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自工业革命以来,人类活动导致全球范围大气氮磷沉降逐渐加剧。大气沉降是氮磷生物地球化学循环过程中的重要环节,直接影响各类自然生态系统养分输入、农业生态系统养分平衡和水体质量等。本研究以南京地区大气氮磷沉降为研究对象,通过4年连续定位监测,比较分析并选择南京水网地区氮磷沉降的观测研究方法,选择三个监测点观测氮磷沉降通量和组成特征,进而结合氮自然丰度和双端元混合模型辨析沉降氮的来源；探讨模拟氮沉降和生物炭添加对农业土壤和森林土壤气体排放的影响。试验研究分为以下4部分：①2009～2011年在同一地点比较研究湿法收集干沉降(DW)、干法收集干沉降(DD)和湿沉降(Wet)等三种观测方法对大气氮磷沉降通量、组成及其动态变化的影响。②2010～2012年选择南京地区城市近郊区(SB)、水稻-旱作轮作区(RU)、蔬菜种植区(VC)三个典型观测点,研究大气氮磷的混合沉降和湿沉降通量、组成及其时空变化特征。③2010～2012年动态监测上述三个监测点混合沉降中NH4+-N和NO3--N的氮素自然丰度,结合双端元混合模型分析,辨析沉降氮中NH4+-N和NO3--N的来源及不同来源的贡献。④2012～2013年进行模拟氮沉降研究试验,包括3个氮水平：0(N0)、60(N60)和120(N120)kg N hm-2a-1和2个生物炭水平0、30t hm-2,每2个月模拟1次氮沉降,探讨氮沉降和生物炭添加对农业土壤和森林土壤N2O、NH3和CO2排放通量及动态变化的影响。主要研究结果如下：(1)2009～2011年在南京地区比较研究DW、DD和Wet三种观测方法对大气氮磷沉降影响的研究表明,DW观测法NH4+-N、NO3--N和TP的干沉降通量分别为7.5 kg N hm-2 a-1、6.3 kg N hm-2 a-1和1.9 kg P hm-2 a-1;DD观测法NH4+-N、 NO3--N和TP的干沉降通量则分别为2.2,4.9 kg N hm-2 a-1和0.4kg P hm-2 a-1.DW和DD这两种干沉降观测方法存在显著差异,DD观测法NH4+-N、NO3--N和TP的沉降通量分别为DW观测法的29%、78%和21%。因此在水网地区应该同时采用DW和DD这两种观测方法来监测大气干沉降,分别模拟大气沉降到水域表面和陆地生态系统。湿沉降(Wet)观测研究表明,总磷(TP)和无机氮(包括NH4+-N和NO3--N)的湿沉降量分别为1.1kg P hm-2a-1和28.7 kg N hm-2 a-1,其中NH4+-N占无机氮总量的43%。结合上述干沉降观测研究结果,对于水域表面,NH4+-N、NO3-N和TP沉降总量(干沉降+湿沉降)分别为19.8 kg N hm-2 a-1、22.7 kg N hm-2 a-1和3.0 kg P hm-2a-1,其中DW观测法干沉降对总沉降量的贡献分别占38%、28%和63%,因此不应忽视干沉降对水域表面氮磷沉降通量的贡献。对于陆地表面,NH4+-N、 NO3--N和TP沉降总量(干沉降+湿沉降)分别为14.5 kg N hm-2 a-1、21.3 kg N hm-2a-1和1.5kgPhm-2a-1,其中DD观测法干沉降对总沉降通量的贡献分别占15%、23%和27%,因此氮磷沉降研究中也要充分考虑干沉降对陆地生态系统氮磷沉降通量的贡献。根据上述研究结果,建议在水网地区应该同时采用DW+Wet和DD+Wet这两类观测方法来监测大气氮磷沉降,分别表征到水域表面和陆地生态系统的大气沉降通量。