被认为氮素来源主要为大气沉降，且形态结构较为简单、地理分布广，其氮含量和同位素比值能够快速有效地反映大气氮沉降的水平和来源。尽管目前已经有很多利用藓类植物氮含量和同位素比值指示不同空间尺度氮沉降的研究，然而藓类植物氮含量和氮同位素比值变化的生物学和非生物学机制实际上并不清楚，尚未得到较系统和有针对性的研究，这是影响藓类植物氮素指标准确评估大气氮沉降的瓶颈性问题。
　　本论文首先整合分析全球陆生藓类植物氮素含量和氮同位素比值变化及其对氮沉降的响应关系。同时，有针对性地选取了不同的藓类植物种和陆生系统开展了实际研究，结合藓类植物及其基质系统的氮含量和同位素分析，系统分析影响藓类植物氮含量和氮同位素比值变化的关键机制，获得了如下主要结果：
　　(1)通过整合不同地区现有陆生藓类植物氮素含量和同位素比值数据，结合对应的氮沉降信息，探讨了藓类植物氮含量对大气氮沉降的响应是否及如何随氮沉降的通量、化学组成以及大气氮对藓类植物总氮贡献大小的变化而出现差异，并梳理了区域尺度陆生藓类植物氮含量和氮同位素变异规律和主要机制。(2)通过分析连续十三个月份采集的四种石生藓类植物的碳氮含量和同位素比值、组织硝酸根的含量和氮氧同位素比值，揭示藓类植物氮素指标的种间差异和月际变化的变异机制。(3)通过分析灰岩和砂岩上的藓类植物及其着生基质的碳氮含量和同位素比值，结合藓类植物的硝酸还原酶活性及其着生基质的水分含量、pH值、氮素净矿化速率和净硝化速率等参数，验证和探讨灰岩和砂岩上藓类及其着生基质的碳氮指标的差异及其机制。(4)通过分析生长了十四年的藓类植物样品(高38cm)和八个泥炭地中藓类植物样品的碳氮含量和同位素比值，结合生物地球化学和同位素地球化学方法原理，探讨泥炭地藓类植物活体碳氮同位素的时间序列及其变化机制。本研究为评价陆生生态系统的氮可利用性变化提供基础资料，为藓类植物多样性保护、环境和生态系统管理提供科学依据。