CO₂浓度升高是全球气候变化的主要原因之一,同时CO₂是植物光合作用的原料,对植物的生长发育具有重要影响。研究水稻对不同CO₂浓度升高水平的响应,对于指导农业生产以及确保粮食安全具有重要意义。通过田间开顶箱试验,运用CO₂浓度自动调控系统研究不同CO₂浓度升高对水稻光合特性的影响。CO₂浓度设置3个水平:以背景大气CO₂浓度为对照（CK）,在CK基础上分别增加40μmol·mol^-1（T₁）和200μmol·mol^-1（T₂）CO₂。利用Li-6400便携式光合作用测量系统,在关键生育时期测定净光合速率（Pn）、胞间CO₂浓度（Ci）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）和水分利用效率（WUE）等光合参数,并根据指数方程模型拟合最大净光合速率(Pn_sat)、羧化效率（CE）、呼吸速率（R_p）和CO₂饱和点（CCP）;使用元素分析仪测定叶片全氮含量。结果表明:在较低水平的CO₂浓度水平下,CK、T₁和T₂处理的Pn呈近似直线上升,随着CO₂浓度的升高Pn缓慢升高,当达到CO₂饱和点后趋于稳定。光合仪设定CO₂浓度为600μmol·mol^-1时,T₂在3个生育时期（拔节期、抽穗期和乳熟期）的Pn均较CK显著降低,降幅分别为44.0%（P<0.01）、43.4%（P<0.01）和49.1%（P<0.01）;设定CO₂浓度为800μmol·mol^-1时,T2在3个生育时期的Pn较CK分别降低了4.9%（P=0.506）、12.7%（P=0.167）和16.6%（P=0.220）;设定CO₂浓度为1 000μmol·mol^-1时,乳熟期T₂处理的Pn较T1显著降低,降幅为21.5%（P<0.05）,表明水稻经过长时间的高CO₂浓度处理产生了光合下调。乳熟期T₂的Pn_sat和CE较T₁显著降低,降幅分别为21.3%（P<0.05）和29.1%（P<0.05）。此外,总光合速率和叶片氮含量存在极显著正比例函数关系（P<0.01）,总光合速率随叶片氮含量的升高而升高。对照、T₁和T₂处理的WUE均随着光合仪设定CO₂浓度梯度的升高而增大;在同一设定CO₂浓度水平下,3种处理的WUE均无显著性差异。