近几十年来,气候变化已成为全球各国政府和科学界关注的焦点,全球平均气温上升了 0.74℃,并且这种上升趋势还可能会持续。诸多气象因子,如:温度、CO2浓度、降水、风速和空气湿度等都对气候产生复杂的影响,并进一步影响全球的农业生产和粮食安全。气候变化能够影响有机质的分解速率和氮素净矿化速率,同时对土壤和植物体中的微生物活动有重要影响。与此同时,全球气候变化还会改变全球降水的时间分布、强度和频率等,影响到土壤水分含量,而土壤水分含量作为陆地生态系统的重要参数,对作物生长起着至关重要的作用。基于全球气候变化这一背景,本研究利用T-FACE(Temperature-free air carbon dioxide enrichment)平台人工模拟了未来50年的气候变化情况,采用提高大气CO2浓度至570μmol·mol-1和提高温度2℃的气候变化情景,对太湖地区典型稻麦轮作体系下小麦三个生长季(2011年～2012年、2012年～2013年、2013年～2014年)不同生育期土壤中铵态氮、硝态氮、有效磷和土壤水分的变化状况进行了研究。以阐明气候变化条件下土壤养分和水分的动态变化趋势,研究结果可为气候变化条件下科学地利用有限的农业水土资源提供依据,同时对农田养分管理和决策也具有一定的指导意义。本论文的主要研究结果如下:(1)以小麦整个生长季作为研究尺度,在小麦三个生长季内土壤中NH4+-N的含量先降低后升高;温度升高、CO2浓度升高和CO2浓度与温度同时升高的交互作用会导致土壤中NH4+-N含量降低,且时间越长,这种影响效果越明显。(2)在小麦三个生长季内土壤中NO3--N的含量没有明显的变化规律;CO2浓度升高和CO2浓度与温度同时升高的交互作用也能降低土壤中NO3--N的含量;温度对土壤中NO3--N含量的影响没有表现出显著的规律性。(3)NH4+-N和NO3--N可以互相转化,通过相关分析发现:常规处理和CO2浓度升高处理的土壤中NH4+-N和NO3--N含量有显著和极显著的相关关系,相关系数分别为 0.538(p<0.05)和 0.725(p<0.01)。(4)在三个小麦季中,土壤有效磷的含量表现为在先升高后降低的趋势,因此在不同的小麦季没有呈现出一定的规律性;但是在不同的生育期,在较长的时间尺度上,升高温度、升高CO2浓度以及两者的交互作用三个处理下土壤有效磷的含量都会产生显著减低,但是不同处理下土壤有效磷含量的变化没有明显的差异。(5)在小麦成熟期,土壤有效磷的含量与土壤饱和导水率(Ks)、有机质含量有极显著的正相关关系,相关系数分别是r = 0.9400**和r = 0.9942**;但是与土壤黏粒含量和pH值有极显著和显著的负相关关系,相关系数分别是r =-0.9383**和r =-0.6403*。(6)在耕作层(0-14cm)土壤中:在三个小麦季,温度升高处理都能降低土壤水分含量;而温度和CO2浓度同时升高的交互作用对土壤水分含量的影响没有达到显著性水平。从现有的研究结果来看,CO2浓度升高处理对土壤水分含量的影响不能得到统一的结论:在2011年～2012年小麦季降低了土壤水分含量,而在2012年～2013年和2013年～2014年小麦季中增加了土壤水分含量。(7)在犁底层(14-33cm)土壤中:温度升高、CO2浓度升高以及两者的交互作用在前两个小麦季中都能降低土壤水分含量,而在第三个小麦季不同处理之间除分蘖期外没有发生显著性变化。