森林生态系统中，氮素是限制植物生长发育的最重要的因素之一，对森林群落的演替起到了重要的作用。然而，植物生长需要大量的氮素，而氮素在生态系统中存在形态多样化、移动性强、损失率高等特点，常常导致氮素在土壤中成为最易耗竭的营养元素而最先成为作物生长的养分限制因子。了解氮素在土壤环境中的分布及土壤的供氮能力，可以为植物的合理施肥提供主要依据。大量研究表明，受地形、海拔、坡向等因素的影响，森林生态系统中地上、地下资源的有效性呈现出高度的时空异质性，存在很强的空间异质性规律。但这些研究地点主要集中与在群落大尺度或者受人类干扰程度比较明显的单一森林类型或者农田耕地上，在试验设计上也多采用地统计学的方法对土壤养分的空间异质性进行研究，方法比较单一。
如何阐明森林土壤氮素空间异质性的内在变化规律，对研究的各种氮素形态进行定量分析，并在此基础上进行垂直分布异质性、水平分布异质性的比较，从更深的层次揭示空间异质性及其与森林格局、生态学过程的内在联系及潜在的有价值的规律，具有重要的意义，同时也是近年来林学、生态学研究中重点关注的一个理论问题。有鉴于此，为了更好的体现森林土壤氮素的空间异质性规律，同时减少人为因素造成的试验误差，本文研究地点选择在武夷山自然保护区，区内有世界上同一纬度带中，现存面积最大、保存最为完整的中亚热带森林生态系统，有大量并且完整无损的多种多样的林带，保护区内的林分及山体都具有明显的垂直变化梯度。为本文的开展提供了无法复制的先决条件，研究价值非常大。本文通过对武夷山不同海拔梯度土壤各氮素形态的分析，研究武夷山天然林内不同土壤氮形态的空间异质性规律，为进一步研究亚热带天然林的氮的营养特性，揭示天然林的生态演替及寻求人工林更新最佳氮营养生境的调控打下基础。同时，为保护性、科学性的开发利用武夷山森林土壤，并保持武夷山地区的生物学特殊性，以及为获得更好的生态、经济效益，提供理论上的支持。
主要研究结果如下：1、武夷山不同海拔高度森林土壤氮素垂直异质性规律较为明显。土壤全氮、水解性氮、铵态氮、硝态氮、酸解有机氮、氨基酸态氮、氨态氮、酸解未知态氮含量随着海拔高度的升高，均逐渐增加，垂直分布规律十分明显，并且各海拔高度之间氮素含量的差异均达到显著水平。土壤氨基糖态氮含量随着海拔的升高，呈现降-升-降-升或者升-降-升-降-升的趋势，垂直分布规律不明显，各海拔之间氨基糖态氮含量差异不显著。同一海拔不同土壤剖面层次，土壤各氮素含量随着剖面层次的加深，呈现出0-20cm氮素含量>20-40cm氮素含量>40-60cm氮素含量，剖面垂直规律十分明显，并且不同土层氮素含量差异也达到了显著水平。2、武夷山不同海拔高度森林土壤氮素水平异质性规律较为明显。相同海拔高度相同土壤剖面层次，土壤全氮、水解性氮、铵态氮、硝态氮、酸解有机氮、氨基酸态氮、氨态氮含量呈现出阳坡>阴坡的规律，这说明坡向对同一海拔土壤各剖面层次氮素含量的影响较大，尤其是对表层(0-20cm)土壤氮量的影响最大，对20-40cm、40-60cm土层氮素含量的影响次之。阴阳坡不同海拔高度0-20cm、20-40cm、40-60cm土层中氨基糖态氮、酸解未知态氮含量差异不显著，水平异质性规律不明显，这说明坡向对同一海拔不同土层氨基糖态氮、酸解未知态氮含量的影响不明显。3、阳坡不同土层土壤全氮、水解性氮、铵态氮、硝态氮、酸解有机态氮、氨基酸态氮、氨态氮之间存在极其显著相关性(p<0.01)，各形态氮素与有机质之间存在极其显著相关性(p<0.01);各形态氮素与pH值不存在相关性;各形态氮素中氨基糖态氮、酸解未知氮与海拔不存在显著相关性，其余各形态氮素与海拔之间存在极其显著相关性(p<0.01)。4、阴坡不同土层土壤全氮、水解性氮、铵态氮、硝态氮、酸解有机态氮、氨基酸态氮、氨态氮之间存在极其显著相关性(p<0.01);与氨基糖态氮之间不存在相关性;氨基糖态氮与有机质之间不存在相关性，其余各种形态氮素与有机质之间存在极其显著相关性(p<0.01);各形态氮素与PH值不存在相关性;氨基糖态氮与海拔之间不存在相关性，其余各形态氮与海拔之间存在极其显著相关性(p<0.01)。5、武夷山森林土壤氮素空间异质性规律表现为：土壤全氮、水解性氮、无机氮垂直分布异质性、水平异质性规律十分明显，有机氮中除氨基糖态氮、酸解未知态氮垂直规律不明显，酸解有机氮、氨基酸态氮、氨态氮的垂直分布异质性、水平异质性规律十分明显。
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