从18世纪中叶到现在，地球表面的平均温持续增加，这种全球性的气候变化对农田生态系统碳(C)循环和农作物都产生了深远的影响。作为全球17-20％温室气体排放的贡献者，农田生态系统对于调控陆地生态系统C循环有着重要的作用。同时，气候变暖对农作物产量和生理生态的影响对未来的粮食安全有着重要的意义。但是，在田间尺度下开展的关于气候变化背景下农田生态系统的动态变化的研究有限。　　 本研究利用田间尺度的控制试验手段，对不同耕作体系下，气候变化和灌溉次数如何影响农田生态系统C循环进行了研究。研究包括了土壤中有机碳库、地上部作物生物量和CO2形式的C素循环的特异性情况。并且，研究也评价了不同耕作对土壤有机碳库的影响。主要得到了以下结论:　　 (1)增温增加了小麦和玉米的地上部生物量，但对产量影响不明显。增温缩短了小麦的营养生长期，提前了生殖生长期。对于生殖生长期的影响与预期中不同，并没有出现通常预测的关键生育期缩短的结果。但增温减少了单位面积内的小麦穗数和增加了穗粒重。　　 (2)增温在2010和2011年并没有明显增强土壤呼吸及土壤异氧呼吸，表现出农田土壤呼吸对温度升高的适应性。增温下土壤呼吸的温度敏感性指标(Q10)和常温下的差异不明显。对于免耕，在研究的第二年，出现了增温与未增温相比促进土壤呼吸的现象。对于免耕增加灌溉(NTWWVS.NTNW)，温度的升高增加了全年土壤碳排放量的5.87％，而常规耕作免耕(NTWNVS.NTNN)增加了0.95％。土壤呼吸明显受到作物生长的影响，在作物的营养生长阶段增加，在生殖生长阶段下降。异养呼吸对土壤呼吸的贡献度在研究的两年中平均约为74.1％,但随着研究时间的延长而降低。　　 (3)小麦季农田生态系统为碳汇，温度的增加会提高小麦的碳汇效果。研究发现单一的增温和灌溉次数的对作物光合速率(GEP)和净生态系统C交换(NEE)的促进不如两因子交互的效果明显。对于常规耕作，增温平均降低了3.8％(V/V％)的土壤含水量，相同增温情况下，灌溉增加处理与常规灌溉处理相比更有利于GEP和NEE的增强。但对免耕的土壤含水量的平均降低只有1.9％，灌溉次数对C循环的影响不明显。对于农田生态系统C循环影响的各因子之间的交互作用是不能忽视的研究对象。　　 (4)增温会增加免耕处理下0-5和5-15cm土层中溶解性有机碳(DOC-K2SO4)和微生物生物量碳(MBC)的浓度。这个结果可能预示，免耕处理下土壤表土层的碳库会随着温度的上升而增加。经过6年的保护性耕作，与常规耕作相比，免耕会在0-5cm土层固持更多的SOC和总N;但在10-60cm土层，免耕处理（包括NTRRM和NTR）下土壤会出现SOC储量不变或损失的情况;而常规翻耕(CTRR)处理下的土壤，在相应土层对SOC库的影响均是正效应。即在整个0-60cm土层，CTRR的固碳能力显著地高于NTRRM和NT，分别是2.24，0.66和0.27Mgha-1yr-1。所以，在评价不同耕作方式对土壤的有机碳氮库的影响时，需要考虑深土层的影响。