《表2 中国自由空气中气体浓度增加(FACE)系统平台概况》

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《FACE实验技术和方法回顾及其在全球变化研究中的应用》

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我国具有丰富的生态系统类型，而高原极地又是全球变化的热点区域。然而中国FACE研究的应用起步于2001年，比美国晚了10多年，我国建设了3个大型FACE系统，其中两个为稻麦轮作FACE，另一个为杨树人工林O3-FACE系统（表2）。中国科学院南京土壤研究所在无锡年余农场建立了中国第一个稻麦CO2-FACE，并于2007年在江都小纪镇建立了中国第一个稻麦O3-FACE系统（唐昊冶等，2010；Tang et al.，2011），随后在FACE样地内研究空气增温对作物的影响。利用这一FACE系统研究了CO2和O3浓度升高对作物产量和稻麦品质等方面的影响，同时也研究了农田生态系统的养分循环过程（杨连新等，2009）。随着CO2浓度的升高，水稻产量增加了5%–400%。因此全球变化中的CO2浓度升高表现为施肥效应，且不同品种表现出不同应答能力。而在品质的研究中，通过收集中国和日本CO2-FACE实验的结果，评估了18种水稻（Oryza sativa）品种籽粒品质对CO2浓度升高的响应，结果表明高浓度的CO2处理中，水稻籽粒中的蛋白质含量下降了10%，铁、锌和维生素含量均下降（Zhu et al.，2018）。水稻作为全球范围内重要的粮食作物，营养含量的降低导致人在获取相同质量的食物后，所摄入的营养不能满足需求而造成“隐性饥饿”。O3作为一种空气污染物严重威胁了稻麦的产量，未来O3浓度升高25%会使冬小麦产量减少约20%，杂交水稻和常规粳稻减产10%–30%（彭斌等，2014）。通过FACE研究明确了全球变化对我国粮食安全和粮食营养价值的影响。比较研究不同稻麦品种对CO2升高的响应和O3敏感性，可为粮食品种选种和育种提供理论依据。