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氮素(N)是干旱/半干旱地区植物生长的重要限制因子，降雨变化对生态系统N循环过程有着重要的影响。本研究开展以下2个试验:(1)以半干旱地区科尔沁沙地自然降水梯度条件下4个沙地樟子松人工林和原产地红花尔基为对象，研究不同降水条件对土壤和植物C、N、P含量，土壤无机N含量以及植物和土壤13C和15N丰度值的影响，采用生态化学计量比和稳定同位素自然丰度法，分析各地区自然降水条件的差异对樟子松引种后不同降水量变化对土壤N有效性影响;(2)以科尔沁沙地樟子松人工林为对象，采用模拟降水控制试验（对照，减少30％降水，减少50％降水），分析降水量变化对樟子松人工林土壤N有效性、N矿化和淋溶的影响。主要结果如下: (1)与红花尔基原产地樟子松人工林相比，科尔沁沙地引种的樟子松人工林土壤C、N、P元素含量显著降低。科尔沁沙地自西向东，随降水量增加，沙地樟子松人工林土壤C、N、P含量以及C∶P和N∶P表现为逐渐增加趋势，而土壤C∶N呈减少趋势。随着降水量增加，樟子松叶C含量呈下降趋势，N含量和N∶P比值呈增加趋势，P含量无一致性规律。樟子松叶片P含量与土壤C、N、P含量呈极显著正相关关系，而叶片C和N含量与土壤C、N、P含量无显著相关性。该研究表明，沙地樟子松引种地科尔沁沙地土壤C、N、P养分比较缺乏，且随着降水增加土壤N养分限制降低，而土壤P养分限制增加。 (2)科尔沁沙地自西向东，随着降水量增加，沙地樟子松人工林土壤δ15N、δ13C均表现为逐渐增加趋势，而樟子松1年生叶δ13C呈下降趋势。土壤无机N含量与土壤和植物δ15N值存在显著正相关关系，而与土壤δ13C呈极显著负相关。该结果表明，沿自然降水量增加，科尔沁沙地土壤N有效性不断增加，植物水分利用效率降低。此外，与红花尔基原产地相比，科尔沁沙地引种地土壤δ15N显著较低，但土壤δ13C值增加，表明科尔沁沙地樟子松人工林土壤N有效性较低，而土壤有机碳周转速率加快。 (3)科尔沁沙地降水量存在明显月动态变化，导致沙地樟子松人工林土壤无机N含量、净N矿化速率和淋溶量相应发生明显月际变化规律。不同降水量处理显著影响沙地樟子松人工林土壤N有效性，减少降水显著降低了土壤N有效性，但同时减少了土壤无机N淋溶流失。可见，降水是影响沙地樟子松人工林土壤N有效性的重要环境因子。