以大气CO2浓度升高为主要特征的全球气候变化对生态环境的影响引起了各国科学家、政府及公众的极大关注。FACE(Free-air CO2 enrichment)系统没有任何隔离设施，除大气中CO2增加外，其他条件十分接近自然生态环境，可以很好地研究大气CO2浓度升高对陆地生态系统的影响。本研究利用中国稻麦轮作FACE系统(无锡和扬州两个地点)为平台，采用传统微生物学技术、生理学方法(BIOLOG)和现代分子生物学技术(PCR-DGGE)相结合的技术和方法，系统研究了大气CO2浓度升高对几种土壤微生物学特性的影响；研究了大气CO2浓度升高对稻麦轮作系统中丛枝菌根(AM)真菌多样性的影响；研究了大气CO2浓度升高对不同宿主植物中接种AM真菌、接种不同属AM真菌的影响及其对土壤微生物的影响。　　 在无锡FACE中研究了不同氮肥处理下大气CO2浓度升高对土壤微生物生物量碳、几种酶活性和微生物功能多样性的影响。结果发现大气CO2浓度升高对土壤微生物生物量碳、脱氢酶、转化酶、β-氨基已糖苷酶活性和微生物功能多样性都没有显著影响。在高氮施肥处理中，大气CO2浓度升高显著增加β-葡糖苷酶、酸性磷酸酶活性和土壤呼吸强度，而在低氮和常氮处理中没有促进作用，甚至起着抑制作用。在低氮和常氮施肥处理中，大气CO2浓度升高显著增加了脲酶活性。结果表明，大气CO2浓度升高条件下，氮肥成为部分土壤微生物活性增加的限制因子。　　 在扬州FACE中连续两年研究了不同氮肥处理中大气CO2浓度升高对土壤微生物生物量、酶活性、微生物功能多样性和细菌遗传多样性的影响。结果发现，大气CO2浓度升高对土壤微生物的影响在第一个水稻生长季后最为明显，而在以后时间的取样中大气CO2浓度升高对土壤微生物的影响相对较小。在第一个水稻生长季后，大气CO2浓度升高对土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮都没有显著影响；但在常氮施肥处理中，大气CO2浓度升高显著增加脱氢酶活性、土壤中微生物物种丰富度以及最常见物种的优势度，显著改变了微生物对不同碳源的利用模式，改变了土壤中细菌的遗传多样性，而在低氮施肥处理中大气CO2浓度升高没有显著影响。　　 小麦秸秆在水稻田中的原位降解试验发现，在常氮施肥处理中，大气CO2浓度升高显著降低小麦秸秆总量和秸秆中含碳物质在稻阳中的降解，而在高氮施肥处理中大气CO2浓度升高却无显著影响。因此，缺氮可能是大气CO2浓度升高条件下秸秆降解的一个限制因子。　　 利用15N标记的秸秆研究了水稻秸秆在小麦田中的降解。在降解前期，大气CO2浓度升高有加快秸秆降解的趋势。且在低氮施肥处理中，大气CO2浓度升高下土壤中15N atm％和微生物生物量15N atm％的量都略低于正常浓度CO2处理中，细菌遗传多样性也发生了改变。结果表明，大气CO2浓度升高下，低氮施肥处理中土壤中秸秆降解过程和土壤微生物活动对氮素的竞争强烈。　　 研究了大气CO2浓度升高对稻麦系统中AM真菌多样性的影响。结果发现，大气CO2浓度升高对土壤中AM真菌的侵染能力没有显著影响。在常氮施肥处理中，大气CO2浓度升高虽然对土壤中AM真菌平均种类数没有显著影响，但却减少了AM真菌种类总数；而在高氮施肥处理中大气CO2浓度升高对AM真菌多样性的影响不显著。氮肥施用量增加降低了土壤中AM真菌的多样性。　　 研究了接种不同属AM真菌下，大气CO2浓度升高对AM真菌和土壤微生物的影响。大气CO2浓度升高对接种的不同属AM真菌生长的影响没有显著差异。在正常浓度CO2中接种Acaulospora lavis显著增加了脱氢酶和酸性磷酸酶活性；无论是在高浓度CO2还是正常浓度CO2中，接种Glomus caledonium都显著增加了土壤中微生物生物量碳、微生物生物量氮、脱氢酶活性和β-葡糖菅酶活性，其中在大气CO2浓度升高下接种对微生物生物量氮和β-葡糖苷酶活性的增加率显著高于正常CO2浓度下。接种A，lavis显著增加了土壤中物种丰富度和最常见物种的优势度，但其增加率在不同浓度的CO2中没有显著差异；接种Gcaledonium对土壤微生物功能多样性指数都没有显著影响。　　 不同宿主中AM真菌对大气CO2浓度升高的响应及其对土壤微生物学特性的影响的研究发现，在以小麦为宿主的试验中，大气CO2浓度升高只增加土壤中AM真菌孢子的密度，而在以紫云英为宿主的试验中，在接菌根处理中，大气CO2浓度升高既增加了菌根侵染率(所有氮肥处理)又增加了孢子密度(低氮施肥处理)：种植小麦的土壤中大气CO2浓度升高对土壤酶活性的影响高于种植紫云英的土壤中大气CO2浓度升高的影响。在种植小麦的土壤中大气CO2浓度升高或接种AM真菌对土壤微生物功能多样性没有显著影响。而种植紫云英的土壤中，在低氮施肥接种AM真菌的处理中，大气CO2浓度升高显著降低了土壤微生物对碳源的平均利用程度和群落的物种均一性。在常氮施肥不接种AM真菌的处理中，大气CO2浓度升高显著增加了土壤微生物对碳源的平均利用程度、物种丰富度、最常见物种的优势度和群落的物种均一性。在正常浓度CO2中，接种AM真菌显著增加了各土壤微生物功能多样性指数(低氮施肥处理中对物种丰富度除外)。