工业革命以来,人类活动制造并向大气排放了大量的活性氮（N）,造成了全球性的N沉降问题。过去的半个世纪,全球范围内开展了大量研究探索N沉降的持续增加对陆地和海洋生态系统的影响。其中,大量的实例研究表明N沉降的增加造成了森林生态系统土壤养分可利用性的改变和土壤pH值的降低。这些变化直接影响着植物与土壤的交互界面——根系。根系（尤其是直径较细的部分）对于生态系统的生物地球化学循环具有重要作用,然而有关森林根系对N沉降响应的研究却相对缺乏。为进一步揭示大气N沉降增加对亚热带森林地下碳（C）和其他元素循环过程的影响,以“华西雨屏”区中心地带的瓦屋山扁刺栲（Castanopsis platyacantha）次生林N添加试验样地和洪雅柳江苦竹（Pleioblastus amarus）人工林N添加试验样地为基础。以扁刺栲根系和苦竹根系为研究核心,通过野外持续N添加（NH₄NO₃为N源）的试验方式,采用根系分级研究框架和功能分组研究框架,结合微根管技术,研究了扁刺栲根系寿命、形态、化学特征和分解对不同N添加梯度(CK、LN和HN,+0、+50和+150 kg N·hm^-2·a^-1)的响应和苦竹根系形态、化学特征对不同N添加梯度(CK、LN、HN和SN,+0、+50、+150和+300 kg N·hm^-2·a^-1)的响应。同时还研究了N添加处理对两林分土壤化学的影响。得到以下主要研究结果。（1）0-15 cm、15-30 cm和30-45 cm土层的扁刺栲根系（直径<1 mm）平均寿命分别为186、113、130 d,中值寿命分别为151、87、87 d,周转率分别为2.42、4.20、4.20 a^-1。LN和HN处理下0-15 cm土层扁刺栲根系周转率为3.17 a^-1。生存曲线的对数秩检验结果表明,3个土层中N添加处理对根系寿命的影响均不显著。（2）扁刺栲在0-15 cm、15-30 cm和30-45 cm土层的根系（直径<1 mm）生物量分别是65.0、40.8和22.5 g·m^-3。CK、LN和HN处理下0-45 cm土层扁刺栲根系生物量分别为128.3、125.9、143.9 g·m^-3,各处理间无显著差异。苦竹0-20 cm土层的根系生物量为651 g·m^-3,SN处理使竹根生物量(432 g·m^-2)下降34%,但未达到统计显著水平。扁刺栲1-5级根的平均直径分别为0.26、0.31、0.43、0.59和0.90 mm,苦竹2-5级根的平均直径分别为0.31、0.46、0.59、0.82 mm。两因素方差分析结果表明根系等级显著影响了扁刺栲和苦竹根直径、比根长、比表面积和根组织密度;N添加处理未显著影响扁刺栲根形态指标,而显著影响了苦竹根系的比表面积（SRA）和比根长（SRL）。SN处理使苦竹1+2级和3级根的分枝比下降了49%,与CK处理差异显著,即SN处理使3级根上着生的1级根和2级根数量减少了约一半。（3）随根系等级的增加,扁刺栲根系的N、P和Mg含量显著降低,而K含量和C/P显著增加。N添加处理使扁刺栲根系N含量显著增加,使根系Mg含量和C/N显著降低,但未显著影响根系Ca、Na、Al、Mn、Fe含量。N添加处理改变了扁刺栲根系形态特征与根系Mg、N含量之间的线性关系。对于苦竹根系,两因素方差分析结果表明,N处理增加了苦竹根系Na含量、C/N和C/P,而使P、N、K和Mn含量降低。根系等级显著影响了苦竹根系C、N、P、K、Mn含量。（4）扁刺栲吸收根组（1-3级）和运输根组（4-5级）具有显著不同的基质质量,吸收根组的N、P、K、Mg、酸不溶性组分含量均显著高于运输根组,而吸收根组的Ca、Mn、酸溶性组分含量均显著低于运输根组。分解1.3 a后,CK样方扁刺栲吸收根组和运输根组的质量残留率分别为72%和63%,二者的分解系数（k）分别为0.25±0.02和0.33±0.03。LN和HN处理下吸收根组质量残留率分别为77%和74%,运输根组质量残留率分别为60%和67%。重复测量两因素方差分析结果表明,N添加处理显著影响了根凋落物Ca和Mn元素动态,根功能组显著影响了根凋落物质量残留率和C、N、P、Mn元素动态。对于N元素,吸收根组表现为持续释放,而运输根组在分解初期先表现出一定程度的富集随后开始释放。对于Mn元素,吸收根组在分解前期表现出了显著的富集随后开始释放,而运输根组则表现为持续释放过程。（5）6年N添加处理未显著影响苦竹林土壤总有机碳（TOC）、浸提性溶解有机碳（EDOC）、矿质结合碳（IOC）和颗粒有机碳（POC）。SN处理显著提高了苦竹林土壤硝态N含量。CK、LN、HN、SN处理的苦竹林土壤平均pH分别为4.71、4.62、4.71、4.40,CK与SN差异显著。与CK相比,SN处理使苦竹林土壤交换性Al³⁺含量提高了70%,差异显著。（6）N添加处理未显著影响扁刺栲林土壤的TOC、ROC、EDOC和POC含量。根系隔离处理使扁刺栲林腐殖质层土壤的TOC、TN、C库活度指数显著降低。N添加处理显著提高了扁刺栲0-20 cm土层的NO₃^--N含量,且根系隔离处理下,NO₃^--N含量提高更多。N添加处理显著降低了土壤pH,根系隔离处理对其没有显著影响。但在根系隔离处理下,N添加使土壤pH值下降更多。上述结果表明,对于扁刺栲林,N添加未显著影响土壤C组分及扁刺栲根系生物量、根寿命和根系形态特征,但其显著改变了扁刺栲根系N、Mg含量与形态特征之间的关系,增强了植物对Mg元素的需求。根系隔离处理对土壤C库、N库有明显影响,揭示了根系在土壤C、N储存中的重要作用以及在N沉降背景下,减缓土壤pH下降和N保留的潜在作用。扁刺吸收根组和运输根组具有显著不同的初始养分含量,导致两者不同的分解速率及部分元素的不同释放动态。然而N添加并未显著影响扁刺栲根系的分解初期的分解速率。对于苦竹林,N处理未显著影响土壤C组分,然而SN处理显著提高了土壤硝态N含量,导致土壤酸化及Al³⁺活化,从而对苦竹根系生物量造成一定影响且显著影响了根系N、P、K含量和低级根系的形态特征。