土壤养分在植物生长和发育过程中起着重要的作用,影响群落组成和活力,决定了生态系统的结构、功能和生产力水平,其有效性与成土母质、管理方式、气候类型等密切相关。气候变化通过影响土壤水、气、热、肥等状况,进而改变养分元素生物地球化学循环过程,势必对土壤养分的有效性以及植物养分吸收带来影响,因此研究气候变化对森林生态系统养分循环的影响具有重要意义。增温和氮沉降作为全球变化的两个重要方面,给陆地生态系统的养分循环带来诸多不确定的影响,并且当前研究集中在碳、氮、磷等需求量大的养分元素上,对于高等植物必需的、同时也是评价土壤和植物健康指标的微量养分的研究相对较少,此外关于增温及增温氮沉降交互作用对热带亚热带森林土壤养分有效性及植物对养分吸收的影响尚未报道。因此本研究依托福建三明森林生态系统与全球变化定位观测研究站-陈大观测点,以亚热带杉木人工林土壤及植株为主要研究对象,设置增温和氮沉降控制实验,通过测定土壤养分含量及有效性和杉木植株养分含量,探讨增温、氮沉降及其交互作用对亚热带杉木人工林土壤及植株养分的影响,重点阐明区域性限制养分——磷对增温和氮沉降的响应,及相应的作用机制,以期为未来气候变化条件下森林土壤养分管理提供理论依据。主要结果如下:(1)增温通过改变土壤温度和水分,影响土壤微生物活性以及杉木对磷吸收,从而改变土壤磷素形态组成。增温处理下土壤有效磷组分和活性无机磷组分分别提高81%和24%,土壤微生物磷含量、酸性磷酸酶、杉木细根及叶片磷含量分别降低了 24%、51%、29%和19%。说明短期增温虽然通过降低土壤微生物的固磷量和植物对磷的吸收,提高土壤磷有效性,但增温也导致潜在可利用的土壤微生物磷出现显著降低,将有可能加剧本地区磷限制。(2)施氮对土壤磷组分的影响不显著,但土壤微生物磷有降低趋势,杉木叶片磷含量显著降低,而叶片累积生物量磷有增加趋势。说明了杉木幼苗可能受氮限制,施氮促进杉木增长,并且有利于杉木对磷的吸收。(3)增温×施氮处理下土壤活性无机磷组分和缓效性无机磷组分分别增加33%和20%,且磷分级浸提液中的总无机磷含量和土壤总磷亦显著增加,而增温×施氮处理对杉木叶片和细根磷含量无显著影响,但叶片累积生物量磷呈降低的趋势,说明增温施氮的交互处理中,增温可能为主效应,并且增温×施氮降低杉木对磷养分的吸收,抑制杉木生长。(4)增温显著增加杉木细根Ca含量和土壤K有效性含量,降低杉木细根Na含量,而对叶片盐基离子养分影响不显著;施氮降低叶片K含量,但对土壤盐基养分有效性含量影响不显著;增温×施氮降低叶片K含量、细根Na含量、以及降低土壤Ca、Mg的有效性含量,提高了叶片和细根Ca含量以及土壤有效K含量。说明不同盐基离子养分对增温和施氮的响应存在差异性,并且增温施氮通过影响杉木对K、Na、Ca、Mg的吸收及凋落物养分归还,从而改变土壤中盐基离子养分的有效性。(5)增温显著降低杉木细根Cu、Mo含量,对叶片微量元素含量和土壤微量元素养分有效性含量影响不显著,但叶片Fe含量有降低趋势;施氮显著增加叶片Zn、Ni含量,显著降低叶片Fe含量,而对土壤微量元素有效性含量影响不显著;增温×施氮显著提高叶片Cu、Zn、Ni、Mn含量,降低细根Cu、Mo、Mn含量和叶片Fe含量,而对土壤微量元素有效性含量亦无显著影响。说明增温和施氮对不同微量元素影响方式不同,且各处理下杉木叶片Fe含量均有下降,未来气候变化下Fe可能成为限制养分元素。