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大气二氧化碳（CO2）浓度持续升高,必然对植物的生长发育与生理代谢产生影响。从而导致植物组织氮素和蛋白质浓度降低,最终影响饲草营养品质和经济价值。氮（N）是植物生长所需的第二大营养物质,也是植物进行光合作用和生产储存蛋白的基础。外源N添加,可提高土壤氮有效性,促进植物植株氮素养分吸收与积累。然而,CO2浓度升高下添加N素对饲草生长及其氮素养分的影响机制尚不明确。本研究以宁夏荒漠草原优势植物蒙古冰草（Agropyron mongolicum Keng）为研究对象,采用裂区试验设计,以大气CO2浓度为主区（设置开顶气室（OTC）模拟大气CO2浓度升高（eCO2:800±20 μmol·mol-1）和自然环境浓度（aCO2:400±20μmo·mol-1）两个处理）,以盆栽添加 NH4NO3（设置 0（N0,CK）、1.2（N1.2,低 N）、3.6（N3.6,中N）和10.8（N10.8,高N）g N m-2 yr-1 4个处理）为裂区,共计8个处理。通过研究不同CO2浓度与氮添加下蒙古冰草生长特性、生理代谢及氮素养分吸收特征,并结合统计分析及组学技术,从而揭示CO2浓度升高下氮素调控蒙古冰草生长及其氮素吸收与代谢的作用机制。主要结论如下:（1）CO2浓度升高下适量的氮添加促进了蒙古冰草叶片和根系的生长和发育,提高了生物量和氮素吸收量。CO2浓度升高下中氮添加（3.6 g N m-2 yr-1）处理的总生物量和地上氮吸收量较对照相比,分别增加了 93.0%和214.0%。氮添加通过增加株高、分蘖数、叶宽、叶长、叶厚度、叶面积及叶干重;同时增加总根长、根表面积、根干密度及根系氮吸收能力;提高根系和叶片的硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶及谷氨酸脱氢酶活性;降低根系和叶片的硝态氮/全氮及叶片的可溶性糖和淀粉含量,进而提高植株生物量和氮素吸收量。（2）CO2浓度升高下适量的氮添加提高了蒙古冰草的光合能力。CO2浓度升高下,中氮添加（3.6 g Nm-2 yr-1）处理的蒙古冰草叶片净光合速率在所有处理中最高,且较对照处理显著增加了 32.1%。氮添加主要通过增加叶片氮含量和叶绿素含量,增强对光能的捕获;通过提高PSII活性、光化学效率及光饱和点,使所捕获的光能更有效地用于光合作用;同时通过增强初始羧化速率、最大羧化速率及最大电子传递速率,提高其羧化能力,进而提高光合能力,促进其生长和干物质的积累。（3）CO2浓度升高下氮添加改变了蒙古冰草根际土壤理化性质及微生物群落组成。随氮添加量的增加,土壤全磷、速效磷和pH值呈逐渐降低趋势,土壤全氮、硝态氮、微生物养分含量（微生物量碳、微生物量氮、微生物量磷）呈逐渐增加趋势,土壤有机碳和铵态氮变化较小,处理间无显著差异;但真菌Chao1和Shannon指数整体呈增加趋势,而细菌Shannon指数与Chao1指数则分别呈增加和降低趋势。CO2浓度升高与氮添加对细菌群落组成的影响更大。随施氮量增加,细菌优势菌门酸杆菌门（Acidobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、浮霉菌门（Planctomycetes）及己科河菌门（Rokubacteria）丰度呈显著降低趋势,硝化螺旋菌门（Nitrospirae）和髌骨细菌门（Patescibacteria）丰度呈显著增加趋势,但真菌门水平上的优势菌群丰度无显著变化。（4）氮添加通过改变土壤理化性质加强了微生物与土壤互馈关系,并由此影响植物体内养分含量。冗余分析和层次分割结果表明,土壤pH、全氮、速效磷、硝态氮、微生物量碳、微生物量氮和微生物量磷是驱动细菌群落变化的主要因子,且土壤硝态氮和pH分别解释了群落变化的28.1%和27.8%;土壤硝态氮、微生物量氮和微生物量磷是驱动真菌群落变化的主要因子,其中微生物量氮解释率为74.7%。结构方程模型表明,土壤理化性质和微生物群落解释了植物养分78.0%的变异,其中土壤理化性质对植物体内养分总影响最大,其次为真菌多样性、细菌群落组成及细菌多样性。（5）CO2浓度升高下氮添加激活了更多参与光合作用、碳代谢及氨基酸生物合成途径相关基因的表达。转录组分析结果显示,环境CO2下中氮添加处理（ACN3.6）的蒙古冰草叶片和根系在分别鉴定出223（149个上调,74个下调）和454（268个上调,186个下调）个差异表达基因（DGEs）;CO2浓度升高下不添加氮处理（ECN0）分别鉴定出1116（518个上调,598个下调）和455（268个上调,186个下调）个DGEs;CO2浓度升高下中氮添加处理（ECN3.6）分别鉴定出1583（767个上调,816个下调）和2102（892个上调,1210个下调）个DGEs。与ACN3.6和ECN0处理相比,ECN3.6处理获得的DGEs最多,这些DGEs主要富集在光合作用、碳代谢及氨基酸生物合成等通路。（6）CO2浓度升高下氮添加改变了碳代谢、淀粉和蔗糖代谢及氨基酸生物合成通路中相关代谢物的积累。利用超高效液相色谱-质谱（UPLC-ESI-MS/MS）鉴定了 733种代谢物,其中根系和叶片在ACN3.6处理分别鉴定出123（上调18种,下调105种）和107（上调24种,下调83种）种差异代谢物（DEMs）;ECN0处理分别鉴定出72种（上调33种,下调39种）和82（上调32种,下调50种）种DEMs;ECN3.6处理分别鉴定出193（上调29种,下调164种）和156（上调65种,下调91种）种DEMs。ECN3.6处理较ACN3.6和ECN0处理产生较多的DEMs,KEGG富集分析显示,这些DEMs主要富集在碳代谢、淀粉和蔗糖代谢及氨基酸生物合成通路。（7）转录组学和代谢组学联合分析表明,CO2浓度升高下氮添加通过抑制碳水化合物积累（葡萄糖、果糖、海藻糖）,使更多的碳骨架被用来合成氨基酸及其衍生物,从而转移到氮代谢通路,促进更多氨基酸（谷氨酰胺、苯丙氨酸、蛋氨酸、半胱氨酸、丝氨酸、缬氨酸、赖氨酸、N-乙酰谷氨酸和精氨酸）合成,进而提高氮素养分含量。