全球变暖导致了局部区域植物生产力增加和降雨格局改变，由于植物生产力的增加致使大量有机碳输入土壤从而可能会改变地下碳循环。然而，关于温带草原生态系统土壤有机碳输入和降雨量增加对地下微生物过程及植物生长交互作用的研究相对较少。基于上述原因，通过向0-10cm土层添加凋落物粉末模拟土壤有机碳输入增加，通过增水模拟降雨量增加来探讨有机碳和水分添加对土壤微生物过程及植物生长的影响。　　 经过两个生长季（2010和2011年）的研究，结果表明，有机碳添加显著地增加了土壤微生物生物量、微生物活性和净氮矿化率，但并未改变土壤微生物群落结构（真菌:细菌生物量比无显著变化）。在有机碳添加处理后第一年和第二年的生长季末，植物生物量（地上生物量+根生物量）均随着有机碳添加量的增加而增加，但有机碳添加处理对植物地上生物量影响不显著，只显著地增加了根系生物量。同时，有机碳添加处理对植物群落结构（禾草:杂类草生物量比）影响不显著。这些结果表明呼伦贝尔草原土壤微生物活性及植物生长均受到能量（碳源）和养分的的限制。　　 水分添加显著地增加了土壤净氮矿化率，对土壤微生物生物量无显著影响，并且水分添加只使土壤微生物活性在第一个生长季中显著增加，而在第二个生长季中却无显著影响。土壤微生物活性对水分效应响应的削弱可能有两个主要原因，一方面是由于土壤无机氮含量的显著降低限制了微生物活性，另一方面是由于水分添加使土壤微生物群落结构在第二年中发生转变（真菌:细菌生物量比增加），真菌比例的增加导致了土壤微生物呼吸速率减慢。然而，土壤净氮矿化率与微生物活性对水分添加的响应并不同步，土壤微生物活性在第二个生长季对水分添加的响应不显著，但净氮矿化率却持续地增加。导致这种响应差异的原因可能是经过了第一个生长季的水分添加处理后，植物根系和地上植被氮含量均显著地增加，在第二个生长季中，由于地上和地下凋落物氮含量的增加会使土壤有机质中的氮含量增加，所以，既使在第二年土壤微生物活性对水分添加的响应不显著，但是单位质量和时间内从土壤有机质中释放出的无机氮含量却增加。水分添加也显著地增加了植物生物量（地上生物量+根生物量），促进了禾草与杂类草的生长，然而对植物群落结构（禾草:杂类草生物量比）影响不显著。　　 当有机碳添加和水分添加协同作用于土壤微生物时，微生物活性对水分的敏感性在第二年并没有降低，而且真菌:细菌生物量比也无显著变化。这可能是因为，有机碳添加（伴随着养分的释放）缓解了养分对微生物的限制。有机碳和水分添加对植物群落结构也存在交互作用。虽然有机碳添加或水分添加对禾草:杂类草生物量比无影响，但有机碳和水分添加的共同作用却显著地提高了禾草:杂类草生物量比。这可能是由于养分和水分的同时增加改善了土壤条件，使具有良好竞争能力的优势种迅速生长。这些研究结果说明，在呼伦贝尔草原，碳添加效应将调节着水分对土壤微生物过程及植物生长的效应。　　 未来降雨量和土壤有机碳输入增加及其交互作用会对地下微生物过程及植物生长产生显著的影响。在能量和水分缺乏的草原生态系统中，土壤有机碳和水分添加提高了底物能量和养分水平，改变了土壤微生物过程、促进了植物的生长。本研究为陆地生态系统模型提供充足和有力的参数依据，有利于准确地模拟整个生物圈对全球变化的响应程度，减小模型模拟和评估中的不确定性。