孙文娟，张晨希，刘晓萌，刘超，陈健，胡正华*

（1. 中国科学院植物研究所，植被与环境变化国家重点实验室，北京 100093；2. 中国科学院大学，北京 100049；3. 南京信息工程大学应用气象学院，江苏 南京 210044）

大气CO2浓度升高是全球重要的环境问题。特别是近10年来，大气CO2浓度增速加快，2015年大气CO2浓度为400 μmol/mol，约为工业革命前的1.44倍[1]。在温室气体排放中等稳定化情景下，估计2100年大气CO2浓度将达到538～670 μmol/mol[2]。研究显示：CO2浓度升高可促进光合作用，从而提高作物生产力[3-4]，其“施肥效应”能在一定程度上补偿由于气候变化导致的粮食减产[5]。

对全球文献数据的统计分析显示，在CO2浓度升高300 μmol/mol条件下，水稻和小麦叶片光合速率分别提高47%±5%和67%±9%，生物量分别增加 36%±2% 和 34%±2%（http://www.co2science.org/index.php）。Kimball等[6]对全球 FACE（Free Air CO2Enrichment）试验结果进行了总结，发现在不同的氮肥水平和水分条件下，小麦地上生物量和籽粒产量分别增加3%～17%和5%～25%；氮肥供应充足条件下，水稻地上生物量和籽粒产量分别增加8%～17%和3%～14%。我国的相关研究始于上世纪90年代。王春乙等[7]利用自行设计的OTC-1型开顶式气室，对冬小麦、棉花、玉米和大豆开展了连续3年的CO2浓度倍增（350 μmol/mol vs. 700 μmol/mol）试验，结果表明CO2浓度倍增使得作物发育进程加快，株高增加，经济产量和生物产量增长明显，且C3作物的增长幅度大于C4作物。Cai等[8]在FACE条件下对稻麦作物研究发现，CO2浓度增加到500 μmol/mol，可显著增加作物群体结实率和产量，但穗数和籽粒单重未增加。对杂交和常规籼稻的研究结果也显示，FACE处理均使得其产量较对照有显著增加[9-11]。王斌等[12]采用开顶箱设计，发现CO2浓度升高60 μmol/mol均可促进早稻和晚稻的营养生长和产量形成。……