水稻是世界上最主要的粮食作物之一，了解并预测未来水稻产量的变化对于保障全球粮食供应至关重要。尤其是在全球气候变化背景下，气候变化对农业产量产生了显著影响，通过预测未来全球水稻产量，我们亟需评估气候变化对粮食生产的影响，从而采取适当的应对措施。中国科学院南京土壤研究所朱春梧课题组基于全球水稻Free-Air CO2 Enrichment (FACE)和Open Top Chamber (OTC)试验观测数据，确定了水稻生长季均温和亚种是影响水稻产量对CO2增加响应的主导因素，构建了不同亚种水稻CO2施肥效应（CFE）对温度的响应模型，结合全球水稻亚种分布数据、水稻生长物候数据，以及CMIP6高强迫情景SSP5-85多个地球系统模式和气候系统模式下模拟的未来全球气温数据，预测了2030-2099在CO2升高下全球水稻产量的变化。预测结果表明，虽然在CO2升高背景下，全球水稻产量呈现上升趋势，但随着全球温升在不同水稻产区的不均衡增加，未来全球水稻CFE仍然出现了下降趋势，尤其是在粳稻产区，从2050年代开始CFE将持续下降，到2090年代将降至-2.2%。此外，由于低收入国家水稻产区温升幅度远高于中高收入国家水稻产区，导致低收入和中高收入国家之间由于CO2升高导致的产量增幅差距将在本世纪内持续增大。该研究对于全球粮食安全具有重要影响，特别是在低收入国家，这些国家的经济主要依赖于易受气候变化影响的农业生产，而且目前正在经历相对较高的营养不良水平，而与中高收入国家持续增大的产量增幅差距，可能会加剧这些问题。本研究通过大量数据分析和模型的构建，是首个考虑了全球水稻亚种和水稻生长季均温的空间分布和变化的CFE对未来全球稻米产量影响的评估研究，为研究全球气候变化对全球粮食安全的影响提供了新的研究方法和视角。该论文以“Rising atmospheric carbon dioxide concentrations increase gaps of rice yields between low- and middle-to-high-income countries”发表在Nature Food上，中国科学院南京土壤所宋练博士为第一作者，陶冶博士为共同第一作者，朱春梧研究员为通讯作者，国际合作单位有英国埃克塞特大学、加拿大艾伯塔大学、西班牙国家研究委员会以及国际食物政策研究所。布莱恩健康科学学院的Irakli Loladze对我们这篇论文给予了高度评价，并以News & views形式发表在Nature Food期刊。该成果得到了国家自然科学基金、江苏省重大科研设施预筹项目、西班牙政府基金等项目的资助。![]()
图1 籼稻和粳稻二氧化碳施肥效应箱式图及对水稻生长季气温响应曲线
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图2 未来CO2升高条件下低收入国家和中高收入国家水稻产量增幅变化对比图
