氮是陆地自然生态系统植物生长主要的限制性营养元素，充分认识氮的生物地化循环特征及其驱动机制对于理解生态系统结构与功能及其对全球环境变化的响应具有重要意义。喀斯特生态系统是地球表层系统的重要组成部分。喀斯特区独特的土壤条件（如:高pH、高钙与高缓冲能力等）决定了其土壤碳、氮循环过程可能有别于其它地区。在过去，由于不合理的人类活动，特别是农业耕作导致大面积的喀斯特生态遭受破坏，甚至出现了石漠化现象。近二十以来，通过一系列生态工程的实施，石漠化趋势得到了遏制，多数退化的喀斯特生态系统得到了一定程度的恢复。然而，由于在退化过程中，包括在农业耕作过程中氮等养分流失严重，猜测喀斯特山区的生态恢复可能受氮限制，至少在早期阶段如此。然而，由于缺乏研究，对这一关键科学问题尚无法回答。　　本论文通过对喀斯特山区典型生态系统土壤氮转化过程的研究，阐明喀斯特山区土壤净氮转化与初级氮转化过程在退耕后演替进程中的变化特征及主控因素，并分析土壤氮状况随演替变化特征;在此基础上，进一步研究细菌与真菌对土壤硝化过程的贡献;为了揭示所获得的氮转化特征是喀斯特生态系统特有，还是在西南生态系统中普遍存在，进一步比较喀斯特与非喀斯特森林初级氮转化的异同，根据氮转化过程速率特征，分析二类森林氮状况的差异。研究结果将有助于理解喀斯特生态系统氮循环特征，并为喀斯特喀斯特山区生态恢复工程的深入实施提供科技支撑。主要结果如下:　　(1)基于典型退耕后演替序列（包括草丛、灌丛和次生林，并以农田作对照）的研究表明，喀斯特生态系统硝化速率很高，土壤无机氮主要以硝态氮形式为主。自养和异养硝化速率分别占净硝化速率的80％和20％。添加真菌和细菌抑制剂后，净氨化速率下降，而净硝化速率上升。另外，随着退耕后植被恢复，土壤净氮矿化和硝化速率逐渐增加，而净氨化速率逐渐下降。其原因与不同植被恢复阶段的土壤有机碳、总氮和硝态氮含量密切相关。　　(2)基于典型退耕后演替序列（包括草丛、灌丛和次生林，并以农田作对照）的研究表明，灌丛和次生林的土壤总氮含量显著高于农田。除了草丛外，农田、灌丛和次生林土壤铵态氮含量显著低于硝态氮含量。土壤硝态氮含量随演替呈线性增加趋势。初级氮矿化速率和初级硝化速率在演替早期显著下降，之后线性增加。灌丛土壤硝态氮异化还原（DNRA）速率高于农田和森林。土壤微生物对铵态氮的固持速率呈下降趋势，而对硝态氮的固持速率没有明显的变化规律。由于较高的硝态氮产生速率与较低的硝态氮消耗速率，导致净硝态氮产生速率与初级硝化速率有相同的变化趋势。这些结果表明，在喀斯特山区农田退耕后演替过程中土壤硝态氮含量在到次生林阶段逐渐增加，硝态氮淋失的风险相应增加。　　(3)通过比较典型喀斯特森林和其邻近的非喀斯特森林表明，喀斯特森林土壤初级氮矿化速率、硝化速率、硝态氮异化还原速率、以及微生物对硝态氮的固持速率显著高于非喀斯特森林。非喀斯特森林土壤微生物对氨态氮的固持速率接近初级氮矿化速率，导致非喀斯特森林土壤氨态氮能被有效固持;同时，产生的硝态氮能通过DNRA和微生物固持有效截留，导致非喀斯特森林土壤净硝态氮产生速率非常低。反之，喀斯特森林土壤氨态氮固持速率只占初级氮矿化速率的一半左右;而硝态氮的固持潜力相对较低，产生的硝态氮仅有41.6±4.2％能被固持。由于硝态氮固持潜力较低，导致喀斯特森林土壤硝态氮积累。我们的结果表明非喀斯特森林的氮循环非常保守，而喀斯特森林的氮循环相对开放。　　我们的研究表明喀斯特山区退耕后土壤氮状况/氮供应能力随演替进程逐渐增加，喀斯特次生林表现出明显的氮饱和特征，相反，邻近的非喀斯特森林则表现出明显的缺氮特征。我们的研究意味着喀斯特森林的氮循环具有其特殊性，在全球变化背景下，其响应与适应性也可能异于其它类型森林。