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大气中CO2浓度在逐年升高,这一定会对植物的生长发育、大气环境、人类社会经济等多方面等都不断受到影响。预计到本世纪末,大气CO2浓度将从目前的375μmol.mol-1升高至500-970μmol.mol-1。苜蓿(Medicago sativa)是全球广泛栽种的牧草,对草业的发展具有极高的影响。本试验以美国标准秋眠对照品种Maverick(FD1)、 ABI700(FD6)、UC-1465(FD11)为实验材料,探索在不同生育期,CO2浓度升高至550μ mol.mol-1和700μ mol.mol-1时,苜蓿的光合生理、物质积累和生态结构的变化,并揭示其响应的机制,主要结论如下：1、CO2浓度升高能够显著的促进苜蓿发芽率、发芽势和发芽指数的升高,并且缩短苜蓿的平均发芽天数(P<0.01)。其中高CO2浓度处理下苜蓿的发芽率提高了约121.00-126.00%；发芽势提高了约113.00-127.00%；发芽指数提高了约129.00-146.00%；平均发芽天数缩短了约0.12-0.23d。其中550μmol.mol-1处理效果影响更显著,且高CO2浓度下FD11萌发率达到最大,高CO2浓度对FD11种子萌发影响最显著。2、高CO2浓度促进了3种秋眠苜蓿的生育期提前和花期延长,平均提前3.25—5.75d,延长了0.5d。CO2浓度越高,3种苜蓿的单株鲜重和单株干重越高。高CO2浓度处理下单株鲜重平均提高了约19.97-32.56%；单株干重平均提高了约29.33-64.04%。此外CO2浓度对苜蓿的株高以及叶面积也均有显著地正效应(P<0.05),对茎粗影响不显著(P>0.05)。总体来说CO2浓度越高,生育期越提前,苜蓿叶面积、株高、产量越高；初花期后FD11生长最快,最早达到生育期,叶面积、株高、产量最高。3、整个生育期高CO2浓度均能极显著促进苜蓿的净光合速率Pn的提高(P<0.01),CO2浓度越高,苜蓿的净光合速率Pn越高。其中短期高CO2浓度处理下(大约75d),可大大提高苜蓿的PSII反应中心开放比例,提高苜蓿的光电子传递比例,提高光化学反应效率；降低苜蓿的非光化学淬灭系数,保护了苜蓿的光合系统,净光合速率Pn随之提高。长期高CO2浓度处理下(大约75d-145d),苜蓿会发生“光合适应”现象,光合系统会受到一定的抑制,净光合速率Pn随之降低。初花期时,CO2浓度作用更明显,高CO2浓度处理下FD11和FD6的光合效应更强。4、整个生育期内CO2浓度越高,苜蓿的叶片厚度、表皮厚度、海绵组织、栅栏组织厚度越大,而叶片的组织紧密度和疏松度无明显改变,其中初花期前FD1的叶片厚度各指标增厚较快,而初花期后FD11的叶片厚度各指标增厚较快。初花期前,CO2浓度升高,苜蓿叶片气孔密度越低；初花期后,处理组与对照组下,各秋眠级苜蓿的气孔密度差异不大,且气孔密度有所回升。其次CO2浓度越高,苜蓿叶片潜在气孔导度PCI越低。CO2浓度对气孔开度的影响基本显著(P<0.05),气孔开度一直处于动态变化中,至成熟期CO2浓度升高气孔最大开度减少了24.79%-28.31%。6、CO2浓度越高,苜蓿的叶绿素(Chl)含量、可溶性糖含量(SS)、生长素含量(IAA)、赤霉素(GA3)越高。此外,CO2浓度升高能够降低苜蓿的丙二醛(MDA)含量、脱落酸(ABA)含量含量下降。盛花期时CO2浓度升高对脯氨酸(Pro)含量的有促进作用,其余时间呈抑制状态。综合整个生育前期来看,初花期和盛花期时,高CO2浓度处理对苜蓿的生理指标有较大的影响,但不同秋眠类型苜蓿的生理指标的影响无明显区别。