中文摘要：

本项目拟以贵阳地区石生苔藓及其下方基质为研究对象，结合同位素地球化学、环境地球化学、植物生态学和苔藓植物学的基本原理和研究手段，探讨人为大气氮输入在喀斯特地区石生苔藓和基质中的动态和效应。在不同氮沉降水平和不同基岩类型（石灰岩和砂岩）条件下，通过分析石生苔藓及其下方形成的腐殖质和薄土的氮含量和氮同位素变化特征，揭示氮沉降进入石生苔藓和基质后的行为和过程。同时，分析有机质含量、碳氮含量和碳氮同位素的变化规律和相互关系，从石生苔藓和基质碳行为变化的角度理解氮沉降的效应和机制。此外，分析碳氮元素和其它关键营养元素（磷、钙、钾、镁）的变化和组合特征，进一步认识氮沉降在石生苔藓系统中的行为，评价大气氮输入在石生苔藓风化基岩过程中的生理生态效应。本研究旨在深化氮沉降参与岩石表层生境演化过程及其效应的理解，促进地表地球化学记录在氮沉降研究中的应用，为喀斯特地区石生植被的恢复和石漠化防治提供基础科学依据。

结论摘要：

本项目应用最新的稳定同位素手段，结合环境地球化学、环境植物学和苔藓植物学的基本原理，深入研究了人为大气氮输入在地表苔藓系统的动态和生物效应，真正推动了苔藓稳定同位素生物监测手段的定量化发展。主要成果包括（1）建立了苔藓氮含量和氮沉降的关系，首次用于（贵阳）城市-农村梯度高空间分辨率氮沉降估算，为城市氮污染防治提供了重要资料；（2）首次论证了苔藓碳含量和碳同位素响应氮沉降的机理，为理解人为氮增加产生的苔藓光合固碳效应提供了初步证据；（3）建立了（贵阳）城市-农村梯度硫沉降和市区硫污染物迁移扩散范围的苔藓监测模型。同时，诊断了硫污染对苔藓光合生理造成的负面影响，发现高氮沉降地区，苔藓生理指标对硫污染并不敏感，而人为氮沉降是控制苔藓叶绿素变化的重要环境因子之一；（4）首次应用反硝化菌还原法建立了自然苔藓硝酸盐浓度和稳定同位素的分析方法，清晰地解释了典型维管植物硝酸盐的来源和生理还原过程。该方法为无干扰（相对于传统加氮和氮同位素标记）、更直接地研究植物生态系统原位氮循环过程和机理推开了一扇窗户；（5）证实了不同生境苔藓硝酸盐同位素对大气硝酸盐的响应，解析了苔藓硝酸盐示踪大气硝酸盐来源的优势和存在的问题。该工作实现了苔藓同位素监测技术从总氮沉降指示具化到氮氧化合物示踪，提高了硝态氮进入苔藓土壤系统的动态和同位素效应的理解；（6）首次通过氮添加和氮剥夺研究了苔藓硝酸盐吸收和还原动力参数和同位素分馏效应研究，发现了硝酸盐诱导苔藓硝态还原酶活动（NRA）的同位素证据，增补了非维管植物氮同位素分馏信息的空白；（7）对苔藓稳定同位素监测氮沉降的生物学机理进行了深入、更细致的研究。发现当氮沉降中还原态氮和硝态氮的比值大于1，苔藓NRA被明显抑制，苔藓硝酸盐同位素接近雨水硝酸盐，苔藓总氮同位素对氮沉降中还原态氮的高估随还原态氮的增加可达21%。当还原态氮和硝态氮的比值高于3.8，苔藓总氮并不包含硝态氮的信息，但更具有示踪还原态氮的可靠性。该研究揭示了苔藓总氮同位素示踪氮沉降的陷阱和新机制，约束了苔藓总氮和硝酸盐同位素生物示踪方法的可靠性和应用原理，首次提出苔藓组织硝酸盐可作为以还原态氮为主的地区大气硝态氮污染物的新监测指标。