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本研究利用13C同位素自然丰度法、田间培养、静态箱采样、气相色谱等技术，选用火炬松凋落物、高CO2浓度条件下生长形成的小麦秸杆(简称FACE麦秸)和常规CO2浓度条件下生长形成的小麦秸杆(简称Ambient麦秸)等三种外源有机物料添加到土壤中，研究了淹水条件下不同质与量的外源有机碳在土壤中的分解特征以及不同质与量的外源有机碳输入土壤对土.气界面C交换和土壤碳库周转与固定的影响，揭示了大气CO2升高影响土-气间碳交换和土壤碳变化的主要驱动因素。
火炬松凋落物中木质素和酚含量显著高于麦秸，其分解率远远低于麦秸；而FACE麦秸和Ambient麦秸间分解速率没有显著差异，并且外源有机物料添加量对各自分解速率没有显著影响，说明CO2浓度升高引起的小麦秸秆生化性质和数量的改变对麦秸的分解特征无显著影响。
施用有机物料均显著促进了土壤CO2和CH4排放，而且添加麦秸的促进效应极显著大于添加火炬松凋落物；CO2和CH4累积排放总量与有机物料添加量成显著线性正相关；CO2浓度升高引起的麦秸生化性质的改变(N含量降低，C/N比升高)对土壤CO2和CH4排放无显著影响，而高CO2浓度引起的输入土壤C量的增加将促进土壤CO2和CH4排放。
有机物料输入影响了土壤原有有机碳分解产生的CO2释放，产生激发效应，火炬松凋落物输入产生的激发效应强度显著低于麦秸；且激发效应强度与有机物输入量均成显著线性正相关。CO2浓度升高引起的麦秸生化性质的改变对土壤原有有机碳分解的无显著影响；而CO2浓度升高引起的输入土壤C量的增加将促进土壤原有有机碳的分解，产生正激发效应。
各处理的土壤总CO2排放速率与5 cm土温和气温都成显著的正相关；而添加有机物料影响了土壤CH4排放速率与温度之间的关系；不同质与量的外源有机C输入对土壤CH4和C2O排放以及土壤原有有机碳分解影响的不同可以用微生物生物量C及土壤脱氢酶活性变化加以解释。
培养结束后，全土和各粒级组分C含量都随有机物料输入量的增加而增加；各粒级组分C的更新率为：大于53μm组分>全土>小于53μm组分，且更新率随有机物料输入量的增加而升高。在添加量相同情况下，添加麦秸土壤>53μm组分C更新率显著高于添加火炬松凋落物。由于激发效应而损失的C主要来自于土壤>53μm的组分。CO2浓度升高引起的麦秸生化组成的改变还不足以对土壤C周转产生显著影响。在未来CO2浓度升高的条件下，C向土壤输入量的增加比作物生化性质的改变对土壤碳库的影响更大，且有利于土壤碳库的累积。据估算，CO2浓度升高引起的输入土壤碳量的增加会导致土壤多固定139.6 kg ha-1 season-1碳量；但是增加的土壤C固定量还不足以缓减因输入土壤C量的增加而导致的CH4-C排放量提高。