近年来,由于人为活动导致大气氮（N）沉降速率迅速增加,并在全球范围内对森林生态系统土壤碳（C）和氮循环产生了显著影响。理解N沉降背景下森林生态系统土壤碳氮矿化特征及其微生物调控机制,对维持土壤可持续发展和预测全球变化有重要意义。然而,目前在黄土高原人工林生态系统关于这方面的研究仍然不足。本论文以经过5年N添加(0、3、6、9 g N m^-2 a^-1)的人工油松林0-100 cm土壤为研究对象,通过野外采样、人工气候室培养和宏基因组学技术（Geochip 5.0）等研究方法,系统研究了氮添加对人工油松林碳氮矿化特征、酶活性及动力学参数、微生物功能特征及酶和碳氮转化温度敏感性的影响。研究明确了土壤剖面（0-100 cm）碳氮养分含量、酶活性及碳氮矿化对不同氮添加水平的响应;阐明了氮添加对不同功能酶催化性能和微生物功能基因群落的影响机制;并综合植物-土壤-微生物因子,从功能基因水平揭示了不同氮添加水平下土壤C、N矿化过程的微生物调控机制,为深入认识该区的土壤碳氮转化过程提供了科学依据。取得的主要结果如下:（1）N添加改善了不同土层碳氮养分含量,但存在阈值效应,高于6 g N m^-2 a^-1会对土壤碳含量产生不利影响。整体上,N添加显著增加了0-50 cm不同土层有机碳（SOC）、水溶性碳氮（DOC、DON）、硝态氮（NO₃^–-N）和微生物碳氮（MBC、MBN）等不同碳氮组分含量和土壤C/N,对土壤p H、全氮、全磷、速效磷含量、枯落物和细根生物量等无显著影响。NO₃^–-N、DON、MBN含量均随N添加量的增加而增加,在N9处理达到峰值;SOC、DOC、MBC含量和土壤C/N则随N添加呈先增加后减小的趋势,并分别于N3或N6处理达到最大值;N添加对50-100 cm土层C、N养分含量影响较小。所有处理除p H值外,其它土壤因子均随土层深度的增加而降低。（2）N添加提高了不同土层碳氮转化速率,但对其温度敏感性有不同的影响。在0-50 cm土层,低氮添加（N3和N6）使土壤C、N矿化速率和N₂O释放速率分别显著增加了9.73%、16.84%和8.73%,当施氮量高于6 g N m^-2 a^-1时,对C矿化和N₂O释放有微弱的抑制作用,这种变化与土壤氮限制-饱和状况有关。氮添加对50-100 cm土层碳氮转化无显著影响。此外,对表层土（0-10 cm）碳氮转化温度敏感性的研究发现,N₂O释放的Q₁₀值在1.16-1.27之间,C、N矿化的Q₁₀值分别在1.66-1.78和1.63-1.80之间,低于全球平均水平（2.30、2.21）。N添加显著降低了C矿化的Q₁₀值,对净N矿化的Q₁₀值无显著影响,但显著增加了N₂O释放的Q₁₀值,表明N沉降可能在一定程度上抵消升温引起的碳损失,但会加速气候变暖背景下土壤氮素损失。（3）N添加对不同功能酶活性、酶动力学参数及温度敏感性有不同的影响。N添加主要增加了0-20 cm土层氧化酶、C-和P-获取酶活性,但显著抑制了N-获取酶活性。β-葡糖苷酶（BG）和纤维素二糖水解酶（CBH）的V_max值随氮添加量的增加而增加,K_m值随氮添加分别减小和增加,总体上氮添加提高了C-获取酶的催化效率;氮源酶V_max和K_m值对氮添加的响应受温度影响,低温时（≤15°C）,N添加降低了N-乙酰-D-葡萄糖胺酶（NAG）和亮氨酸氨基肽酶（LAP）的V_max和K_m值,高温时（35°C）N添加显著增加了二者的K_m值,总体上N添加显著抑制了N-获取酶的催化效率;同时,N添加显著增加了土壤P-获取酶的V_max和K_m值,但对催化效率无显著影响。N添加通过差异性的影响土壤酶的V_max和K_m值,调控不同功能酶表观活性对氮添加的响应。N添加增加了所有土壤酶V_max和K_m的Q₁₀值,降低了V_max/K_m的Q₁₀值,但仅在BG、NAG和LAP中观察到显著差异,表明N-获取酶的温度敏感性对N添加较为敏感。（4）基于微生物功能基因芯片技术揭示了氮添加对土壤微生物功能基因的影响及作用机制。研究发现N添加显著改变了功能基因群落组成,低N添加（N3和N6）对基因总丰度和多样性无显著影响,但显著增加了不稳定C降解（如淀粉、几丁质、果胶）、NH₃合成（如ure C、nir A、nrf A）、硝化（amo A）和反硝化（nor B）等过程相关基因丰度,这些影响与土壤DOC、NO₃^–-N和MBC等含量的增加有关;N添加高于6 g N m^-2 a^-1,则显著抑制了微生物功能基因丰度和多样性,这种影响与土壤DOC和MBC的降低有关。研究结果表明,与N饱和地区不同,研究区N添加对微生物功能基因的调节策略主要由土壤C、N养分变化介导,而与p H值无显著相关关系。（5）微生物功能基因丰度和组成在土壤C、N矿化过程中起着重要作用。在C矿化过程中,通过路径模型分析发现N添加主要通过改变土壤性质,间接地的影响C降解基因、分解酶活性调节土壤CO₂释放,其中,C降解基因对CO₂释放影响最大。低N添加（N3和N6）主要通过提高不稳定C降解基因丰度促进SOC矿化,而高N添加通过同时减少不稳定C和顽固C降解基因丰度抑制了SOC矿化。在N转化过程中,N功能基因丰度相比土壤理化性质更能解释N素转化对氮添加的响应。通过多元逐步回归分析,amo A-AOB和MBC是影响净硝化作用的关键因素;ure C、nir K和MBC是影响净N矿化作用的关键因素,而nar G和nir S是影响N₂O释放的关键因素。上述研究结果表明,不同氮沉降水平会对土壤养分含量、酶活性和微生物功能特征产生不同的作用,进而差异性的改变土壤C、N矿化过程。目前研究区N沉降水平(2.2 g N m^-2 a^-1)可能会改善土壤C、N养分状况,提高土壤酶活性和微生物功能基因丰度,加速土壤C、N转化速率。考虑到微生物群落和功能对土壤养分转化的重要性,在当前的全球碳、氮循环和气候模型研究中,建议将微生物参数纳入其中以提高这些模型的预测准确性。