随着工农业的发展，人类活动引起氮沉降量持续增加。长期增加的氮沉降，特别在热带地区，会诱发或加快陆地生态系统土壤硝化作用和反硝化作用，加剧氮的淋失和气态氮损失。以往对氮损失的研究主要关注陆地生态系统可溶性氮的损失。由于缺乏从生态系统尺度上直接测定反硝化速率的技术，对于气态氮损失的研究较少并且结果存在较大的不确定性。热带森林占全球陆地面积的12％，对维持全球气候以及碳氮循环起着至关重要的作用。另外，热带森林氮更加富有，氮的流失和气态氮损失可能更大。因此，研究氮沉降在热带森林生态系统内的去向，以及热带森林气态氮损失速率对于理解和预测氮沉降对陆地生态系统影响以及全球气候变化都有着十分重要的意义。　　本研究选择海南岛尖峰岭热带山地原始林和次生林作为研究对象，重点开展:(1)测定热带森林生态系统中植物和土壤无机氮15N自然丰度;(2)在样地尺度上，利用15N示踪技术，揭示大气沉降氮在热带森林生态系统植物和土壤中的分配，进而估算氮沉降对热带森林生态系统碳吸存效应，同时量化氮损失量和损失的时间规律;(3)利用室内培养实验测定森林土壤反硝化作用过程中的氮同位素分馏效应，为进一步量化森林生态系统反硝化作用速率减少不确定性;(4)在集水区尺度上，利用硝酸盐氮氧同位素技术，估算森林土壤反硝化作用速率，量化氮损失途径的贡献。主要结果如下:　　(1)尖峰岭热带森林植物叶片δ15N多为负值，变化范围为-4.7‰-4.4‰，平均值为-1.3‰，低于其他热带森林植物叶片δ15N的平均值，而与温带森林相接近，表明所研究热带森林可能是氮缺乏的。另外，土壤铵态氮δ15N小于硝态氮δ15N，说明该森林土壤反硝化作用较强，掩盖了硝化作用对铵态氮的15N富集作用。通过计算不同森林富集因子（叶片δ15N减去0-10cm土壤δ15N），发现原始林富集因子(-3.7‰)大于次生林(-6.2‰)，表明原始林比次生林更加的氮富有。　　(2)在尖峰岭热带森林中，植物是非常重要的氮汇，并且植物15N回收率随时间增加。另外，植物偏好吸收NO3-，标记一年后，在15NH4+处理和15NO3-处理下，植物15N回收率分别为11％-14％和18％-29％。与植物相比，土壤有机质层是重要的短期氮汇，有机质层截留的15N很快的转移至矿质土壤或者被植物吸收。矿质土壤是热带森林最重要的氮汇，并且15NH4+和15NO3-都会相对稳定地固持在矿质土壤中。标记一年后，在15NH4+处理和15NO3-处理下，矿质土壤15N回收率分别为39％-43％和32％-39％，次生林矿质土壤15N回收率分别为43％和39％。总的来说，标记一年后，在15NH4+处理和15NO3-处理下，尖峰岭热带森林15N回收率分别为60％和58％-66％，与标记三个月后生态系统15N总回收率没有显著差异，表明虽然标记前三个月会有部分沉降氮损失，但是大部分沉降氮能长期稳定的固持在热带森林生态系统内部。根据植物15N回收率以及植物碳氮比计算得出热带森林碳吸存效率为12-17kg C/kg N，表明适当的氮输入有可能提高热带森林生产力进而增加碳吸存。　　(3)在室温和严格的厌氧条件下，土壤中NO3-消耗速率为0.22±0.03μg N g-1h-1，同时伴随NO3-的氮和氧同位素分馏。森林土壤反硝化作用过程中氮同位素分馏效应值(15ε)为31‰-65‰，远高于以往反硝化细菌纯培养和其他环境条件下（淡水环境，海洋沉积物和农业土壤）的研究结果(5‰-50‰)。然而，森林土壤反硝化作用过程中△δ18O∶△δ15N比值为0.28到0.60(平均值为0.38±0.02)，低于以往陆地生态系统研究所报道的反硝化过程中的△δ18O∶△δ15N比值(0.5-1)。我们进一步应用本研究结果中的反硝化分馏效应值估算反硝化作用速率，反硝化作用对总氮损失的贡献由35％-86％下降至12％-68％，表明以往的研究可能高估了反硝化作用对总氮损失的贡献。　　(4)尖峰岭地区降水中δ15N-NO3-为-5.5‰-28.2‰，δ18O-NO3-为8.1‰-77.4‰，△17O-NO3-为1.9‰-22.7‰，三者均呈现出明显的季节性特征。其中δ18O-NO3-和△17O-NO3-表现夏季低，冬季高的趋势;而降水中δ15N-NO3-则表现为夏季高于冬季。溪水中δ15N-NO3-、δ18O-NO3-和△17O-NO3-均未表现出明显的季节性变化。但是，溪水中△17O-NO3-为2.7‰-3.4‰，低于降水中△17O-NO3-(12.8‰)。根据二元混合模型，计算热带森林土壤总硝化速率为7.9-10.8kg N ha-1yr-1。再结合实际测定的尖峰岭热带森林反硝化分馏系数(43‰)计算出热带森林反硝化速率为2.7-4.5kg N ha-1yr-1，占总氮损失（气态氮损失和氮淋失）的42％-51％。