土壤有机质（Soil organic matter,SOM）是陆地碳库之一，在碳氮元素的生物地球化学循环中具有重要作用。SOM主要是由微生物、植物和动物等生物质转化而来的一种异质混合物。这种复杂性以及有机-无机矿物的相互作用导致在分子尺度上对其化学组成特征的研究具有一定挑战性。但是，对SOM化学组成的精确描述对于确定其在环境中的作用至关重要。目前，在研究SOM的技术中，热裂解(Pyrolysis coupled with gas chromatography and mass spectrometry,py-GC/MS)可以相对高效的解析SOM化学分子结构，并较为完整地测定SOM各组分的含量和质量。因此，通过Py-GC/MS技术研究SOM化学组成对土壤碳氮循环具有重要的指导作用。　　高寒区具有独特的高海拔、低温和干旱等环境特征。高寒草地生态系统广泛地分布于该区域，而且为了适应这种极端气候环境，其内部形成复杂、敏感和特殊的碳氮分配、迁移和转化方式。SOM化学组成被报道可以显著影响土壤中的碳转化、微生物数量和活性、酶动力学等，那么SOM中某些特定化学成分是否是控制高寒草地土壤氮转化的关键因子呢？为解决这一科学问题，在藏北高寒草地选择高寒草甸，高寒草原，高寒草甸草原，高寒荒漠草原和高寒荒漠五种草地类型21个样点进行野外原位调查和采样，利用Py-GC/MS技术获得藏北高寒草地SOM化学组成“指纹图谱”。同时设定适宜微生物生长的温湿度条件(25℃，40％WHC)对土壤样品进行室内恒温培养210天，分析温室气体排放通量、土壤可溶性有机碳、铵态氮、硝态氮、可溶性总氮等动态特征。本文建立了高寒草地SOM化学组成与土壤温室气体、总硝化和净氮矿化等土壤氮转化过程因子以及土壤微生物和酶活性的关系，以氮素的土壤有机质—微生物矿化和硝化过程为主线展开分析并取得以下研究结果:　　1.本文通过Py-GC/MS解析出藏北高寒草地土壤和植物中有机质化学成分“指纹图谱”，为识别土壤化学成分奠定了数据基础。本文获得九类62种化学分子，包括烷烃和烯烃、木质素、含氮化合物、多糖、芳香烃、脂肪酸、酚类、多杂环芳香烃和萜烯，主要物质有2-甲氧基-4-乙烯基酚、D-丙氨酸、吡啶、吡咯、糠醛、苯、甲苯、酚、萘和角鲨烯等。通过对这些化学成分进行分类和统计分析，将高寒草地植物地上部、地下部和土壤中有机成分进行比较发现，五种草地植物地上和地下部有机物化学成分数均大于土壤中。另外，植物地上部以多糖类(21～28％)为主，地下部以木质素类(28.7～38.6％)为主，SOM化学组成中包括绝大对数来自微生物的含氮化合物(38.0～67.3％)和少量来源于植物的多糖类（如糠醛）和木质素类（如2-甲氧基-4-乙烯基酚）。　　2.本文通过比较不同草地土壤有机质化学成分，探明了不同环境条件下土壤主要组成成分，为研究高寒草地土壤成分及其转化过程提供了新方法和思路。关于藏北高寒草地不同类型植被下土壤中有机质化学成分表现为，高寒草甸植被和土壤中解析出的化合物数量多于高寒草原、高寒草甸草原、高寒荒漠草原和高寒荒漠。高寒草甸、高寒草原和高寒草甸草原植物地上部有机物以多糖类化合物为主。而高寒荒漠草原和高寒草原植物地上部有机物成分中以多糖为主要化学成分，其次是木质素（17.4％和14.0％）。植物地下部有机物化学组成表现为，高寒草甸植物地下部多糖的相对含量高于其余四种草地，而木质素相对含量低于其余四种草地。含氮化合物表现为高寒草甸草原土壤＞高寒荒漠草原土壤＞高寒草原土壤＞高寒荒漠土壤＞高寒草甸土壤;芳香烃、木质素和酚类等主要来源于植物根系的物质在高寒草甸土壤中相对含量高于另外四种草地土壤;萜烯类在高寒荒漠草原土壤中相对含量高于其他草地土壤，而烷烃类和多糖类则表现为高寒草甸土壤＞高寒草原土壤＞高寒草甸草原土壤＞高寒荒漠草原土壤＞高寒荒漠土壤。　　3.本文通过建立土壤有机质化学成和化学组成与土壤氮转化相关关系，提取了影响土壤氮转化的主要控制因子，为预测不同高寒草地土壤对气候变化的响应程度提供数据和理论支撑。本文结果表明，高寒草地SOM降解过程中，木质素相对含量在SOM化学组成中均呈现为减少趋势;多糖类化合物相对含量则表现为上升趋势;除高寒草甸草原土壤外，其余四种草地SOM化学组成中含氮化合物相对含量呈现上升趋势。SOM中化学成分对土壤碳氮动态特征的影响具体表现为，土壤CO2累积排放量与SOM含量、SOM化学组成中多糖和芳香烃相对含量呈正相关关系，而与含氮化合物呈负相关;土壤N2O累积排放量与土壤DOC含量、SOM化学组成中多糖、芳香烃和木质素相对含量呈显著正相关，与含氮化合物负相关关系但未达到显著水平;土壤培养过程中累积净氮矿化量与SOM含量及其化学组成中烷烃和烯烃类、芳香烃类、木质素和多糖相对含量呈正相关，而与含氮化合物、脂肪类呈负相关关系。关于SOM中有机化学分子对土壤碳氮过程影响表现为，CO2累积排放量与土壤中糠醛、酚、甲苯、乙烯苯和吡咯相对含量呈正相关，而与D-丙氨酸呈负相关;土壤N2O累积排放量与土壤中糠醛、2-甲氧基-4-乙烯基酚、苯和甲苯相对含量呈显著相关关系。SOM化学组成中2-甲氧基-4-乙烯基酚、吡咯、酚、糠醛、苯、甲苯等物质的相对含量与土壤中细菌、真菌、放线菌、革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌数量均存在显著相关关系，2-甲氧基-4-乙烯基酚、糠醛、甲苯和乙烯苯的相对含量与蛋白酶活性也显著相关。　　本文通过分析藏北高寒草地SOM化学组成对土壤温室气体排放、土壤累积氮矿化和硝化量以及微生物数量和活性影响，阐明了SOM对土壤氮转化影响的程度和方式，从SOM化学组成角度揭示了影响高寒草地土壤氮转化的关键因子及其作用机理，并为探索高寒特殊环境中土壤氮转化机理提供新的思路。