近代以来,以含氮化肥的生产和使用及石化能源燃烧为代表的人类活动向环境中排放的活性氮快速增加,导致大气氮沉降也相应快速增加,进而影响生态系统结构、功能与过程。氧化亚氮（N2O）是对流层主要的温室气体及平流层主要的臭氧破坏物质。森林土壤氮转化过程排放是大气N2O的一个主要来源,因此,研究森林土壤N2O排放及其对大气氮沉降的响应不仅有助于深入认识土壤氮转化过程,也有助于揭示土壤N2O排放对氮沉降增加的响应机制,为提高地球系统模型对土壤N2O排放的模拟与预测能力提供科技支撑。尽管全球范围内针对森林土壤N2O排放已经开展了大量的研究,然而,这些研究主要在非喀斯特森林开展。亚热带喀斯特森林由于土壤生物和非生物因素具有一系列特殊属性,导致土壤N2O排放及其产生过程也可能异于同纬度的非喀斯特森林,因而需要开展针对性研究。本研究以桂西北典型喀斯特森林为对象,在森林的二个坡位,即洼地和坡地土壤分别开展模拟大气氮沉降的氮添加实验;在每个坡位采用完全随机区组设计进行氮添加处理,包括对照（不额外添加氮）、中氮添加(氮添加水平为50 kg N ha–1 yr–1)和高氮添加(氮添加水平为100 kg N ha–1 yr–1)。首先,采用静态箱法在野外条件下连续三年观测土壤N2O排放通量;在此基础上,为了揭示不同路径对土壤N2O排放的相对贡献,我们采用15N–18O同位素双标记技术研究了自养硝化、异养硝化、硝化细菌反硝化、硝化耦合反硝化、异养反硝化、联合反硝化等过程对土壤N2O排放的相对贡献;最后,由于硝化过程氨氧化过程是N2O的产生的主要路径,我们进一步研究了氨氧化细菌（AOB）和古菌（AOA）对N2O排放的相对贡献,结合酶活性化学计量、土壤理化性质及氮转化功能基因丰度等指标阐释了土壤N2O排放的主控因素及土壤N2O排放在坡位之间差异的机制。主要结果如下:（1）针对原位检测土壤N2O排放的研究表明,三年氮添加持续增加了洼地土壤N2O排放,然而,仅在2017年高氮添加处理显著增加了坡地土壤N2O排放。在对照组,洼地和坡地土壤的N2O累积排放量分别为1.16±0.24 kg N ha-1和1.50±0.06 kg N ha-1。氮添加导致洼地土壤N2O累积排放量增加了88.7～113.3%,主要是由于氮添加引起洼地土壤铵态氮（NH4+）、硝态氮（NO3-）和可溶性有机碳（DOC）的有效性和AOB amo A基因的丰度增加所致。高氮添加导致坡地土壤N2O累积排放量增加了84.3%,主要是由于高氮添加导致NO3-和碳有效性及AOB amo A和nir K基因丰度增加所致。由于洼地土壤氮水平较低,中氮添加导致洼地土壤N2O累积排放的增加幅度显著高于坡地。（2）针对土壤N2O排放路径的研究表明,自养硝化途径（氨氧化、硝化细菌反硝化和硝化耦合反硝化）占N2O排放总量的70%以上,而反硝化途径（异养反硝化和联合反硝化）在两个坡位土壤N2O排放中的作用较小。在洼地土壤,氮添加同时促进了AOA amo A基因的表达和氨氧化过程N2O的排放,但抑制了AOB amo A、nir S、nos ZII基因表达和硝化细菌反硝化以及硝化耦合反硝化过程N2O的排放。相反,在坡地土壤,氮添加促进了AOB amo A、nos ZII基因的表达和硝化细菌反硝化过程N2O的排放,抑制了nir K基因的表达和异养反硝化过程N2O的排放。我们的研究结果表明:在氮沉降增加背景下,土壤N2O的排放路径及其贡献受坡位影响。（3）针对氨氧化过程N2O排放的研究表明,在二个坡位土壤N2O的产生中AOB均占主导地位。对于有机层土壤,氮添加促进了洼地土壤AOA对N2O排放的贡献,主要是由于氮添加引起微生物碳限制得到缓解进而增加了氮矿化速率加快所致;而氮添加抑制了坡地有机层土壤AOA和AOB对N2O排放的贡献,主要是由于氮添加导致微生物磷限制加剧进而降低了氮矿化速率所致。对于矿质层土壤,氮添加通过增加氨有效性而促进了洼地土壤AOB对N2O排放的贡献;氮添加促进了坡地土壤AOA和AOB对N2O排放的贡献,主要是由于氮添加加剧了微生物碳限制、减缓了磷限制而导致氮矿化和氨有效性增加所致。我们的结果表明,氮沉降增加背景下氨氧化过程对N2O排放的贡献大小及其机制因坡位而异,因此,应将AOA和AOB因坡位不同而导致生态位差异这个因素纳入到地球系统模型中,以便更好地预测大气氮沉降增加背景下土壤N2O的排放情况。