全球气候变化的事实已经被科学界所证实,全球气候变化主要体现在大气CO₂浓度升高、气温升高和降水格局变化等方面。氮素是植物生长所需要的第一营养要素。目前关于大气CO₂浓度升高和氮肥互作对作物影响的研究主要集中在C₃作物上,对C₄作物的研究较少,C₄作物受大气CO₂浓度升高和氮肥互作的影响机制尚不明确。全球最重要的C₄作物是玉米,因此本研究利用中国农业科学院建立在北京昌平试验站的FACE平台系统,以玉米品种‘农大108’为试验材料,在不同施氮量[常氮CN,180 kg（N）·hm^-2、低氮LN,72 kg（N）·hm^-2]下比较大气CO₂浓度[（400±15）μmol·mol-1,简称aCO₂]和高CO₂浓度[（550±15）μmol·mol-1,简称eCO₂]对玉米生长发育和产量、光合及荧光参数,以及玉米吐丝后不同形态碳氮含量的影响,为全球气候变化背景下玉米的稳产增产寻求应对措施以及为玉米作物模型调参提供实证数据。本实验得到的主要结论如下:1.光合及荧光参数:大气CO₂浓度升高,玉米功能叶总叶绿素含量有增加趋势。适当增加施氮量提高了玉米大口期（V12）和吐丝后33天（R3）的叶绿素含量。适量增加施氮量对高浓度CO₂下净光合速率的促进具有正效应。大气CO₂浓度升高,玉米叶片胞间CO₂浓度增加39.6%-57.8%;常规施氮及其与CO₂浓度升高互作显著提高了玉米吐丝期（R1）和吐丝后20天（R2）叶片胞间CO₂浓度。在玉米V12期和R3期,CO₂浓度升高使叶片气孔导度减少,水分利用效率提高。在玉米R1期和R2期,常规施氮水平叶片水分利用效率减少10.6%和21.0%,LN-eCO₂处理的水分利用效率值最高。大气CO₂浓度升高对玉米功能叶Fv’/Fm’有促进趋势,NPQ数值上有所下降,降低了吸收的光能以热耗散的方式浪费,改善了玉米光合能力。2.株高、叶面积、产量:CO₂浓度升高对玉米的株高、叶面积及生物量都没有显著影响;但常规氮用量对玉米主要生育时期株高和功能叶叶面积有正效应,CN-eCO₂处理下玉米株高和叶面积值最大。CO₂浓度升高对玉米产量及构成因素没有显著影响;常规氮用量对玉米穗长和千粒重有正效应,进而提高玉米产量。3.吐丝后穗位叶可溶性糖:CO₂浓度升高对玉米穗位叶可溶性糖浓度有促进作用。适量增加施氮量提高了穗位叶可溶性糖浓度。CN-eCO₂处理较LN-aCO₂处理下可溶性糖浓度显著增加32.0%-44.0%,这表明在未来大气CO₂浓度升高下,适量增加施氮量对玉米吐丝后穗位叶可溶性糖浓度的促进具有正效应,从而影响玉米生长和最终产量。4.吐丝后穗位叶不同形态氮含量:大气CO₂浓度升高,穗位叶硝态氮浓度有降低趋势,但对玉米叶片游离氨基酸浓度影响不大;与低氮水平相比,常规施氮的叶片游离氨基酸浓度在玉米吐丝后增加14.1%-31.5%。CO₂浓度升高与不同施氮量对玉米吐丝后穗位叶可溶性蛋白浓度影响不显著。5.吐丝后不同器官碳氮含量:CO₂浓度升高对吐丝后玉米叶片、茎秆和籽粒碳含量没有显著影响,适量增加施氮量使玉米吐丝后茎秆碳含量增加。在玉米R3期,CO₂浓度升高使叶片和茎秆氮含量降低;适量增加施氮量提高了玉米吐丝后叶片和茎秆氮含量,减少玉米茎秆碳氮比。总之,大气CO₂浓度升高使玉米叶片胞间CO₂浓度升高、气孔导度降低、水分利用效率提高,但并未体现在产量提升方面;足量施氮使玉米叶片可溶性糖和游离氨基酸浓度增加,叶片和茎秆氮含量增加,茎秆C/N比降低。在本实验条件下,大气CO₂浓度升高对玉米生物量及产量没有显著影响;而足量施氮对玉米穗长、千粒重及产量有正效应。在土壤氮素不匮缺、降雨不缺乏条件下,对于C₄作物玉米而言,大气CO₂浓度升高及氮肥互作对大部分生育时期的测定指标没有明显的交互作用。