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对流层的臭氧是具有氧化性和破坏性的污染气体，随着全球工业的发展，北半球对流层臭氧浓度已经从10ppb升高到了25～40ppb，预计到2100年臭氧浓度将再增长40～70％。目前，对大气臭氧浓度升高条件下植物地上部分的响应研究较多，但针针对如何从地上部分度过到地下部分的研究较少。地下生态系统的生物学过程决定着营养元素的转化和供应，而酶活性更是表征生物学过程的重要指标。因此，本研究利用开放式大气臭氧浓度升高(FAOE)系统为研究平台，以农田生态系统不同小麦品种种植条件下的根际土壤为研究对象，开展在臭氧胁迫条件下土壤碳、氮转化相关酶活性的响应研究，结合土壤微生物部分功能基因，土壤理化、养分指标及作物吸氮量和生物量，揭示酶活性的变化，土壤碳氮的耦合效应以及由此引起的营养元素的周转特征的变化。得到的主要研究结果为: 大气臭氧浓度升高降低土壤可溶性有机碳含量、提高土壤铵态氮和硝态氮含量。同时，臭氧浓度增高条件下土壤pH变化存在年际差异。 与对照相比，大气臭氧浓度升高使敏感品种烟农19(Y19)小麦产量降低23％-27％，耐受品种杨麦16(Y16)降低2％-11％。臭氧与品种的交互作用显著降低小麦植株地上生物量/小麦地下生物量(21％-27％)。对2012年和2013年小麦的生理指标进行4因素方差分析发现，臭氧浓度升高对小麦生理特征的影响主要体现在对碳含量的影响方面。 臭氧或者品种作为单一影响因素对C转化相关酶活性影响不显著（P＞0.05），但臭氧和品种的交互作用对C转化相关酶活性的影响较显著。在臭氧浓度升高条件下，Y16根际土壤中α-葡萄糖苷酶，β-葡萄糖苷酶，β-纤维素二糖苷酶，β-木糖苷酶活性显著下降（P＜0.05），而Y19根际土壤酶活性则显著上升(P＜0.05）。 在臭氧浓度升高条件下，土壤硝化酶和反硝化酶活性显著升高（P＜0.05）、但硝化基因amoA数量，反硝化基因nirS, nirK数量未见显著变化。通过冗余分析分析表明:臭氧和土壤微生物量氮含量（P＜0.05）是影响土壤硝化酶和反硝化酶的最重要的环境因素。在臭氧浓度升高条件下，脲酶活性和亚硝酸还原酶活性在Y16和Y19根际土壤中均显著上升(P＜0.05); Y16根际土壤中蛋白酶、氨氧化酶活性和硝酸还原酶活性显著下降（P＜0.05），而Y19根际土壤中则显著上升(P＜0.05)。 土壤氮是作物的必须营养物质，土壤碳则为物质来源，二者之间具有极强的耦联作用。本研究发现:在臭氧浓度升高条件下，土壤硝化酶和反硝化酶与土壤C转化相关酶-β-葡萄糖苷酶，β-N-乙酰葡萄糖苷酶具有极显著的相关关系，说明臭氧在提高硝化-反硝化过程的同时也加速了土壤中碳的周转。硝化-反硝化酶活性的提高造成土壤铵态氮和硝态氮含量的上升，但小麦的氮吸收量没有变化，因此，在臭氧浓度升高条件下速效氮含量的提高可能造成氨挥发、淋溶和氮的气态损失。而碳转化相关酶活性的变化可能造成土壤碳的排放损失。 土壤硝态氮在臭氧浓度升高条件下显著上升，由于它易发生淋溶损失，也易通过反硝化过程发生气态损失，因此应用结构方程模型对影响土壤硝态氮含量的环境因素进行研究，结果表明:土壤中对硝态氮的影响因素排序为硝化酶＞臭氧＞土壤水分含量＞土壤全氮＞土壤NH4+，说明土壤酶和臭氧是决定土壤NO3-含量的最重要因素。 在此研究的基础上，未来应着重开展在臭氧浓度升高条件下土壤气体排放方面的研究。另外，还应加强在小麦品种上的选育工作，保证氮素在土壤中的存留，降低环境污染风险的同时保证作物产量。