氮(N)沉降是全球性的重大环境问题之一,其对森林生态系统的潜在影响是森林生态学的研究热点。中亚热带丘陵红壤区是我国大气N沉降的集中分布区和土壤磷(P)限制区,分布于该区域内N相对富余而P相对缺乏的森林生态系统如何响应和反馈N沉降值得关注。目前,N沉降如何影响森林不同植物根际N、P转化和植物体养分含量及其机制尚不明确。本研究选取典型丘陵红壤区15a杉木(Cunninghamia lanceolata)和枫香(Liquidamba formosana)为对象,2011年底选取8块20m×20m样地,采用单因素两水平4次重复完全随机试验设计,野外原位布设N沉降(100 kg N hm-2 a-1,分季节4次拌细沙撒施)长期试验(N沉降处理和对照样地各4块),于2014年生长旺季(8月)收集杉木和枫香根际土壤和非根际土壤和新鲜枝、叶和根样品,非生长季(12月)再次采集新鲜枝、叶、根及地上凋落枝、叶;2015年生长旺季采集人工林4种重要林下植物根际土壤和植株样品,重点测定土壤有效养分含量、有机碳(C)矿化速率、主要酶活性、植物体养分含量、非结构性碳水化合物等,计算土壤主要变量的根际效应、植物组织中生态化学计量比和枝、叶养分回收效率等。揭示杉木、枫香和人工林主要林下植物对N沉降响应的异同机制,探讨地下和地下生态过程及不同植物组织对N沉降响应的分异格局,得出以下主要结果和结论:(1)N沉降显著降低了杉木和枫香的土壤p H值和杉木根际土壤有效P含量;提高了枫香非根际土壤NO3--N含量和杉木非根际土壤水溶性有机碳的含量。同时,N沉降显著提高了杉木土壤有机碳矿化速率,根际和非根际的增幅分别达71.2%和41.2%,降低枫香土壤有机碳矿化速率,根际和非根际的降幅分别为10.6%和44.1%。此外,N沉降显著降低枫香土壤NO3--N和有机碳前期矿化速率的根际效应,增强后期矿化速率的根际效应,而对杉木不同变量根际效应的影响均不显著。(2)N沉降整体上提高了杉木和枫香叶片全N含量,显著提高杉木非生长季一级叶全P含量,但对枫香叶片P含量无显著影响。同时发现N沉降显著提高了杉木一级枝和生长季二级枝N、P的含量,仅显著提高了杉木和枫香生长季>3级根的N含量。值得注意的是,从叶片养分的N/P来看,杉木一级叶对照和N沉降的N/P分别为16.2和18.9,二级叶对照和N沉降的N/P分别为15.4和17.0,而枫香叶片对照和N沉降的N/P分别为19.1和24.6。并且N沉降总体上降低了杉木枝叶的N、P回收效率,对枫香叶片的N、P回收效率影响不显著。此外,N沉降还显著降低了杉木生长季、非生长季一级叶和生长季二级叶片可溶性碳水化合物消耗率,降幅分别为10.5%、8.2%及9.4%。(3)N沉降对林下植物土壤养分的影响主要表现为:N沉降显著提高了芒萁(Dicranopteris dichotoma)、淡竹叶(Lophatherum gracile)和地菍(Melastoma dodecandrum)根际土壤和非根际土壤中NH4+-N和NO3--N含量。从狗脊蕨(Woodwardia japonica)土壤养分含量来看,N沉降显著降低了其根际土壤NO3--N和有效P含量,降幅分别高达29.9%和30.0%。同时,N沉降整体上提高了土壤β-1,4葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶活性,降低了亮氨酸氨基肽酶活性。(4)从林下植物体养分来看,N沉降显著提高了芒萁、淡竹叶、地菍植物体地上部分和地下部分的N含量。N沉降显著降低了狗脊蕨地上部分和地下部分的P含量,降幅分别为7.6%和11.5%。而对淡竹叶和地菍的来说,N沉降显著提高了其地上部分的P含量,增幅高达23.5%和98.7%。不同树木和林下植物对N沉降的响应模式均不一样,N沉降可显著改变树木和林下植物土壤的养分吸收。N沉降显著改变两种树种的土壤N、P养分,促进了杉木根际和非根际土壤呼吸作用,抑制枫香根际和非根际土壤呼吸作用;N沉降对杉木表现为促进了N、P养分的吸收,而加剧了枫香在生态系统中对P养分的限制性。N沉降对狗脊蕨、淡竹叶和地菍植株的生长具有促进作用,而对芒萁生长的促进作为则不显著。在持续N沉降条件下,不同物种生长的差异响应有可能导致亚热带森林物种组成发生变化。本文揭示了氮沉降对不同树种和林下植物影响,为全球变化背景下亚热带地区森林经营和管理提供科学依据。