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作为链接植物---土壤系统物质循环的纽带，根系在调控森林生态系统碳(C)和养分循环过程中发挥着极其重要的作用，根系生命活动所介导的土壤物质循环过程已成为森林地下生态过程的关键环节和研究热点。外生菌根作为森林生态系统中一种普遍的菌根类型，可通过不同途径与机理来调控土壤C-养分循环过程，加剧了森林根系---土壤---微生物互作过程的复杂性和不可预知性。然而，目前的实验研究和理论模型大都将根系和菌根真菌外延菌丝视为一个整体进行考虑，使得很难精准区分和辨识森林根系/外延菌丝各自对土壤C-养分循环过程所驱动的差异化生态学效应，导致对森林根系---土壤---微生物互作过程及其生态重要性依然缺乏足够的认知。因此，探究根源C（根系/菌丝C）输入对土壤C-养分循环过程的影响以及根系和外延菌丝对土壤养分的吸收差异已经成为深入认识森林生态系统养分物质周转不可或缺的关键环节。 因此，本研究以外生菌根高度共生的西南亚高山针叶林（人工云杉林和天然针叶林）为研究对象，通过野外连续采样获得了森林土壤中不同形态氮(N)库（铵态N、硝态N和氨基酸）的大小及其周转的季节动态特征;在此基础上，采用不同孔径（1mm、48μm和1μm）的内生长管从物理上原位区分根系和外生菌根真菌外延菌丝（简称外延菌丝）各自的作用，并结合稳定同位素质量守恒定律定量辨识根系C/菌丝C输入通量，量化根系C/菌丝C两种C输入途径对土壤C-N转化过程的作用与相对贡献大小;同时，采用15N稳定同位素原位标记技术，比较分析根系和外延菌丝对土壤中3种不同形态N素（铵态N、硝态N和氨基酸）的吸收差异及其对森林植物N养分获取的相对贡献。本研究获得的主要研究结果如下: (1)人工林和天然林土壤中不同形态N库大小及其周转的季节动态规律。人工林土壤无机N库及通量在生长季和非生长季均显著低于天然林;两种林分土壤有机N表现出明显的季节性差异，具体而言，人工林土壤氨基酸N库及其通量在生长季显著低于天然林，而在非生长季却显著高于天然林;两种林分中不同土层的氨基酸N库及其通量也具有显著差异，表现为有机层土壤显著高于矿质层土壤。该部分研究结果表明，人工林植物可能形成独特的养分经济模式，通过调整N源获取策略，使土壤氨基酸在非生长季成为人工林植物主要的N源来补偿严重受限制的无机N养分有效性，进而维持长期的森林生产力和稳定性。 (2)根系和外延菌丝对土壤中新C输入的相对贡献。天然林土壤中的新C输入量显著高于人工林;与根系C输入相比，外延菌丝C对土壤中新C输入具有更大的贡献，两种林分中平均有三分之二的新C输入来源于外延菌丝。另外，人工林和天然林中分别有57.8％和74.8％的菌丝C进入了土壤活性C库，分别有54.2％和59.7％的根系C进入了土壤惰性C库。这些结果表明，根源C主要通过外延菌丝途径将活性组分输入到土壤中。 (3)根系C和菌丝C输入对土壤有机C分解动态的影响。根源C输入对土壤不同组分C库诱导了不同方向的激发效应。具体而言，根源（根系和菌丝）C输入对原始土壤活性C库诱导了负的激发效应，而对原始土壤惰性C库诱导了正的激发效应。不同根源C输入途径对原始土壤有机C的分解诱导了不同幅度的激发效应。相比于根系C输入而言，外延菌丝中活性C输入对原始土壤惰性C的分解诱导了显著更大的正激发效应。这些结果表明，菌丝C在影响亚高山针叶林土壤C动态和长期C储存过程中起到了主导作用。 (4)根系C和菌丝C输入对土壤N转化过程的影响效应差异。人工林和天然林中的菌丝C输入对土壤N矿化的促进作用分别贡献了85％和77％，而根系C输入的相对贡献仅为20％左右;另外，两种林分中单位质量菌丝C输入比单位质量根系C输入均诱导了显著更大的土壤N转化促进作用（大约为根系C输入所产生作用的4倍）。这些结果表明，相比于根系C输入而言，外延菌丝C输入在促进亚高山针叶林土壤N循环过程中起到了主导作用，这可能与菌丝C输入具有更大的数量和质量有关。 (5)根系和外延菌丝对土壤3种不同形态N素的吸收差异。通过我们的研究表明，西南亚高山针叶林植物具有直接吸收利用土壤氨基酸的能力，但土壤无机N源仍然为该区域森林植物最主要的N源，且植物在3种不同形态N素中更偏好吸收土壤NH4+-N;外延菌丝对植物吸收土壤中3种不同形态N素的相对贡献均显著小于根系的作用，菌丝对植物N吸收的平均贡献小于30％;此外，人工林和天然林中外延菌丝比根系均具有显著更大的有机N/无机N吸收比例，表明植物根系更偏好吸收无机N，而外延菌丝更偏好吸收有机N。 综合以上研究结果，在外生菌根高度共生的亚高山森林生态系统中，外延菌丝的生长在土壤C-N循环过程中扮演着非常重要的调控作用;同时，外延菌丝对该区森林植物从土壤中吸收N素（尤其是有机N）也具有十分重要的作用。这进一步强调了未来森林土壤C-养分循环过程及生物地球化学循环模型的构建应充分重视和考虑菌根真菌外延菌丝所介导的生态学作用;同时我们的研究结果也进一步丰富和提升了典型高寒森林根系---土壤---微生物互作机理及其生态反馈效应的认知水平。