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当前沿海地区可持续地提供多样的生态系统服务受到日益关注，导致全球范围内越来越多的沿海地区正在经历快速的城市化进程，进而带来环境氮(N)污染问题。由于氮饱和度将对沿海生态系统及其相关服务产生特别深远的影响，因而了解其如何应对不断增长的城市化进程是重要的。尽管先前的研究已经调查了城市化对全球不同生态系统中氮饱和度模式的影响，但这些研究结果揭示了不同城市化研究结果具有相互冲突的格局（增加，减少或没有明确的模式）。因此，了解氮污染的潜在机制及其对沿海生态系统影响具有重要的生态学和社会意义。本文以中国南部福州闽江口流经市区的白龙江(BJR)和郊区的乌龙江(WJR)河岸森林为研究对象，研究城市化对氮污染的影响及N元素在森林-大气-地表水的生物地球化学循环。具体研究内容和结果如下：
(1)基于15N稳定同位素技术，探索沿BJR和WJR的亚热带沿岸森林土壤N有效性和循环模式。本研究内容分析了不同土层土壤、叶片的氮变量，包括土壤和叶片的氮浓度，同位素丰度以及土壤氮矿化速率。BJR森林的土壤总氮浓度，无机氮浓度（铵和硝酸盐），氮矿化速率（净氮矿化和净硝化）和土壤δ15N值明显高于WJR森林。虽然，BJR和郊区WJR森林中的叶面N浓度没有显著差异，但BJR森林叶δ15N值是WJR森林2.5倍。在白龙江和乌龙江河岸森林叶面δ15N与土壤615N正相关，且土壤615N与土壤硝酸盐浓度，净氮矿化度和净硝化率正相关，与土壤铵盐浓度无显著相关性。
(2)调查不同城市化程度条件下BJR和WJR河岸带森林土壤微生物量及其活性，主要测定了土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、MBC/MBN、微生物呼吸速率(SR)和微生物代谢商(qC02)。研究结果发现，随着城市化程度下降（BJR森林VS.郊区WJR森林）和土层深度(O-IOcm vs.10-20cm)，土壤MBC，MBN和SR值均显着下降。BJR和WJR森林相比，土壤MBC/MBN和qC02值无显著差异。土壤MBC和MBN随土壤C和N有效性的增加而增加，且均与土壤SR值呈显著的正相关。
(3)研究城市化对不同季节（夏季，秋季，冬季和春季）的降水(BP)和林冠穿透雨(TP)不同氮形态的模式和优势的影响。与郊区WJR相比，城区BJR降水的无机态氮(DIN)，有机氮(DON)和总可溶性氮(TDN)浓度均显著增加。在BJR，降水的铵态氮（NH4+-N）与硝酸盐-N（N03--N）比值为0.77，而WJR为1.14。DON不仅贡献了TDN库中N的38%，而且与整个季节和河流区降水的其它形态N含量呈显著正相关。与森林冠层穿透雨(TP)相比，大气降水(BP)各形态氮浓度均较低，且夏季降水N浓度高于其他季节。此外，降水TDN浓度与土壤δ15N和叶615N值存在正相关性，而与土壤TN含量无显著相关性。
(4)评估不同季节的城市BJR和郊区WJR表层河水不同形态N存在模式。研究结果发现，与乌龙江相比，白龙江河水DIN，DON和TDN浓度显著增加。与冬季和春季相比，夏季河水不同形态氮浓度均较低。河水NH4+-N/N03--N比值＜1，而DIN/DON比值＞1。在BJR和WJR，NH4+-N，N03--N和DON浓度对TDN浓度的贡献顺序为N03--N＞DON＞NH4+-N。表层河水不同形态氮的浓度彼此呈正相关。此外，BJR和WJR河水N浓度随着降水和土壤N浓度的增加而增加。
