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大气CO2浓度升高促进植物光合作用，改变植株的碳氮比，影响输入土壤有机物的质和量，进一步也会影响土壤微生物的活性。高[CO2]通过上述途径影响土壤有机碳的转化和稳定。通过模拟未来大气CO2浓度升高的情形，研究未来大气环境下土壤有机碳的形成、转化和稳定性，对农业应对气候变化的理论和实践，均具有重要意义。 本论文工作供试土壤采自FACE（Free Air Carbon-dioxide Enrichment）试验平台。该FACE试验设CO2浓度为主处理，施氮量为副处理，采用完全随机裂区试验设计。试验中的CO2浓度处理分为对照浓度（Ambient，大气CO2浓度）和高CO2浓度(FACE，大气CO2浓度+200 ppm)两个水平;施氮量分为低氮(LN，125 kg ha-1)和常氮(NN，250 kgha-1)两个水平。本文采集经连续9年FACE试验后的土壤为研究材料，采用干湿筛法获得水稳定性团聚体，密度-颗粒联合分组法获得团聚体内不同形态的有机碳组分，并采用静态气室法测定矿化培育释放的CO2。深入地研究了大气CO2浓度升高对稻田土壤有机碳总量、团聚体（分布、有机碳含量）、有机碳组分和团聚体矿化稳定性的影响。主要研究结果如下: 与对照相比，大气CO2浓度升高持续9年后，耕层土壤(0-15 cm)有机碳总量显著增加9.95％(p＜0.05)，年均增幅约1.1％。研究表明增加的有机碳主要储存在微团聚体(250-53μm)中:高[CO2]处理下，耕层土壤微团聚体的有机碳储量显著增加15.1％(p＜0.05)，细大团聚体(2000-250μm)有机碳储量显著减少6.4％(p＜0.01)。高[CO2]环境下，稻田土壤中更为稳定的微团聚体有机碳储量的增加对土壤有机碳的固定有积极意义。 高[CO2]处理下，0-5 cm土壤粗大团聚体(＞2000μm)和细大团聚体周转有加快的趋势，从而显著增加微团聚体数量及其有机碳含量(p＜0.05)。高[CO2]处理对5-15 cm土壤团聚体组成的影响很小，但发现高[CO2]处理下，两级大团聚体有机碳含量显著降低(p＜0.05)。分析结果也显示:施氮水平未显著影响0-5 cm土壤团聚体组成及其有机碳含量;但观测到常氮水平下，5-15 cm土壤中粗大团聚体数量及其有机碳含量显著减少(p＜0.05)。 通过对土壤有机碳进行物理分组研究有机碳库动态和稳定机制。研究结果表明:供试土壤矿质结合态有机碳(mSOC)是土壤中最为稳定且含量最高的有机碳组分，约占土壤总有机碳的41.4-95.9％。高[CO2]处理显著增加两层土壤细大团聚体和微团聚体中矿质结合态有机碳的浓度(p＜0.05)。两层土壤不同粒级团聚体中矿质结合态有机碳含量均有不同程度的增加，这表明mSOC是高[CO2]处理下土壤有机质储备和稳定性增加的最重要组分。同时研究了两层土壤中各级团聚体中颗粒有机碳含量的变化。结果表明:供试土壤颗粒有机碳（iPOM-C）总量约占土壤有机碳总量的17.8-33.7％。高[CO2]处理下，0-5 cm土壤粗颗粒有机碳（iPOMc-C）的浓度和微团聚体内细颗粒有机碳（iPOMf-C）的浓度显著增加(p＜0.05);而5-15 cm土壤各颗粒有机碳的浓度变化不显著。高[CO2]处理下，两层土壤中颗粒有机碳含量的增加主要发生在大团聚体内的细颗粒有机碳部分，说明细颗粒有机碳对有机碳的固持极其重要。高[CO2]处理对两层土壤轻组有机碳(LF-C)的影响不显著，且LF-C对土壤有机碳的贡献较低，仅为4.0-8.5％。 矿化培育试验结果表明，高[CO2]处理未显著影响两层土壤有机碳的矿化，且对不同粒级团聚体有机碳矿化的影响呈现不同趋势。培养结束后，高[CO2]处理下，0-5 cm土壤微团聚体有机碳累积矿化量有增加的趋势，两级大团聚体和黏砂粒有机碳的累积矿化量有降低的趋势;5-15 cm各级团聚体和黏砂粒有机碳累积矿化量的变化趋势与0-5 cm相反。结果也显示常氮处理有抑制5-15 cm土壤有机碳分解的趋势（累积矿化量平均降低28.5％）。数据分析表明:高[CO2]处理下，两层土壤生物活性有机碳库(C0)有增加的趋势，C0的周转速率常数有降低的趋势，半周转期有增加的趋势（尤其是5-15 cm土壤），这对增进土壤碳汇有积极意义。 总之，与对照相比，高[CO2]处理下，稻田土壤有机碳含量显著增加;增加的有机碳主要分配于微团聚体中，并以矿质结合态为主。