陆地生态系统碳、氮循环是驱动生态系统变化的关键过程，然而目前对两者之间的交互作用及其对未来环境变化的响应缺乏深入的认识。本研究以中国东部南北样带(NSTEC)为研究平台，沿纬度选择西双版纳、鹤山、鼎湖山、千烟洲、长白山等典型的自然和人工森林生态系统进行温室气体排放监测，同时选择南亚热带马尾松林、混交林和季风常绿林三个演替阶段的森林生态系统进行氮沉降模拟控制试验，综合运用野外采样、实验室分析和数据处理等手段分析气温、降水和氮沉降变化对森林生态系统碳、氮循环关键过程的影响，研究结果表明：　　 NSTEC植被和土壤有机碳储量分别为7.6Pg和34.8Pg，约占全国总储量的48.2％和36.1％。大气湿沉降氮量与降水量极显著正相关，年均沉降量为5～70kgha-1yr-1，大致沿纬度呈递减趋势。城市生态系统降水中NO3--N含量较高，而农田生态系统沉降氮以NH4+-N为主。北方针叶林氮素输入和输出均小于南方阔叶林，氮素累积量较高。　　 自然状态下，森林土壤为大气CO2的源(221.6～528.6mgCO2m-2h-1)，呈现单峰单谷型季节变化规律，热带和亚热带的排放量高于温带，相同气候带下阔叶林高于针叶林。去除凋落物后，土壤CO2排放显著降低，亚热带的贡献率高于温带，阔叶林高于针叶林。森林土壤CO2排放与温度(地温、表面气温)的关系符合指数增长方程，与土壤含水量的关系符合线性方程。温带森林土壤CO2排放对土壤温度的敏感性高于热带和亚热带，亚热带阔叶林高于针叶林。去除凋落物后，土壤CO2排放对地表温度的敏感性增加。具有明显干湿季的亚热带森林土壤CO2释放对土壤水分变化的敏感性显著高于温带森林。短期内氮沉降/施氮能够增加土壤CO2排放，但长期施氮却对土壤CO2排放产生抑制作用，取决于土壤氮素饱和状态。增氮明显提高土壤CO2排放对温度的敏感性，但是降低其对水分的敏感性。　　 NSTEC森林土壤是大气CH4的吸收汇(-10～-60μgCH4m-2h-1)。顶极群落的森林生态系统土壤吸收CH4的数量显著高于人工针叶林生态系统。森林土壤CH4吸收与5cm土壤水分含量显著或极显著正相关，顶极群落土壤CH4吸收对水分的敏感性表现为热带＞亚热带＞寒温带。温带森林土壤CH4吸收与温度的相关性较弱，主要与影响CH4氧化菌活性的因素有关。高氮处理明显抑制土壤CH4吸收，主要归因于土壤中NH4+对CH4氧化菌的排斥作用。　　 森林土壤为大气N2O的释放源(5～53＃gN2Om-2h-1)。人工针叶林土壤N2O排放低于自然阔叶林，亚热带森林低于温度森林。去除凋落物后，土壤N2O排放减少。土壤N2O释放与5cm土壤温度、地表温度及5cm土壤含水量均显著相关，亚热带森林顶极群落土壤N2O排放对温度的敏感性高于温带森林。森林上壤N2O排放量取决于微气象条件、土壤理化性质、硝化和反硝化细菌活性等要素的综合作用。施氮促进了森林土壤N2O的释放，且随着氮沉降量的增加而增强，而且硝态氮对森林土壤N2O排放速率的影响可能大于铵态氮。　　 根据植物和土壤的碳、氮含量和稳定性同位素丰度值，发现施氮短期内明显降低植物叶片C/N，导致富氮生态系统植物叶片δ13C和δ15N明显富集，主要与植物水分利用效率(WUE)和氮素转化过程中氮同位素分馏有关。增氮抑制贫氮生态系统SOC的周转速率，有利于碳截留，但促进氮饱和生态系统SOC的周转，降低其固碳潜力。土壤N2O排放、NO3--N流失和NH3挥发过程对南亚热带森林生态系统15N富集均有重要的贡献，且氮素的输入和输出过程对15N富集的贡献高于生态系统内部的转化过程。　　 长白山北坡垂直带土壤有机碳和全氮含量随海拔的增加波动上升，其储量先增加后减小，表明长白山垂直带森林土壤有机质的分解和累积是气温、降水等气候因素以及土壤质地、pH值等土壤属性协同作用的结果。　　 综上所述，样带方法结合稳定性同位素技术能够很好地揭示森林生态系统碳、氮循环交互作用及其对气候变化的响应模式与反馈机制。土壤碳、氮的吸收与排放过程决定于气候、土壤、生物等因素的综合作用，氮沉降通过改变不同类型森林生态系统的土壤温室气体对温度和水分的敏感性，进而加强了土壤温室气体的综合增温潜势。