全球热带亚热带地区由于经济和农业的快速发展，大气氮沉降也不断增加。多数热带地区森林生态系统氮往往比较丰富，不断增加的氮沉降会加快该地区森林生态系统氮饱和的进程，导致磷和其他养分（如钙、镁和钾等）更加缺乏，从而对生态系统养分循环、生物多样性和生产力等产生一系列不利影响。然而，有关氮沉降对热带森林影响的研究仍然非常有限。细根是森林生态系统的重要组分，是植物吸收水和养分、凋落物归还的主要途径。目前有关氮沉降对细根动态的影响也仅在氮沉降背景比较低的地区，而且土壤不是很酸化的森林开展，所得的结果也不尽一致。此外，我们对于长期氮沉降对热带森林细根生长的影响以及磷在对细根响应的调节仍然不甚清楚。　　本研究选择我国南方（鼎湖山自然保护区）高度风化的森林作为研究对象，建立长期氮添加实验样地和氮磷交互实验样地，对细根生长指标（包括现存量、生产力、细根分配、细根养分、细根C、N同位素特征、重金属含量）和土壤性质（土壤酸度、磷酸酶、有效氮、有效磷、交换性阳离子养分、重金属活化等）对氮沉降和磷添加的响应进行了为期5年(2008-2012)的研究。研究的森林包括季风常绿阔叶林（季风林）、阔叶和马尾松针叶混交林（混交林）和马尾松林，其中季风林生态系统氮较为丰富。研究的假设是:1）长期氮添加将使土壤进一步酸化，重金属元素活化;2）长期氮添加会减少三个研究森林细根活力（如生物量减少，生产力减少、磷和盐基养分含量减少、重金属含量上升），其中对季风林的影响最为显著;3）磷添加将缓解氮对土壤性质的影响，表现为提高土壤磷有效性，降低土壤酸度，减少土壤重金属活化等;4）因此磷添加会增加细根活力（即其影响方式与氮添加相反）。　　长期氮添加实验样地于2002年10月建立。样地设置如下:季风林、混交林、马尾松林样地分别设置12、9和9个氮处理样方（10m*20m）。其中季风林设置4个处理，为对照(Control)、低氮（50 kg N ha-1yr-1）、中氮(100 kgNha-1yr-1)、高氮(150 kg N ha-1yr-1)，分别在样地喷加0，50，100，150 kg N ha-1yr-1。混交林和马尾松林各仅3个处理，为对照(0 kg N ha-1yr-1)、低氮(50 kg N ha-1yr-1)、中氮(100 kg N ha-1yr-1)。每个处理均设置3个重复。2003年7月开始施肥直到2012年7月。　　氮磷交互实验样地于2007年2月建立。样地设置如下:季风林、混交林和马尾松林样地分别设置20个样方(5m×5m)，进行外加氮、磷处理试验。每个林型设置4个处理水平:对照(Control)、施氮(N-addition)、施磷(P-addition)和同时施加氮磷(NP-addition)处理，分别在林地喷施150 kg N ha-1yr-1硝酸氨(NH4NO3)和150 kg P ha-1yr-1磷酸二氢钠(NaH2PO4)。2007年2月开始直到2012年7月。　　2008年10月、2009年8月、2011年7月、2012年7月分别在两个样地三个森林进行了土壤及相关样品采集（氮处理5-9年，氮磷处理1.5-5.5年），区分细根在不同土层的分布，区分活根和死根，测定了活根的主要养分和重金属元素含量。另外，对2009年和2011年采集的土壤测定了主要化学性质（土壤酸度、磷酸酶、有效氮、有效磷、有机质、全氮、全磷含量）和可交换性元素组成（K+、Na+、Ca2+、Mg2+、A13+、Fe3+和Mn2+）。主要结论如下:　　1、三个森林相比，混交林具有显著高于另外两个林型的细根总量（活根+死根），活、死细根生物量;结合以往研究数据计算得到的三个森林根冠比大小顺序与细根生物量大小顺序相同，即季风林＜马尾松林＜混交林，符合养分高的森林细根生物量低的一般规律。细根元素含量也是在季风林最高，混交林最低，与三个森林土壤养分水平的高低的规律一致。细根N/P比显著高于其他热带森林，也高于磷限制的阈值（叶片N/P=16），暗示本研究三个森林生产力可能强烈受磷供给的限制。　　2、鼎湖山地区长期高氮沉降和持续的土壤酸化可能导致了季风林细根生物量低于其他低地热带森林的报道数值，也低于该林地6年前和20年前的测定结果。长期氮添加对活细根生物量没有影响，但显著提高了季风林死细根生物量，从而降低细根活力（活细根比例）。另外，我们发现细根铁与活细根生物量显著负相关，这说明长期氮添加导致土壤铁对细根产生了毒害作用，促进细根死亡。长期氮添加对马尾松林和混交林细根生物量、养分等影响不明显，可能跟这2个森林相对低的原始土壤氮水平有关。　　3、外加氮磷对三个森林细根的影响跟森林初始氮磷状态以及作用时间长短有关。外加磷显著提高土壤pH值，促进了季风林细根的内生长，提高了三个森林的活细根生物量，改善细根养分状况，大大降低三个森林细根N/P比，说明三个森林都是是受磷限制的系统，磷添加有效减轻甚至解除了磷限制状况。而外加氮只导致了季风林APA显著提高，说明季风林受P限制更强烈。外加氮的作用与磷相反，5.5年外加氮显著降低了季风林活细根生物量，提高了死细根生物量，与本研究长期氮添加实验氮的作用一致，即导致铝，铁在细根中的积累，产生毒害作用，显著降低活细根比例。2.5年外加氮可能减轻了马尾松林氮限制程度，显著降低细根生物量（活根+死根）;5.5年外加氮也显著提高了马尾松林和混交林死细根生物量，降低细根活力，说明长期外加氮已经提高了2个年轻森林土壤氮水平，过量氮的负面作用已经开始显现。这种负作用在长期氮添加样地没出现，这可能因为长期氮添加实验外加氮水平（50 kgN ha-1yr-1和100 kg N ha-1yr-1）低于氮磷交互样地（150 kg N ha-1yr-1），因而后者可以较快的使马尾松林和混交林积累氮。　　我们的结果充分说明，在氮非常饱和的热带森林，长期氮沉降将降低细根活力，从而可能影响森林生态系统的功能。其影响程度取决于各个森林生态系统的起始氮状态、氮处理水平和持续时间。然而，持续高氮沉降将会减小林型间氮水平差异，最终导致氮饱和。同时，过量氮的负作用可以通过提高土壤磷的输入而得到缓解，说明氮沉降影响通过酸化土壤和降低土壤磷的有效性来影响森林生态系统的功能。