由于FACE實驗系統是一個開放系統,自然條件又千變萬化,因此給實驗設計以及實驗測定帶來很多室內實驗所沒有的變數;然而也正是這些變數,給研究者提供了機遇,有利于發現室內實驗所不能遇到的新現象和新問題。

FACE實驗是通過改變植物和生態系統的微氣候環境條件來模擬未來氣候變化的一種技術手段。通過這種技術,可以使人們了解在未來大氣CO2濃度增加后陸地生物圈系統的變化過程。上個世紀80年代中期,美國科學家們開始研究開放式空氣CO2增加裝置即FACE系統。FACE系統是指一個模擬未來CO2增加的微域環境。該系統主要由CO2氣體供應裝置和控制系統組成,其中氣體供應裝置由儲氣罐、液態CO2汽化裝置、送氣和放氣管道等部件組成;控制系統由主控計算機、放氣控制系統和CO2采樣分析系統組成。根據冠層CO2濃度測定結果,由控制系統實時調節FACE圈層內的CO2濃度,使之保持在高于對照的設定濃度值。由于FACE圈沒有任何隔離設施,氣體可以自由流通,因此系統內部通風、光照、溫度、濕度等條件十分接近自然生態環境。因此,在這樣的微域環境條件下進行CO2增加的模擬試驗獲得的數據更接近于真實情況。

FACE系統的主要優點在于它是一個開放體系,避免了過去常用的密閉和半密閉CO2施加實驗對植物周圍環境的干擾。以往的實驗,特別是溫室和人工氣候室內的實驗在輻射強度、溫度和濕度以及晝夜溫差等方面與自然環境差異很大。采用FACE系統的室外實驗與以前常用的室內盆栽實驗不同,對植物根系的生長沒有盆栽體積的限制,而且其提供的植物材料數遠大于室內實驗,可以同時進行植物生理、生態以及生化等多方面的比較研究[8]。FACE系統研究植物對高濃度CO2的響應和適應,能更真實地模擬未來植物對高CO2濃度的響應和適應情況,有利于揭示其適應的分子機理。