综上研究表明：(a)城市化导致河岸带森林N饱和和河流N富营养化；(b)土壤氮有效性对城市化背景下河岸带森林土壤微生物的数量及其活性具有重要影响；(c)沿海地区的城市森林日益成为大气氮沉降热点地区，特别是硝酸盐的沉降；(d)在降水和河水，DON对TDN的贡献正在逐渐增加，因而未来应将DON纳入城市N污染和全球N沉降估算的研究；(e)城市化沿海地区的森林和河流生态系统都可能面临城市化导致的大气氮沉降增加带来的不利生态影响；(f)需要做进一步的研究，以加深对沿海生态系统中氮污染和循环如何响应日益增长的城市化的科学理解。
(1)基于15N稳定同位素技术，探索沿BJR和WJR的亚热带沿岸森林土壤N有效性和循环模式。本研究内容分析了不同土层土壤、叶片的氮变量，包括土壤和叶片的氮浓度，同位素丰度以及土壤氮矿化速率。BJR森林的土壤总氮浓度，无机氮浓度（铵和硝酸盐），氮矿化速率（净氮矿化和净硝化）和土壤δ15N值明显高于WJR森林。虽然，BJR和郊区WJR森林中的叶面N浓度没有显著差异，但BJR森林叶δ15N值是WJR森林2.5倍。在白龙江和乌龙江河岸森林叶面δ15N与土壤615N正相关，且土壤615N与土壤硝酸盐浓度，净氮矿化度和净硝化率正相关，与土壤铵盐浓度无显著相关性。
(2)调查不同城市化程度条件下BJR和WJR河岸带森林土壤微生物量及其活性，主要测定了土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、MBC/MBN、微生物呼吸速率(SR)和微生物代谢商(qC02)。研究结果发现，随着城市化程度下降（BJR森林VS.郊区WJR森林）和土层深度(O-IOcm vs.10-20cm)，土壤MBC，MBN和SR值均显着下降。BJR和WJR森林相比，土壤MBC/MBN和qC02值无显著差异。土壤MBC和MBN随土壤C和N有效性的增加而增加，且均与土壤SR值呈显著的正相关。
(3)研究城市化对不同季节（夏季，秋季，冬季和春季）的降水(BP)和林冠穿透雨(TP)不同氮形态的模式和优势的影响。与郊区WJR相比，城区BJR降水的无机态氮(DIN)，有机氮(DON)和总可溶性氮(TDN)浓度均显著增加。在BJR，降水的铵态氮（NH4+-N）与硝酸盐-N（N03--N）比值为0.77，而WJR为1.14。DON不仅贡献了TDN库中N的38%，而且与整个季节和河流区降水的其它形态N含量呈显著正相关。与森林冠层穿透雨(TP)相比，大气降水(BP)各形态氮浓度均较低，且夏季降水N浓度高于其他季节。此外，降水TDN浓度与土壤δ15N和叶615N值存在正相关性，而与土壤TN含量无显著相关性。
(4)评估不同季节的城市BJR和郊区WJR表层河水不同形态N存在模式。研究结果发现，与乌龙江相比，白龙江河水DIN，DON和TDN浓度显著增加。与冬季和春季相比，夏季河水不同形态氮浓度均较低。河水NH4+-N/N03--N比值＜1，而DIN/DON比值＞1。在BJR和WJR，NH4+-N，N03--N和DON浓度对TDN浓度的贡献顺序为N03--N＞DON＞NH4+-N。表层河水不同形态氮的浓度彼此呈正相关。此外，BJR和WJR河水N浓度随着降水和土壤N浓度的增加而增加。
综上研究表明：(a)城市化导致河岸带森林N饱和和河流N富营养化；(b)土壤氮有效性对城市化背景下河岸带森林土壤微生物的数量及其活性具有重要影响；(c)沿海地区的城市森林日益成为大气氮沉降热点地区，特别是硝酸盐的沉降；(d)在降水和河水，DON对TDN的贡献正在逐渐增加，因而未来应将DON纳入城市N污染和全球N沉降估算的研究；(e)城市化沿海地区的森林和河流生态系统都可能面临城市化导致的大气氮沉降增加带来的不利生态影响；(f)需要做进一步的研究，以加深对沿海生态系统中氮污染和循环如何响应日益增长的城市化的科学理解。