气候变化引起的氮沉降增加和降水减少通过改变土壤水分和氮的有效性来影响森林土壤碳收支。目前为止,关于氮沉降增加和降水减少对生长季森林土壤碳收支的影响已有很多研究。这些研究的结果在很大程度上揭示了氮沉降增加和降水减少情景下生长季森林土壤碳收支的变化规律,但非生长季土壤碳收支的变化规律却还很少受到关注。而要真正了解森林土壤碳收支的全年动态变化规律,还必须了解非生长季土壤碳收支对氮沉降增加和降水减少的响应。因此,本研究利用长期模拟气候变化的野外原位控制试验,通过研究生长季的氮添加(50 kgNhm-2yr-1)和降水减少(-30%穿透雨)对非生长季土壤呼吸、甲烷排放、细根动态、凋落物分解和微生物群落的短期滞后效应,探究生长季的氮添加和降水减少对非生长季的碳收支的滞留影响。主要结果如下:(1)氮添加和降水减少通过改变非生长季的异养呼吸和自养呼吸显著增加了总的土壤呼吸速率(分别增加了 19.33%和10.67%),而它们的交互作用没有显著改变非生长季土壤呼吸速率。所有处理下,非生长季的土壤呼吸与土壤温度和土壤湿度存在显著正相关关系。非生长季的雪被厚度降低显著减少了土壤呼吸速率,但增加了氮添加和降水减少对土壤呼吸影响的强度,改变了氮添加和降水减少交互作用对土壤呼吸的影响方向。(2)尽管氮添加和降水减少显著减少了非生长季甲烷通量(分别减少了 68.72%和47.24%),但它们对甲烷通量的影响受采样时间和不同年份调节。非生长季(2018/2019年非生长季)的雪被降低缓解或抵消了降水减少对甲烷通量的消极影响。甲烷通量与土壤硝态氮含量呈正相关,说明氮添加和降水减少可能通过改变土壤氮动态而影响非生长季土壤甲烷通量。(3)氮添加和降水减少降低了非生长季早期单位面积细根长度,增加了非生长季后期单位面积细根长度,说明氮添加和降水减少可能增加了非生长季早期细根死亡和后期的细根生长。非生长季早期细根死亡率增加可能是因为氮添加和降水减少增加了根系皮层厚度,从而增强了细根温度敏感性;非生长季后期细根生长的增加部分原因可能是早期根系大量死亡为非生长季后期根系生长储备了大量养分。基于代偿性原则,非生长季后期根系能在短时间内迅速弥补冬季早期损失。(4)凋落物分解对氮添加有微弱的正响应,而对降水减少及其交互作用有显著的负响应。凋落物质量调节凋落物分解对氮添加、降水减少及其交互作用的响应。氮添加、降水减少及其交互作用有增加凋落物分解早期氮磷滞留的趋势,这可能有利于缓解气候变化对土壤生态系统的影响、维持生态系统养分稳定和平衡。氮磷滞留量在低质量凋落物中存在显著的线性或者指数相关关系,而在高质量凋落物中没有显著相关关系,说明凋落物质量调节凋落物的氮磷动态关系。(5)氮添加及其与降水减少的交互作用增加了非生长季微生物量(分别增加了16.09%和12.50%),改变了非生长季微生物多样性、群落结构和功能团相对丰度。降水减少尽管没有显著改变非生长季微生物量,但改变了微生物多样性、群落结构和功能团相对丰度。降水减少使得抗干扰能力强的细菌群落增加,说明降水减少可能对细菌群落产生了一定程度的压力。施氮可使真菌群落由分解能力高的担子菌门向子囊菌门转化,这可能是氮增加条件下凋落物分解没有显著增加的原因。降水减少及其与氮添加的交互作用增加了腐生真菌群落,可能归因于细根死亡增加所致。采样时间调节氮添加、降水减少及其交互作用对微生物群落结构的影响。冻融期显著降低了细菌和真菌多样性和各功能团相对丰度,但仍然可以导致有机质大量分解,可能说明冻融期凋落物等有机质的分解可能主要归因于物理破碎化。本文首次利用常规方法研究了气候变化因子(氮添加和降水减少)对非生长季原始阔叶红松林的一些主要生态过程的滞后效应。结果显示,氮添加和降水减少可能通过影响土壤养分和物理结构、细根形态和解剖结构、凋落物质量以及微生物群落结构和功能团而增加非生长季土壤碳排放(土壤呼吸排放的碳减去甲烷吸收的碳),促进了非生长季土壤碳循环。非生长季极端气候条件(例如雪被降低)可以调节气候变化因子(氮添加和降水减少)对土壤生态过程的影响。该研究不仅增加了我们对生长季气候变化对非生长季生态过程的短期滞后效应的认知,也为理解未来气候变化对非生长季碳循环的影响提供了一定数据和理论参考。