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本研究基于山西农业大学人工气候控制试验平台,设置不同供氮水平（氮素亏缺,0g/kg;供氮充足,0.2 g/kg）与不同CO2浓度处理（正常CO2浓度400μmol/mol;高CO2浓度600μmol/mol）,选用晋谷21为试验材料,于2018年与2019年进行盆栽试验,研究了CO2浓度升高和氮素丰缺对谷子叶片气孔结构、光合特性、产量构成因素及籽粒微量元素含量等农艺性状的影响,探讨谷子叶片光合特征与氮素资源利用对CO2浓度升高与氮素水平的生理生态响应机制,为预测未来气候变化条件下多种环境因子协同作用对谷子生长产生的综合影响提供理论依据。试验结果如下:（1）在拔节期,CO2浓度升高显著增加了谷子叶片在两种供氮水平下的单个气孔器周长与面积,降低了气孔密度。较氮素亏缺条件,供氮充足下CO2浓度的增加使谷子叶片单个气孔器周长与面积增幅较大,气孔密度降低幅度较小;在抽穗期,CO2浓度升高对两种供氮水平下谷子上、下表皮单个气孔周长均无显著影响,显著增加了供氮充足下的单个气孔器面积,降低了氮素亏缺下的气孔密度,对供氮充足下气孔密度无显著影响。所以,大气CO2浓度升高对谷子叶片气孔器形态特征的影响主要体现在拔节期,抽穗期变化较小。（2）在拔节期与抽穗期,CO2浓度升高环境下的谷子叶面积与单位叶面积氮含量(Narea)在供氮充足条件下的增幅均大于氮素亏缺条件。高CO2浓度对两种供氮水平下的比叶重、叶干重和单位生物量氮含量(Nmass)均无显著影响。（3）在拔节期和抽穗期,高CO2浓度显著提高了供氮充足条件下谷子的Pn与WUE,对氮素亏缺条件下的Pn与WUE无显著影响。在拔节期,高CO2浓度显著降低了谷子在氮素亏缺条件下的叶绿素a、b、（a+b）含量,以及单位反应中心和单位横截面积用于电子传递的能量（ETO/RC和ETO/CSM）,但供氮充足可以缓解这种抑制作用。在抽穗期,氮素亏缺条件下叶片通过增加单位横截面积上有活性的反应中心数量（RC/CSM）缓解高CO2浓度对电子传递能力的抑制。（4）在拔节期,CO2浓度升高使供氮充足下叶片谷氨酰胺合成酶（GS）和硝酸还原酶（NR）活性分别显著提高了67.16%、18.19%,但在氮素亏缺下无显著提高。在抽穗期,CO2浓度升高使供氮充足下叶片GS和NR活性分别显著提高了8.35%、14.54%,氮素亏缺下增幅小于供氮充足条件。（5）CO2浓度升高使籽粒Cu、Zn浓度在两种供氮水平下显著提高,两年变化趋势一致,且不受氮素水平限制。2018年,CO2浓度升高使籽粒Mn、Mg浓度在两种供氮水平下均无显著变化,而2019年显著减小（Mg浓度仅在氮素亏缺下降低）。（6）两年的研究结果表明,在拔节期与抽穗期,CO2浓度升高可以显著提高两种供氮水平下谷子的叶干重、茎干重、地上部干重,且增幅不受供氮水平的影响。在收获期,CO2浓度升高使两种供氮水平下谷子单穗重、穗粒重、穗长与穗粗均显著增大,供氮充足下穗长与穗粗分别增大了9.45%-22.93%、26.2%-30.94%,增幅大于氮素亏缺处理。（7）总之,CO2浓度升高使供氮充足下谷子叶片的气孔器结构、光合性能、氮代谢相关酶活性与产量均得到提高,而氮素亏缺通过减小叶片气孔器面积、叶面积、Narea、叶绿素含量、Pn、ETO/RC、ETO/CSM、以及GS与NR活性降低了叶片碳同化能力,进而降低了籽粒产量,抑制了CO2的气肥作用。