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大气CO2浓度升高，提高植物的净光合效率，刺激植物生长，增加干物质生产，影响了陆地生态系统碳循环。CO2和CH4是大气中两种重要的温室气体，同时也是陆地生态系统碳循环中的重要组分。大气CO2浓度升高情形下农业生态系统碳循环的研究，对于评价农田土壤固碳减排潜力具有重要意义。本文以稻麦复种生态系统为研究对象，通过麦季的田间原位试验和稻季的田间盆栽试验，研究大气CO2浓度升高对麦季土壤呼吸和根际呼吸以及稻季土壤CO2和CH4排放的影响，为未来环境下农田土壤碳的增汇减排途径选择提供一定的理论依据。 试验依托FACE(Free-air Carbon-dioxide Enrichment)平台，以CO2浓度为主处理，施氮量为副处理，采用裂区设计。CO2浓度处理分为对照浓度（Ambient，田间作物冠层大气CO2浓度）和高CO2浓度(FACE，对照CO2浓度+200μmolmol-1)两个水平;施氮量在每个CO2浓度水平下分为常氮(NN，麦季为225 kgha-1;稻季为250 kg ha-1)和低氮（LN，麦季为112.5 kg ha-1;稻季为125 kg ha-1）两个水平。气体采集测定采用静置暗箱-气相色谱法。麦季的田间原位测定土壤呼吸试验采用两种暗箱底座，其一为PVC底座，其边框插入土壤表层以下2-3cm，小麦根系能够生长进入底座内部，该底座内的土壤为“有根土壤”，测得的土壤呼吸值包括根际呼吸;另一种暗箱的底座为不锈钢材质，其边框插入土壤表层以下15cm左右（耕作层的深度），小麦根系基本不能进入其内部，该底座内的土壤为“无根土壤”，测得的土壤呼吸不包括根际呼吸。本文中以有根土壤和无根土壤呼吸量的差值作为根际呼吸量。在水稻生长季，利用特制的植物生长箱，可同时测定稻季土壤产生的CO2或CH4通过土气和植气界面的排放速率。 冬小麦生长季 在两季冬小麦试验（2006-2007和2007-2008）中，有根土壤呼吸速率的最大值出现在拔节-抽穗期，而无根土壤呼吸速率的最大值是在成熟期对应的5月底或6月初。土壤温度和根系活性为土壤呼吸的主要影响因素。全生育期小麦根际累积呼吸量在土壤呼吸总累积量中所占的比例处在38.3％～52.3％之间。有根和无根土壤呼吸速率与土壤温度都呈显著指数正相关关系(P＜0.001)，且无根土壤呼吸对土壤温度相对更加敏感。根际呼吸速率与土壤温度相关性较差。高浓度CO2对有根或无根土壤呼吸的Q10值没有影响。两麦季土壤CO2累积排放量的差异与水稻残体（根及根茬）的降解、季节降水有关。较高的施氮量增加有根土壤CO2的累积排放量，且在2007-2008年麦季达到极显著差异水平(P＜0.01)。2007-2008麦季的这种显著促进作用主要是体现在返青-拔节期和抽穗-成熟期两个阶段(P＜0.05)。较高的施氮量相对增强根际呼吸。 高浓度CO2刺激有根土壤的呼吸，且在2007-2008麦季，其刺激作用达到显著水平(P＜0.05)。FACE处理下，两个麦季有根土壤的土壤呼吸累积量在LN和NN水平上分别提高11.7％和5.9％。在2007-2008麦季，苗期-返青期和抽穗-成熟期两个阶段，高浓度CO2显著增强有根土壤的呼吸速率(P＜0.05)。就整个麦季来说，高浓度CO2对有根土壤呼吸的显著刺激作用主要是增加了非根际（无根土壤）的呼吸。这说明高浓度CO2下，较多的水稻残体的降解对有根土壤呼吸影响较大。高浓度CO2有减小根际呼吸占土壤呼吸比例的趋势。 水稻生长季 在水稻生长季的田间盆栽试验（2007和2008）中，中期烤田和收获前的排水落干阶段是土壤CO2通过土气界面大量排放的关键时期。水稻的灌浆前期是CO2通过植气界面排放的重要时期。较高的施氮量增加土壤CO2通过两个界面的排放（2008稻季对照CO2浓度水平除外）。与对照相比，大气CO2浓度升高增加稻季土壤CO2通过土气界面的累积排放量（2007稻季，LN22.2％; NN11.4％），这应与高浓度CO2下水稻根系生物量以及根系分泌物的增加有关。在水稻营养生长期间，高浓度CO2处理下通过植气界面CO2的排放速率高于对照处理;而在生殖生长期间，高浓度CO2处理下的通过植气界面CO2的排放速率则低于对照处理。与对照相比，高浓度CO2处理在NN水平上增加8.4％的通过植气界面CO2的累积排放量（2007稻季），这与FACE处理下地上部分生物量的增加有关。与LN处理相比，NN处理能明显提高通过植气界面CO2的累积排放量。 抽穗-灌浆期是稻季土壤CH4通过土气和植气界面进行排放的重要时期，也是稻田土壤CH4总排放速率最大值出现的时期。大气CO2浓度升高增加通过土气界面CH4的累积排放量（2008稻季，LN18.1％; NN166.6％）。大气CO2升高也刺激CH4通过植气界面的排放。在LN和NN水平上，高浓度CO2处理下通过植气界面CH4的累积排放量分别提高了27.3％和13.4％（2008年稻季）。在水稻抽穗期以前，高浓度CO2促进CH4通过植气界面的排放;在抽穗期以后，这种促进效应减弱甚至消失。大气CO2浓度升高在LN和NN水平上分别增加了23.9％和47.2％的CH4总累积排放量（2008年稻季），这与FACE处理下水稻根系生物量的增加有关。