大気中のCO₂濃度は今世紀末には500～1000ppmまで上昇すると予想され、物質循環などの生態系プロセスへの影響が懸念されている。高CO₂の影響を生態系レベルで把握するために、大規模なCO₂噴出装置（FACE）が用いられてきた。FACE試験は長いものでは10年以上に渡っているが、数十年以上の長期的な生態系への影響を調べたものはない。本研究では、長期的な高CO₂の生態系への影響を調べるために、天然CO₂噴出地を対象とした。天然CO₂噴出地の生態系は数十年以上に渡り高CO₂に晒されている。しかし、多くのCO₂噴出地では、対照区（通常のCO₂濃度で他の条件が噴出地と同等）を設定するのが困難である。本研究を行ったCO₂噴出地は、高CO₂濃度のガス噴出区と、通常CO₂濃度のガスが噴出する対照区が隣接する稀有なサイトである。本研究では、隣接する高CO₂噴出地と対照区の土壌中の窒素（N）動態の比較を行い、次の二つの仮説を検証する。①高CO₂区では植物は気孔を閉じ気味にして蒸散を抑えるため、土壌の水分含量が増大し、N無機化が促進される。このため、土壌中の無機Nの現存量が増大する。②高CO₂区では植物やリターのCN比が大きくなり、植物や微生物によるNを巡る競争が激しくなる。N消費が増大し、土壌中の無機Nの現存量が減少する。

調査の結果、多くのFACE試験と同様に土壌水分は高CO₂区で増加した。しかし、無機Nの現存量は減少した。土壌のN可給性の減少は生態系の一次生産を小さくする可能性がある。また、微生物に保持されるN量も高CO₂区の方が少なくなっていた。これらの結果から、長期的に生態系が高CO₂に晒された場合のN動態について考察する。