大气CO2浓度和温度升高对水稻生长发育影响的研究进展杨海龙蔡金洋摘要基于各类温室、气室以及开放式大气CO2浓度和温度增高系统的已有研究结果的基础上，分析了CO2浓度、温度及其交互作用下对水稻生育期、叶面积指数、光合参数、干物质生产与分配以及产量的影响，比较粳稻和籼稻亚种研究结果的异同点，阐述其生理原因，将有助于系统地分析气候变化对水稻生长的影响，更好地迎接未来气候变化对粮食安全的挑战。关键词CO2浓度;温度;水稻;生长发育;影响S511A0517-6611（2020）04-0024-04doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.04.007开放科学（资源服务）标识码（OSID）：AReviewontheEffectsofIncreasingAtmosphericCO2ConcentrationandTemperatureonRiceGrowthandDevelopmentYANGHai-long，CAIJin-yang（JiaxingAcademyofAgriculturalSciences，Jiaxing，Zhejiang314016）AbstractBasedontheexistingresearchresultsofvariousgreenhouses，airchambersandopenatmosphericCO2concentrationandtemperatureincreasesystems，theeffectsofCO2concentration，temperature，andtheirinteractionsonricegrowthperiod，leafareaindex，photosyntheticparameters，drymatterproductionanddistribution，andyieldwereanalyzed，andthesimilaritiesanddifferencesbetweentheresearchresultsofjaponicaandindicaricesubspecieswerecompared，andtheirphysiologicalreasonswereexplained.Thereviewwouldbehelpfultosystematicallyanalyzetheimpactofglobalclimatechangeonricegrowthandtherebymeetthechallengesoffutureclimatechangeonfoodsecurity.KeywordsCO2concentration;Temperature;Rice;Growthanddevelopment;Effect水稻是我国的第二大粮食作物，2017年水稻播种面积占全国农作物总播种面积的18.49%，产量占粮食总产量的32.15%[1]。但水稻的生长发育受到气候变化的严重影响，模型分析结果表明，如果不考虑栽培技术和品种原因，近30年气候变化使我国单季稻、早稻和晚稻产量减少显著[2]。最近一个世纪，大气CO2浓度增加了100mg/L左右[3]，大气CO2浓度为主的温室气体的增加对太阳辐射产生巨大的影响，这是引起气候变暖的主要因素[3]。2013年IPCC评估报告指出，2011年的平均大气CO2浓度已经达到391mg/L;地表平均温度比18世纪增加了1.5℃，预计到2100年全球平均大气CO2浓度将会增加到936mg/L，平均温度将比1986—2005年升高1℃左右[4]。因此未来气候变化是以CO2浓度和温度升高為主要特征。利用作物模拟模型可以系统分析全球气候变化对水稻生产的影响[5]，但现有的模型在评估气候变化对粮食产量的影响存在很大的不确定性，而这种不确定性是与不同品种水稻生长发育的机理过程对气候响应不清楚是有关系的，因此需要整合水稻生长对气候变化的响应，尤其是CO2浓度和温度升高的响应，以减少作物模型模拟的不确定性，更好地分析未来气候变化对水稻生产的影响。由于温室气体导致全球变暖的问题受到普遍关注，近50年来人们主要通过熏气法系统、全封闭环境模拟室、CO2-温度梯度气室（CTGC）、开顶式气室（OTC）以及开放式大气CO2浓度增加和温度升高系统（T-FACE）来模拟CO2浓度和温度升高对水稻生产的影响[6]。其中FACE（free-airCO2enrichment）是目前最接近模拟CO2浓度增加下的田间自然生态环境的试验设备，其原理是根据作物冠层CO2浓度实测结果，再由控制系统调节FACE圈内的CO2浓度，使圈内能一直保持高于对照设置的CO2浓度值。在此系统下进行CO2浓度增加的模拟试验，得到的试验数据结果更接近于大田自然情况[7]，科学家普遍认为FACE系统是研究CO2浓度增加后对陆地自然生态系统影响的最佳方法[8]。基于FACE系统基础上，前人增加了加温设置，主要加温方式有热水增温管道加温和红外线加温[6，9]，升级为T-FACE系统，能够较好地模拟水稻对CO2浓度和温度互作环境下的响应。笔者基于前人的研究结果，系统分析CO2浓度增加、温度升高及其交互作用对水稻生产的影响，比较研究结果的异同点，并结合最新T-FACE试验结果阐述不同地域、品种的水稻对未来气候变化的响应，为评估未来气候变化对水稻生产影响的工作提供参...