水稻品質對主要氣候變化因子的響應

王云霞,楊連新

（1.揚州大學環(huán)境科學與工程學院，江蘇 揚州225009;2.揚州大學/江蘇省作物遺傳生理國家重點實驗室培育點/糧食作物現(xiàn)代產業(yè)技術協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 揚州225009）

大氣中二氧化碳（CO2）濃度自工業(yè)革命以來持續(xù)攀升。2016 年，全球大氣CO2濃度已增至約403 μmol·mol-1，約為工業(yè)革命前水平的145%[1]。模型預測，即使采取額外措施減少排放量，本世紀中葉大氣中CO2濃度將增加到550 μmol·mol-1，21 世紀末將超過700 μmol·mol-1[2]。伴隨大氣CO2濃度升高，近地層具有強氧化性的另一種痕量氣體臭氧（O3）濃度在全球范圍普遍升高，它是由NOx和VOCs等前體物在強烈陽光照射下發(fā)生光化合反應而產生的二次污染物。近地層O3濃度每年以1～3 nL·L-1的速度升高[3]，本世紀末可能達到80 nL·L-1[4]。隨著大氣中CO2和O3等溫室氣體遞增，全球氣溫持續(xù)升高。IPCC 第五次評估報告指出，在1880—2012 年間陸地與海洋表面氣溫已經升高了0.85 ℃，預計到本世紀末全球地表平均氣溫還將繼續(xù)上升1.8～4.0 ℃[5]。最新研究表明，即使人類將碳排放降低至1990 年水平以下，全球地表氣溫仍將升高1.5 ℃以上[6]。

圖1 中國稻田大型FACE研究平臺Figure 1 China FACE（Free Air Controlled Environment）facilities in the paddy field

目前氣候變化試驗模擬的方式可簡單分為封閉式、開 頂 式（OTC, Open Top Chamber）和 開 放 式（FACE，F(xiàn)ree Air Controlled Environment）3大類型。與前兩種氣室研究相比，F(xiàn)ACE 系統(tǒng)一次性成本較高、控制精度較低，但它試驗空間大，能模擬出接近于作物自然生態(tài)的環(huán)境[7-8]。1998、2007年和2013年，日本和中國學者先后在稻田創(chuàng)建了CO2-FACE[7]、O3-FACE 以及Temperature-FACE[8]試驗平臺（圖1），依次用于模擬CO2濃度升高、O3濃度升高以及CO2濃度和溫度同時升高的稻田生態(tài)環(huán)境。目前，世界上100 多個國家種植水稻，全球生產的稻米超過80%是被人類直接消費的，這一比例顯著高于其他谷類作物[9]。……