Isso soa como o problema real está no seu aplicativo FastCGI. Dê uma olhada no registro de erros ou em outra saída que possa ter produzido.
Em geral, pode ser que você precise de mais configurações do FastCGI para passar dados para o seu aplicativo. Uma configuração maior pode incluir coisas como essas configurações:
fastcgi_param SCRIPT_FILENAME $document_root$fastcgi_script_name;
fastcgi_param QUERY_STRING $query_string;
fastcgi_param REQUEST_METHOD $request_method;
fastcgi_param CONTENT_TYPE $content_type;
fastcgi_param CONTENT_LENGTH $content_length;
fastcgi_param SCRIPT_NAME $fastcgi_script_name;
fastcgi_param REQUEST_URI $request_uri;
fastcgi_param DOCUMENT_URI $document_uri;
fastcgi_param DOCUMENT_ROOT $document_root;
fastcgi_param SERVER_PROTOCOL $server_protocol;
fastcgi_param HTTPS $https if_not_empty;
fastcgi_param GATEWAY_INTERFACE CGI/1.1;
fastcgi_param SERVER_SOFTWARE nginx/$nginx_version;
fastcgi_param REMOTE_ADDR $remote_addr;
fastcgi_param REMOTE_PORT $remote_port;
fastcgi_param SERVER_ADDR $server_addr;
fastcgi_param SERVER_PORT $server_port;
fastcgi_param SERVER_NAME $server_name;
# PHP only, required if PHP was built with --enable-force-cgi-redirect
fastcgi_param REDIRECT_STATUS 200;
Novamente, a saída do seu aplicativo FastCGI deve lhe dizer mais, também pode ser um problema completamente não relacionado ao nginx