将氮素各种形态含量变化(净转化速率)研究推进到控制含量变化的过程转化速率(初级转化速率)研究，对于认识土壤氮素转化规律、合理施用氮肥、评估氮肥的环境效应等具有极其重要的意义。本文以加拿大埃尔伯塔省森林、草地和黑钙土为土壤样本，采用15N库稀释技术测定土壤氮初级转化速率，研究了模拟N和S沉降、小麦秸秆及其生物炭、水分和pH对土壤氮素关键转化过程的初级转化速率和N2O排放的影响。　　 采用15N库稀释技术，研究了4年的模拟N和S沉降对加拿大埃尔伯塔省阿萨巴斯卡油砂地区(AOSR)北方森林土壤氮素初级转化速率的影响。结果表明，在有机质层中，氮初级矿化和初级NH4+同化速率以对照(CK)，施N(+N，30 kg N ha-1yr-1)，施S(+S，30 kgSha-1yr-1)和施N+S处理的顺序下降(P<0.10)。然而，在矿质层中却呈现出相反的趋势。不论是有机质层还是矿质层，初级NH4+同化速率均高于初级矿化速率，且不因处理而异，说明即使经过4年的模拟N和S输入，阿萨巴斯卡油砂地区北方森林土壤仍然具有较强的微生物同化NH4+的能力。此外，不论是有机质层还是矿质层，施N都趋向于增加初级硝化和NO3-同化速率(P<0.10)。而施S对有机质层和矿质层的初级硝化、初级NO3-同化速率影响不一致。初级硝化和NO3-同化速率是紧紧耦合的，不因处理和土壤层次而改变。经过4年的模拟N和S沉降，NH4+库周转仍然较快，净硝化速率可忽略不计且NO3-库数量仍维持在一个较低的水平，表明供试的北方森林土壤NO3-淋溶风险并未因N、S沉降而显著增加，这与他人对该地区的同步N淋溶测定结果一致。　　 通过室内培养试验研究了小麦秸秆及其生物炭施入对耕作黑钙土氮初级转化速率和N2O排放的影响。结果表明，与对照处理(CK)相比，小麦秸秆施入后初级NH4+和NO3-同化速率分别提高302％和95.2%、初级硝化速率降低32.2%、N2O排放提高37.7%。与此相反，小麦秸秆生物炭施入对氮初级矿化、NH4+和NO3-同化、硝化速率和N2O排放均无影响。因此，生物炭施入作为一种可以快速提升土壤稳定性碳库储量的管理手段，对土壤氮转化过程及N2O排放的影响作用很小。　　 以加拿大埃尔伯塔中部地区森林和邻近的草地土壤为研究对象，在室内培养条件下，采用15N示踪技术结合数值FLUAZ模型测定土壤氮初级转化速率，评价土壤水分变化(65%和100% WHC)对土壤氮初级转化速率的影响。结果表明，土壤水分变化对供试森林和草地土壤氮初级矿化和NH4+同化速率均无影响，仅影响森林土壤的初级硝化速率，表现为100% WHC时的土壤初级硝化速率显著高于65% WHC时。经过9天的培养，在65% WHC下草地土壤和森林土壤的反硝化速率忽略不计，在100% WHC条件下平均反硝化速率分别为2.47和4.91 mg N kg-1 d-1。在森林土壤中，65% WHC时的初级硝化速率与NH4+同化初级速率的比值(N/IA)及9天的N2O累积排放量均显著低于100% WHC时。与森林土壤相似，草地土壤也在65% WHC时N2O累积排放量较低，但草地土壤的初级硝化与NH4+同化速率的比值在两个不同水分处理间无显著差异。　　 pH是影响土壤氮循环的主要因素之一。之前在加拿大埃尔伯塔中部的研究发现森林土壤的硝化作用很弱甚至缺失，而邻近的草地土壤却有较强的硝化作用。为此，本试验采用人为添加稀HCl或KOH溶液调节土壤pH的方法研究土壤pH变化对土壤氮初级转化速率的影响。结果表明，森林土壤的初级NH4+同化速率随pH的升高而增加的速度快于初级氮矿化速率，导致氮净矿化速率随着pH的升高呈现出降低的趋势。然而，草地土壤中pH变化对这三个速率均无影响。pH升高显著刺激了森林和草地土壤初级硝化速率和净硝化速率，土壤酸化则抑制了硝化作用。同样地，低量和高量的KOH加入均显著提高了这两种供试土壤的初级硝化和NH4+同化速率的比值(N/IA)，而HCl加入后该比值几乎降为零。低量和高量的KCl加入分别部分和完全抑制了森林和草地土壤初级硝化速率，且硝化过程比矿化过程对盐含量的升高更敏感。因此，由于盐效应的干扰，我们的研究结果不一定能准确反映pH对土壤氮初级转化速率的影响。