由于化石燃料的燃烧及土地利用的变化，全球大气CO₂浓度日益增加，预计到2050年，大气CO₂浓度将升高到550μmol·mol^-1。小麦是全球重要的粮食作物。本文利用中国北京豆麦轮作FACE，以强筋冬小麦CA0493和中麦175为供试材料，CO₂浓度处理设对照CO₂浓度(AmbientCO₂，415±16μmol·mol^-1)和高CO₂浓度(Elevated CO₂，550±17μmol·mol^-1)两个水平；施N处理设常规施氮(NN，底肥含N118kg·hm^-2+追肥含N70kg·hm^-2)和低氮(LN，底肥含N66kg·hm^-2+追肥含N17kg·hm^-2)两个水平。三次重复。于2007^-2010年连续试验，以CO₂浓度升高对冬小麦产量的影响为核心，进一步从光合碳吸收、物质积累和分配、氮素吸收和利用以及灌浆进程几方面深入研究，得出以下主要结论：⑴CO₂浓度升高使冬小麦产量三年平均增加10.71%，其中低氮肥和常规氮肥下增幅分别为10%和12%。主要增加了单位面积穗数（+6.16%）和穗粒数（+4.08%），减少了不孕小穗数(^-21.68%)。⑵CO₂浓度升高使冬小麦花前净光合速率和CO₂日同化量分别增加23.51%和11.91%，从而增加了花前干物质积累，但缩短了花后籽粒生长持续时间。光合碳吸收的促进作用到开花后逐渐减弱。这可能是由于开花后，CO₂浓度升高使籽粒对碳氮的需求增加，促使叶片中氮素向籽粒转移，从而使叶片叶绿素含量下降，出现光合适应。⑶CO₂浓度升高使冬小麦地上部生物量在拔节期、开花期和成熟期显著增加10.25%、17.65%和10.88%。明确了CO₂浓度升高对常规施肥干物质积累明显，特别是茎秆物质贮存增加。CO₂浓度升高使经济系数在低氮肥条件下增加0.97%，在常规氮肥条件下降低5.48%。⑷CO₂浓度升高使冬小麦植株氮积累量在拔节期、开花期和成熟期分别增加5.63%、12.34%和6.12%，氮素物质生产效率和籽粒氮素生产效率分别增加3.56%和3.90%。表明在CO₂浓度升高条件下，冬小麦对氮素的需求增加。为了达到供需平衡，提出未来550μmol mol^-1CO₂浓度条件下的推荐施N量为145kg hm^-2。根据植物需求控制氮肥用量，提高氮肥利用效率，减少氮肥损失，实现环境友好与增产双赢。在高CO₂浓度条件下，冬小麦产量与开花后植株吸氮量显著正相关，可以调控追肥时间，满足小麦开花后的氮素需求，进一步达到稳产增产的目的。CO₂浓度升高使植株含N量在拔节期、开花期和成熟期分别降低3.55%、4.73%和2.94%。CO₂浓度升高，地上部生物量的增幅高于氮吸收量的增幅，这可能稀释植株含N量，是植株含N量在高CO₂浓度下降低的部分原因。另一方面，CO₂浓度升高使小麦旗叶硝酸还原酶活性在两个生育期平均降低22.24%。这说明CO₂浓度升高抑制了NO3ˉ的还原，降低了小麦旗叶的含N量。⑸在高CO₂浓度条件下，中麦175的籽粒灌浆速率增加，而CA0493的籽粒灌浆速率降低。中麦175的旗叶光合功能期比CA0493长，有助于积累更多光合产物，促进灌浆速率。中麦175的单穗粒重比CA0493高45.26%。从源汇平衡角度来看，在高CO₂浓度条件下，中麦175的源端同化物供应能力和库容形成能力均优于CA0493，因而中麦175在高CO₂浓度条件下更加稳产高产。