自工业革命以来,全球平均气温提高了0.6～0.9℃,IPCC预测1990-2100年全球气温仍将上升1.4～5.8℃、相关预测认为2000-2050年我国平均气温仍将升高2.3～3.3℃。目前,就陆地生态系统对气候变暖响应的试验研究主要集中在自然生态系统地上部分,而地下生物学对昼夜不同增温的响应特征及其作用研究方面很少。在研究手段上也主要是模型分析预测和温室/开顶箱的试验研究,其研究结果存在较大的不确定性。冬小麦作为中国最主要的粮食作物之一,其产量占中国粮食总产的22.5%。研究全球变暖背景下冬小麦对昼夜不同增温的地下生物学响应特征及其机制对增强人类认识全球气候变化与陆地生态系统关系,降低未来气候变化预测的不确定性具有重要的意义。为此,笔者参考国际相关增温系统,于2006-2009年在江苏南京设计并运行了我国首个农田开放式主动增温系统(FATI,Free Air Temperature Increased)研究昼夜不同增温冬小麦土壤化学特性、冬小麦根系特征及活力、土壤呼吸、土壤酶学动态、土壤微生物量和土壤线虫,获得主要结论如下：1开放式主动增温系统的增温效应显著,符合气候变暖的农田试验研究要求开放式主动增温系统可以在2m×2m面积内增温效果显著,且不影响田间气温的变化趋势。昼夜不同增温略微降低了小麦的土壤水分,影响不显著,但显著缩短小麦生育期进程。田间结果表明本实验设计的开放式主动增温系统符合气候变暖的机制,基本能满足小麦所代表的典型农田生态系统对昼夜不同增温响应与适应的试验研究要求。2昼夜不同增温处理降低了土壤pH值和碱解氮,土壤钾和磷有效性的响应差异明显昼夜不同增温处理降低了土壤的pH值,影响最大为夜间增温处理,平均下降1.0%,最小为全天增温处理；增温处理也降低了各生育期土壤的碱解氮,影响规律为：夜间增温>白天增温>全天增温,小麦土壤的碱解氮分别下降3.7%、5.2%和7.8%。全天增温和白天增温处理使土壤有效磷平均分别提高5.5%和1.9%,而夜间增温却降低了2.9%。全天增温处理也使土壤的速效钾含量平均提高了10.2%。3昼夜不同增温处理降低了小麦根冠比,提高根平均直径,根形态和活力有所变化白天增温处理提高了根的干物质积累、根体积、根表面积、根直径、根长和根活力,对根干物质和根体积的影响达到了显著水平。夜间增温显著提高了根的干物质积累、根体积和根活力、年均分别提高10.9%、12.3%和19.3%.全天增温处理对小麦根系形态的影响存在年际差异,但差异都未达到显著水平。昼夜不同增温处理都降低了小麦孕穗-成熟的根冠比,且全天增温处理影响达到显著水平4昼夜不同增温处理下,土壤呼吸响应明显,且夜间增温效应显著土壤CO：日平均排放速率在越冬期前最大,越冬-拔节期最小。昼夜不同增温处理显著提高了小麦播种至拔节的土壤呼吸,提高幅度为全天增温<白天增温<夜间增温处理,拔节后增温处理对土壤呼吸的影响不显著。全生育期全天、白天增温处理表现略有下降,平均降低2.8%和2.3%,夜间增温处理使土壤呼吸了提高7.2%,差异达到显著水平。5昼夜不同增温显著影响土壤酶活性,不同土壤酶的响应特征存在显著差异全天增温处理使小麦各生育期土壤脲酶、蛋白酶和蔗糖酶活性年均分别提高6.3%、6.3%和2.7%；白天增温处理增加了小麦土壤脲酶和蔗糖酶活性.年均分别提高3.8%和1.2%,但降低了土壤蛋白酶活性；夜间增温处理降低了土壤的脲酶、蛋白酶和蔗糖酶活性,年均降低10.9%、16.7%和5.6%；3种增温处理都降低了小麦土壤的过氧化氢酶活性,其降低幅度为：夜间增温>白天增温>全天增温。6昼夜不同增温降低了小麦土壤微生物量碳氮和可溶性碳氮.处理间差异显著昼夜不同增温处理降低了小麦土壤微生物量碳和可溶性碳,影响最大为夜间增温,最小为全天增温。全天增温、白天增温和夜间增温处理分别使小麦土壤微生物量碳和可溶性碳年均降低8.4%、15.1%、29.1%和7.1%、19.2%、27.7%,小麦土壤微生物量氮和可溶性氮也表现为降低,影响最大为全天增温处理,最小为夜间增温处理。分析显示夜间增温和白天增温处理对小麦土壤微生物量碳和可溶性碳的影响达到显著水平,全天增温处理对小麦土壤微生物量氮和可溶性氮的影响也达显著水平7昼夜不同增温处理降低了土壤线虫群体数量,改变了线虫的空间分布和营养类群全天增温和白天增温处理使小麦0-25 cm土层线虫平均分别下降19.7%和12.6%,且全天增温处理降低达到显著水平。增温处理对0-10cm土壤线虫影响最大,全天增温和白天增温处理线虫平均分别下降37.5%和20.4%；在10-25cm土层,3种增温处理也降低了土壤线虫数量,但差异未达到显著水平。增温处理增加了0-25 cm各耕作层的食细菌线虫,略降低植食线虫,全天增温、白天增温和夜间增温处理使土壤中的食细菌线虫比例年均分别提高13.6%、18.0%和26.9%,杂食和其它食性的线虫比例有增有减,差异都未达到显著水平