全球大气CO2浓度升高、干旱胁迫和氮沉降的持续增加对陆地生态系统的结构和功能产生了显著的影响。模拟CO2浓度升高、干旱胁迫和氮沉降增加实验对预测未来全球气候变化条件下陆地生态系统的响应规律具有十分重要的意义。本研究以黄土高原森林草原区的地带性植被草本植物群落白羊草(Bothriochloa ischaemum)为研究对象,采用盆栽控制实验,通过人工气候室模拟CO2浓度倍增,人工添加NH4NO3模拟氮沉降,人工控水模拟干旱胁迫,系统研究了CO2浓度升高、干旱胁迫和施氮对白羊草光合能力特征,生物量、光合产物和矿质元素含量及分配,根际土壤化学性质和根际土壤微生物学特性的影响,以期为深入认识全球气候变化背景下黄土丘陵区植被响应特征及机理提供科学依据。主要结论如下:1.CO2浓度升高和施氮显著提高了白羊草叶片的SPAD值,最大净光合速率和光饱和点;而干旱胁迫导致白羊草叶片SPAD值,最大净光合速率和光饱和点的降低。CO2浓度,土壤水分状况和施氮水平对白羊草的光合能力有显著的交互作用,而氮素水平是影响白羊草光合能力的最重要的因素。在未来全球气候变化的背景下,大气CO2浓度升高和氮沉降的增大可以显著减轻干旱胁迫对白羊草光合能力的负效应。2.大气CO2浓度升高和施氮显著提高了白羊草的生物量,增大了根冠比;干旱胁迫导致白羊草生物量显著降低,并且降低了根冠比,且三者之间存在显著的交互作用。随施氮量的增加,白羊草可溶性糖含量逐渐减少,淀粉和非结构性碳含量增加;CO2浓度倍增提高了白羊草地上部分可溶性糖、淀粉和非结构性碳含量;干旱胁迫使白羊草地上部分可溶性糖含量显著增大,而淀粉和非结构性碳含量却显著减少。施氮显著提高了白羊草地上部分和根系部分全氮含量;CO2浓度倍增提高了白羊草地上部分全氮含量,对白羊草根系部分全氮含量无显著影响;干旱胁迫导致白羊草地上部分和根系部分全氮含量显著降低。CO2浓度倍增、干旱胁迫和施氮对白羊草地上部分全氮含量有极显著的交互作用。干旱胁迫和施氮显著降低了白羊草地上部分和根系部分全磷含量;CO2浓度倍增显著降低了白羊草根系部分全磷含量,对白羊草地上部分全磷含量无显著影响。因此,大气CO2浓度升高和施氮为干旱胁迫处理下植物体可溶性糖提供了来源,有利于维持植物体的正常生长,并维持植物体中碳氮元素平衡。3.CO2浓度倍增、干旱胁迫和施氮对白羊草根际和非根际土壤有机碳、全氮和全磷含量均无显著影响。在CAN1和CAN2处理下,白羊草根际土壤全磷含量显著低于非根际土壤。白羊草根际土壤硝态氮和铵态氮含量低于非根际土壤,在N1和N2处理下有显著差异,白羊草对土壤硝态氮的吸收量显著高于铵态氮。随着施氮量的增加白羊草根际土壤的铵态氮逐渐减小,而根际土壤的硝态氮和非根际土壤硝态氮和铵态氮含量逐渐增加。随着干旱胁迫的加剧,白羊草根际和非根际土壤的硝态氮和铵态氮含量逐渐增加。不同处理条件下白羊草根际土壤水溶性有机碳含量略低于非根际土壤,在N2处理下,非根际土壤水溶性有机碳含量显著高于根际土壤。白羊草根际土壤水溶性铵态氮含量显著高于非根际土壤,根际土壤水溶性总氮和水溶性硝态氮,水溶性有机氮含量显著低于非根际土壤。施氮提高了白羊草根际和非根际土壤水溶性总氮、水溶性硝态氮,根际土壤水溶性有机氮含量。CO2浓度倍增则显著降低了N0和N1处理下白羊草根际土壤水溶性有机氮含量。随施氮量的增加,白羊草非根际土壤DON/TSN比率显著降低,而根际土壤DON/TSN比率无显著变化,CO2浓度倍增降低了白羊草根际土壤DON/TSN比率,在N0处理下达到显著水平。施氮显著降低了白羊草根际土壤DOC/DON。CO2浓度倍增显著提高了N0和N1处理下根际土壤DOC/DON。4.白羊草根际基础呼吸显著高于非根际,施氮显著提高了白羊草根际基础呼吸,而CO2浓度倍增和干旱胁迫使白羊草根际基础呼吸略有下降,但并未达到显著水平。白羊草根际诱导呼吸与非根际无显著性差异。施氮和CO2浓度倍增对白羊草根际诱导呼吸无显著影响,而干旱胁迫导致白羊草根际诱导呼吸显著下降。CO2浓度倍增、干旱胁迫和施氮对白羊草根际和非根际微生物功能多样性无显著影响。非根际微生物对糖类和羧酸类碳源的利用率显著高于根际微生物。白羊草根际PLFA含量、G+/G-和F/B比率显著高于非根际。白羊草根际PLFA含量随施氮量增多而显著增大;CO2浓度倍增使白羊草根际真菌显著增多,G+/G-比率降低,F/B比率显著增加;干旱胁迫减少根际PLFA含量,并导致根际和非根际F/B比率显著降低。