农业环境科学学报

作者：宋练,蔡创,朱春梧

单位：土壤与农业可持续发展国家重点实验室, 中国科学院南京土壤研究所, 南京 210008,土壤与农业可持续发展国家重点实验室, 中国科学院南京土壤研究所, 南京 210008,土壤与农业可持续发展国家重点实验室, 中国科学院南京土壤研究所, 南京 210008

关键词：全球气候变化,[CO2]升高,农作物,开放式CO2控制系统（FACE）,

基金：中国科学院基础前沿科学研究计划从0到1原始创新项目（ZDBS-LY-DQC020）；国家自然科学基金项目（31870423）；江苏省自然科学基金项目（BK2018402）

自工业革命以来，由人类活动引起的大气CO2浓度（[CO2]）不断攀升，正驱动着全球气候变化，对全球农业产生重大影响。本文归纳总结了目前作物对高[CO2]响应的主要研究技术手段，以及作物对高[CO2]响应的机理研究，并进一步梳理了当前全球关于[CO2]升高对作物产量和营养品质影响的研究。结果表明：相比封闭式或半封闭式环境控制试验系统，开放式试验系统（如开放式CO2控制系统FACE）由于其能更加真实地模拟自然条件下作物对未来高[CO2]的响应和适应情况，被公认为是目前研究作物对高[CO2]响应的最理想手段。[CO2]增高会增加C3作物光合速率、生物量和产量，在一定程度上缓解气候变化对农作物产生的负面影响，但是作物对大气[CO2]的升高存在光合适应现象，当作物长期暴露在高[CO2]条件下时，高[CO2]对作物的促进作用会逐渐减缓。近10年的FACE试验发现，对高[CO2]出现高应答的水稻品种，其光合速率和产量在高[CO2]下的增加幅度比早期的主要粮食作物FACE试验结果平均高出两倍。此外，高[CO2]会明显降低大部分非豆科C3作物中蛋白质和矿物质（如锌、铁）以及部分维生素的含量，加剧目前全球约2亿人由于维生素和矿物质元素等营养缺乏导致的健康问题。如何充分利用未来高[CO2]实现高增产的同时，减缓粮食养分下降的负面影响，是迫切需要解决的科学问题。

来源：2020年第4期

《农业环境科学学报》期刊编辑部

查看农业环境科学学报杂志2020年第4期