玉米（Zea may L.）是一种全球广泛种植的C4作物,同时也是中国华北平原区最重要的粮食作物之一。为深入探究大气CO2浓度（[CO2]）升高和土壤水分亏缺协同影响C4作物生长发育及生理生化过程的潜在机理,本研究利用人工气候箱,以华北平原区普遍栽种的玉米品种‘郑单958’为试材,探讨不同CO2浓度(400μmol·mol-1和800μmol·mol-1)和土壤水分条件（充分灌溉75%～85%FC、轻度水分亏缺65%～75%FC、中度水分亏缺55%～65%FC和重度水分亏缺45%～55%FC）对玉米气孔特征、气体交换参数及生化特性的影响。主要研究结果如下:（1）在环境CO2浓度处理下,土壤水分亏缺导致玉米叶片远轴面的气孔密度、气孔宽度、气孔周长及气孔面积均明显降低。同时,CO2浓度升高分别降低充分灌溉条件下玉米叶片两个轴面的气孔密度、气孔长度、气孔周长及气孔面积。然而,CO2浓度升高使轻度亏水条件下玉米远轴面气孔密度增加约20%。另外,本研究结果还表明,不同程度水分亏缺导致玉米叶片的气孔分布格局相比充分灌溉更加规则。（2）轻度与中度水分亏缺导致玉米叶片的净光合速率（Pn）相比充分灌溉显著降低24.8%和19.8%,但CO2浓度升高却使轻度和中度水分亏缺条件下玉米叶片的Pn显著提高15.8%和25.7%。另外,CO2浓度升高还导致不同水分亏缺下玉米蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Gs）的明显降低,从而大幅度提高玉米叶片水平的水分利用效率（WUEi）。（3）土壤水分亏缺降低了玉米叶片的PSⅡ最大光化学量子产量（Fv/Fm）、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光合电子传递速率（ETR）以及光化学淬灭系数（q P）。然而,CO2浓度升高不仅导致轻度和中度水分亏缺下的ETR分别提高34.9%和18.9%,而且还使轻度亏水下玉米的q P显著增加32%。（4）轻度和重度水分亏缺导致玉米根系与叶片的可溶性糖含量提高。然而,CO2浓度升高却增加了轻度和中度水分亏缺条件下玉米叶片的可溶性糖和总非结构性碳水化合物含量。此外,尽管轻度和中度水分亏缺降低了玉米叶片氮（N）含量,但CO2浓度升高却提高了两个土壤水分条件下玉米的叶片N含量。（5）土壤水分亏缺降低了玉米植株的地上生物量、地下生物量及总生物量,而CO2浓度升高使轻度水分亏缺下玉米的地上生物量与总生物量显著增加52.2%和46.4%。本研究结果表明,尽管土壤水分亏缺在一定程度上限制了玉米植株的生长发育过程,但CO2浓度升高却能够增加玉米叶片远轴面气孔密度、叶片氮含量及光合电子传递速率,从而提高玉米植株的生物量、叶片光合碳同化能力与水分利用效率。本研究结果将为全球气候变化背景下农田生态系统科学管理措施的制定以及农作物绿色高效提质增产提供坚实的理论基础和数据支撑。