近年来,大气二氧化碳浓度上升,极端干旱与高温天气频发是全球气候变化的主要特征。二氧化碳浓度升高和干旱胁迫均会影响作物的生长和生理。同时,作物良好的生长离不开适宜的氮素供应。因此,在不同氮处理水平下探究大气二氧化碳浓度升高协同干旱胁迫对作物生理生长的影响、了解作物应对气候变化的生理调节机制,有助于在未来二氧化碳浓度升高与水资源匮乏环境下,为制定合理的灌溉施肥策略、提高作物水肥高效利用效率提供坚实的理论基础。本文通过两个人工气候室盆栽试验并结合气孔导度模型,探究了二氧化碳浓度倍增以及干旱胁迫对大麦与番茄生长、生理及水氮利用效率的影响机理,讨论了 Ball-Berry模型在不同土壤水分环境下对气孔导度与水分利用效率模拟与预测的适用性。试验一,在两个二氧化碳浓度（400ppm和800 ppm）环境下,设置两个氮素水平（0.5 gN pot-1和1.0 gN pot-1）,分别对大麦及番茄幼苗进行充分灌溉与渐进干旱胁迫处理,研究了叶片水分关系和作物氮素利用效率对二氧化碳倍增、氮素水平及土壤渐进干旱的响应;试验二,在两个二氧化碳浓度（400ppm和800ppm）环境下,设置两个氮素水平（1.0 gN pot-1和2.0 gN pot-1）,对番茄植株进行充分灌溉、亏缺灌溉和分根区交替灌溉处理,基于叶片气体交换数据,检验了 Ball-Berry 模型模拟气孔导度和水分利用效率的适用性与精准度。主要结论如下:（1）明确了二氧化碳浓度倍增环境下氮素水平对大麦与番茄植株叶片气体交换、水分关系、干物质积累以及水氮利用效率应对土壤渐进性干旱胁迫的响应特征。二氧化碳浓度倍增提高了大麦和番茄作物的光合作用和水分利用效率,同时降低了比叶面积;而氮素水平对大麦和番茄植株的水分利用效率影响不同。在渐进性干旱过程中,大麦叶片气孔导度相较于番茄叶片气孔导度对叶片脱落酸（ABA）浓度变化响应更敏感,但二氧化碳浓度不影响两种作物气孔导度对叶片ABA浓度响应的敏感性。与常规二氧化碳处理相比,二氧化碳浓度倍增降低了大麦植株的日蒸腾量,但对番茄植株的日蒸腾量没有影响。同时,二氧化碳浓度倍增提高了大麦叶片的碳含量,降低了番茄叶片的氮含量,进而分别提高了叶片碳氮比,但高氮处理显着降低了叶片碳氮比。结果显示,适当的氮素供应可以调节植物对二氧化碳浓度倍增和土壤水分亏缺的适应性。（2）探究了二氧化碳浓度倍增和不同程度土壤干旱下Ball-Berry模型模拟番茄叶片气孔导度和水分利用效率的适用性与精准度。土壤水分亏缺所导致的Ball-Berry模型中斜率（m）下降反映了模型在干旱胁迫环境下对光合作用、二氧化碳浓度和相对湿度的不敏感性;但在二氧化碳浓度倍增下m值增加,表明在不同二氧化碳浓度下Ball-Berry模型对气孔导度的模拟独立于光合作用。在常规及二氧化碳浓度倍增下,Ball-Berry模型均表现出对不同土壤水分状态下番茄植株气孔导度预测的高精度和广泛适用性;但在常规二氧化碳浓度下,由于模型对土壤水分的较高敏感度,使番茄作物水分利用效率的预测范围和精度受到了负面影响,这种限制在二氧化碳浓度倍增环境下得到了改善。此外,鉴于Ball-Berry模型对土壤水分状态的敏感程度,水分状态函数的引入可能会提高其预测范围与预测精准度,这对提高Ball-Berry模型的适用性与模拟精准度与精度具有重要意义。