[CO2]升高對糧食作物影響的研究進展

宋 練，蔡 創，朱春梧

（土壤與農業可持續發展國家重點實驗室，中國科學院南京土壤研究所，南京210008）

自工業革命以來，大氣[CO2]持續攀升，尤其是20世紀50 年代后，由于化石燃料的大量使用，大氣中[CO2]急劇增加。其中在2001—2011 年間，[CO2]以2 μL·L-1·a-1的速率增加，遠大于1960—1992 年間的0.7 μL·L-1·a-1[1]。2013 年，人類第一次監測到大氣中[CO2]超過400 μL·L-1（http://www/esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/），根據最新的[CO2]觀測數據，2019年大氣[CO2]超過了415 μL·L-1（2019年5月達到了415.7 μL·L-1）[2]。與氣候變化其他因子如氣溫、降水等存在明顯時空變化不同，全球大部分區域大氣[CO2]都面臨著持續的攀升。[CO2]升高，對作物光合速率、生長發育以及產量都有很大的影響，因此，未來[CO2]的持續升高，也將會持續影響全球農作物的生長與生產[3-5]。為了總結國內外[CO2]升高對農作物影響的研究現狀和結論，本文首先描述了目前農作物對[CO2]升高響應的主要研究手段，然后梳理出作物應對[CO2]升高的生理響應及其機制分析，最后對[CO2]升高對農作物產量及營養品質的影響進行了總結。

1 農作物對[CO2]升高響應的研究方法

[CO2]升高對農業的影響已經受到廣泛的關注，為保證研究結果的可靠性和準確性，根據不同試驗目的，需要采用不同的研究方法。一種是通過人工模擬試驗方法對作物在高[CO2]條件下的響應進行評估，另一種方法是利用模型來模擬作物對高[CO2]的響應。目前主要試驗手段有封閉式或開頂式CO2控制系統和開放式CO2控制系統（Free-air CO2enrichment,FACE）等。

1.1 試驗方法

1.1.1 封閉式與開頂式CO2控制系統

作物對大氣[CO2]持續攀升導致的氣候變化的響應研究始于野外觀測，最早可以追溯到20 世紀中期[6-8]，但是由于自然環境條件復雜，隨著對單因子變化和更加定量化機理研究的深入，野外觀測越來越難以滿足要求?！?br>