生态系统碳循环过程、氮循环过程以及水循环过程是生态系统中最重要也是最基本的3种物质循环过程,同时也是生态系统能量传递、养分循环、水分运移的重要载体。森林土壤是陆地生态系统的重要组成部分,开展森林土壤碳、氮、水耦合循环的研究,对认识森林生态系统在能量转换、营养物质循环、水循环与生态功能发挥的重要作用具有重大的意义,为全球尺度的碳氮水循环调控以及温室气体源汇管理提供科学依据,也是改善生态系统管理和保障生态安全的迫切需要。北京山区森林是北京市重要的绿色屏障,在提高人民生活水平、保障经济的发展和改善生态环境等方面发挥着重要的主要,但对于北京山区森林土壤在碳氮水循环调控以及温室气体源汇中发挥的作用机制的了解缺乏全面和统一的认识。因此,本研究选取油松(Pinus tabulaeformis L.)、侧柏(Platycladus orientalis L.)和栓皮栎(Quercus variabilis L.)三种北京山区的代表性林分,系统地测定了土壤碳循环、氮循环、水循环各个环节和各项环境因素,确定环境因素对土壤碳循环、氮循环、水循环的决定作用。首先,基于长期连续观测数据,分析土壤碳循环、氮循环、土壤水循环存在时空变异性。其次,通过布设移除凋落物和截断根系处理,探讨凋落物以及根系生长对土壤碳循环、氮循环、土壤水循环的贡献。再其次,综合分析生物、非生物因子对土壤呼吸、土壤总硝化、土壤反硝化的影响。最后,初步探讨土壤碳氮水之间的耦合关系。主要的研究结果如下：(1)不同森林生态系统土壤碳氮水循环时空变化特性存在差异。土壤碳氮库、土壤呼吸速率、土壤总硝化速率、土壤反硝化速率上层大于下层,其月份动态变化均呈现春冬季低、夏季高的“单峰形”的变化趋势(全氮、硝态氮、铵态氮除外)。土壤体积含水量在春冬季低且变化平稳,而在夏季高且呈脉冲式波动变化。不同林地土壤蒸发的变化规律不明显,峰值较多,夏季蒸发量较大,而针叶林的土壤入渗能力大于阔叶林。(2)凋落物显著影响着土壤碳氮水循环过程。移除凋落物后,土壤碳氮库、土壤呼吸速率、土壤总硝化速率、反硝化速率降低。凋落物对土壤碳循环的贡献率平均为21.35%～40.16%;对土壤氮循环的贡献率平均为14.73%-51.85%。移除凋落物后,5 cm处土壤体积含水量降低了11%,而对15 cm、25 cm处土壤体积含水量影响不显著；且土壤日均蒸发量增大了33.61%-42.24%,土壤初渗速率增大了1.47%-14.11%,而稳渗速率变化不显著。(3)根系生长显著影响着土壤碳氮水循环过程。截断根系后,土壤碳氮库、土壤呼吸速率、土壤总硝化速率、反硝化速率降低。根系生长对土壤碳循环的贡献率平均为19.54%～54.29%；对土壤氮循环的贡献率平均为14.65%～65.44%。截断根系后对土壤体积含水量、土壤蒸发、土壤稳渗速率的影响不显著。(4)降雨影响着土壤呼吸速率、土壤总硝化速率、土壤反硝化速率、土壤含水量。20～-30mm的中大雨能够促进土壤呼吸速率、土壤总硝化速率、土壤反硝化速率,而小雨的激发效应不明显。在一定的范围内,土壤呼吸速率、土壤总硝化速率、土壤反硝化速率随着降雨量的增大而增大。>12 mm的降雨对土壤含水量剧增的效应显著,且随着深度的增加逐渐减小。(5)土壤含水量控制实验研究发现,土壤含水量对土壤呼吸速率、土壤硝化速率、土壤反硝化速率的影响存在抑制临界点,小于临界值土壤呼吸速率、土壤硝化速率、土壤反硝化速率随土壤含水量的增加而增大,高于临界值,则相反。油松林、侧柏林、栓皮栎林对土壤呼吸速率的抑制临界点分别为19.97%、16.65%、16.90%；对土壤总硝化速率的临界点分别为：25.36%、21.79%、19.56%;对土壤反硝化速率的临界点分别为26.37%、20.02%、20.51%。(6)相关性分析表明,土壤呼吸速率、土壤硝化速率、土壤反硝化速率与土壤温度、气象因子呈极显著相关,而与土壤体积含水量、叶面积指数相关性不显著。综合分析表明,不同影响因子能够共同解释65.9%～89.1%的土壤呼吸的变化、解释71.3%～93.5%的土壤总硝化的变化、解释63.3%～87.9%的土壤反硝化的变化。土壤温度、光合有效辐射、太阳辐射对土壤呼吸速率、土壤硝化速率、土壤反硝化速率的影响显著。(7)常绿树种油松林、侧柏林的叶面积指数维持在一个相对稳定范围内,其值分别为2.43、2.71,土壤呼吸速率、土壤硝化速率、土壤反硝化速率并不随着叶面积指数的变化而变化；而落叶阔叶林栓皮栎林中,叶面积指数具有明显的季节变化,土壤呼吸速率、土壤硝化速率、土壤反硝化速率随着叶面积指数的增大而增大。(8)土壤碳氮具有较强的耦合关系,而土壤碳-水、氮-水之间表现为非线性的耦合关系。土壤不同形式的C/N比与土壤体积含水量之间的相关性较为复杂,表现出一定的碳-氮-水耦合关系。