近地层臭氧（O3）污染对陆地生态系统及植物生长的危害备受关注。本试验借助中国唯一的稻-麦轮作O3FACE（free-air O3concentration enrichment）实验系统，利用分根箱技术和田间原位监测，以扬麦15（Y15）和烟农19（YN19）两个小麦品种为试验材料，结合根系与土-气界面排放的CO2监测，研究臭氧污染对不同敏感型小麦干物质积累与分配、根系活性（鲜根系呼吸、表观根系呼吸和根系对养分利用强度）、根系形态及根系生长土壤环境（土壤物理结构、土壤酶）的影响，以期为未来抗性品种选育、现有品种的栽培调控管理提供理论支持。本研究得出的主要结果如下:（1）臭氧污染降低了两个小麦不同生育期的根冠比和总生物量积累，减少了光合产物向地下的转运分配；臭氧污染下YN19的籽粒产量显著降低，而Y15却有增加趋势。YN19对臭氧较敏感，小麦Y15抗臭氧能力较强。（2）臭氧浓度升高改变了小麦根系形态特征，但因品种、时期而异。臭氧污染导致两个小麦品种的根长、根表面积、根直径、根体积及根长密度在拔节期显著降低，在孕穗抽穗期大部分根系形态指标呈增加趋势，乳熟期则下降明显。小麦根系形态指标在营养生长阶段比生长后期对臭氧污染更敏感。（3）臭氧污染影响小麦的根系活力及根系对养分的吸收与分配。臭氧污染在整个生育期先降低和后增加了Y15的表观根系呼吸速率，测定期间均增加了YN19的表观根系呼吸速率。臭氧污染增加了两个小麦品种整个生育期的累积表观根系呼吸CO2排放量，表明返青至成熟阶段小麦的总的根系活力在臭氧污染下可能增强。臭氧污染显著降低了两个品种根系中氮素和钾素的含量，降低了根系中氮素和钾素的分配比；臭氧污染增加了Y15植株总磷量和显著降低了根系中的磷素积累，降低了YN19总磷量却增加了根系中磷量。臭氧污染改变了根系吸收利用氮磷钾的强度和分配，但存在品种、元素种类、时期差异。（4）臭氧污染影响根系生长的土壤环境。臭氧污染显著增加耕层0-10cm的0.25-0.053mm团聚体含量，显著减少0-5cm的<0.053mm和5-10cm的>0.25mm土壤团聚体含量，对10-20cm土层土壤各粒级团聚体含量无显著影响。臭氧污染显著降低0-20cm土层气体孔隙度和显著增加10-20cm土层毛管孔隙度。臭氧污染增加了Y15农田土壤脲酶与过氧化氢酶活性，促进了YN19农田土壤过氧化氢酶活性但抑制了土壤脲酶活性，臭氧污染对土壤酶活性的影响受土壤种植小麦品种和土层深度的制约。