FACE(Free Air CO2 Enrichmet)系统是在开放条件下模拟大气CO2浓度升高的研究技术，较其他封闭系统能更真实地模拟自然环境，可以很好地反映未来大气CO2浓度升高对陆地生态系统的影响。本研究利用中国唯一的稻麦轮作FACE系统平台(扬州)，在高、低两个氮肥水平下连续两年(2006～2007年)研究添加小麦秸秆条件下，大气CO2浓度升高对稻田土壤中小麦秸秆降解速率、氮素分趋、碳氮转化及功能菌群的变化，并初步解析其生态环境效应。　　 在中国FACE试验平台稻季土壤中研究大气CO2浓度升高引起的小麦秸秆降解速率差异，结果发现：当前CO2浓度条件下，高氮(250 kg N·hm-2)水平土壤中小麦秸秆的降解快于低氮水平(150 kg N·hm-2)土壤；CO2浓度升高条件下，低氮处理土壤中小麦秸秆的降解速率被提高到与高氮处理相当的水平，这表明大气CO2浓度升高在土壤氮肥相对不足时会显著加速小麦秸秆的降解。　　 在连续两年的稻季田间试验中，利用15N同位素示踪技术研究添加小麦秸秆降解后的氮素去向，结果发现：大气CO2浓度升高未影响水稻植株对已降解秸秆氮素营养的吸收，但不利于氮素营养在土壤中的持留，特别是促进了高氮处理下土壤中各种可能途径的氮素损失，包括反硝化过程等。结果表明，大气CO2浓度升高在土壤氮素营养相对充足时会加大小麦秸秆降解后氮素的损失。　　 在研究小麦秸秆降解的过程中，分析大气CO2浓度升高对土壤微生物生物量、土壤酶活性及碳氮转化过程的影响，结果发现：高氮施肥对土壤硝化、反硝化作用均有促进作用，大气CO2浓度升高对土壤微生物生物量氮没有显著影响，但显著增强脲酶活性，并在减弱硝化作用的同时促进反硝化作用；同时，大气CO2浓度升高显著增高土壤微生物生物量碳、脱氢酶和转化酶活性，有利于土壤中碳的转化和积累，但对土壤产甲烷势没有显著影响。　　 在研究小麦秸秆降解变化的过程中，发现土壤产甲烷菌的群落组成对大气CO2浓度升高和氮肥水平有一定的响应，但整体变化不明显，处理间相似程度在83％以上；经TA克隆、测序和绘制系统进化树后发现，土壤中产甲烷菌大多为甲烷短杆菌属、甲烷八叠球菌属、甲烷螺菌属等。同时，土壤中甲烷氧化菌的群落组成受大气CO2浓度升高的影响也不明显，各处理之间的相似度也高达85％以上。　　 综上研究，在添加秸秆的条件下，大气CO2浓度升高显著提高土壤微生物活性并加速碳氮转化，促进土壤中碳素的持留和氮素的损失，并极可能造成严重的环境效应，但对土壤产甲烷菌和甲烷氧化菌的群落结构没有产生显著影响。