(2)2010～2012年南京地区SB、RU和VC三个典型观测点大气氮磷的混合沉降(湿沉降+部分干沉降)和湿沉降研究表明,南京地区SB、RU和VC三个典型观测点的氮磷混合沉降通量分别为54.82 kg N hm-2 a-1和1.82 kg P hm-2a-1,其中NH4+-N的含量占无机氮总量的69.7%；NH4+-N的混合沉降量在SB、 RU和VC这三个观测点分别为34.97、36.87和42.8 kg N hm-2 a-1,集中在夏季,受区域活动和降雨量的影响较大。无机氮和TP的湿沉降通量分别为25.65 kg N hm-2 a-1和1.29kg P hm-2a-1,显著低于同步观测的混合沉降通量(分别为54.82 kg N hm-2 a-1和1.82kg P hm-2 a-1),间接表明干沉降通量在大气混合沉降及沉降总量中的重要贡献,值得高度重视。(3)2010～2012年上述SB、RU和VC三个监测点混合沉降中NH4+-N和N03-N的氮素自然丰度动态监测结果表明,δ15NH4+-N的变化范围为一12.85‰～14.47‰,随作物施肥和温度的变化而具有明显的季节变化；δ15NO3--N的变化范围为-9.31‰～+15.67‰,多数在0‰以上波动。根据混合沉降中NH4+-N/NO3--N比率以及δ15NH4+-N和δ15NO3--N动态监测结果,结合双端元混合模型分析,结果表明：化学肥料和动物排泄物都是NH4+-N沉降的主要来源,分别占53.6%和46.4%；化石燃料燃烧和土壤排放则是NO3-N沉降的主要来源,分别占75.1%和24.9%。因此,应该充分重视动物排泄物和化石燃料燃烧在氮沉降总量中的重要地位。(4)模拟氮沉降研究试验表明,氮沉降与生物炭添加对农业土壤和森林土壤的N2O、NH3和CO2排放动态及排放通量具有明显的影响。对于农业土壤而言,相对于不加氮处理(N0),N60和N120两处理农业土壤N20排放量分别为8.89 kgN hm-2 a-1和13.64 kg N hm-2 a-1,分别增加了29.8%和99.1%(p<0.05)；NH3排放分别为2.82 kg N hm-2 a-1和4.05 kg N hm-2 a-1,分别增加了33.6%和91.9%(p<0.05)。对于森林土壤而言,与NO处理相比,N60和N120处理森林土壤N20排放量分别为9.02 kg N hm-2 a-1和15.82 kg N hm-2 a-1,分别增加了141.2%(p<0.05)和323.0%(p<0.05)；NH3排放分别为3.42 kg N hm-2a-1和3.84 kg N hm-2 a-1,分别增加了39.0%(p<0.05)和56.1%(p<0.05)。模拟氮沉降对两种土壤CO2排放都没有显著影响。因此模拟氮沉降显著促进了农业土壤和森林土壤中N2O和NH3排放,且随着沉降量的增加而显著增加,要充分认识到日益增加的氮沉降对土壤N2O和NH3排放的影响。与不添加生物炭的处理相比,生物炭添加抑制了农业土壤和森林土壤N2O排放量,分别降低了20.2%和25.5%；生物炭添加增加了农业土壤CO2和NH3排放量,分别增加了7.2%和21.0%,但是降低了森林土壤CO2和NH3排放量,分别降低了31.5%和22.5%。在氮沉降日益增强的背景下,生物炭添加可以显著减缓森林土壤N2O、NH3和CO2排放量,可以作为一种减缓氮沉降影响的潜在措施。然而,生物炭添加虽然显著减缓农业土壤N2O排放量,但仍然促进了C02和NH3排放量,是否作为减缓氮沉降影响的潜在措施值得深入研究。因此,在水网地区应该同时采用DW+Wet和DD+Wet这两类观测方法来监测大气氮磷沉降,分别表征到水域表面和陆地生态系统的大气沉降通量。干沉降在沉降总量中具有重要贡献,值得高度重视。同时应该充分重视动物排泄物和化石燃料燃烧在氮沉降总量中日益重要的贡献；要充分认识到日益增加的氮沉降对土壤N2O和NH3排放的影响。在氮沉降日益增强的背景下,生物炭添加是否作为减缓氮沉降影响的潜在措施值得深入研究。