目前,气候变暖、气溶胶污染导致太阳辐射减少、大气O₃污染等大气环境变化已成为典型的全球性环境问题,其对农业生产和粮食安全产生的影响引起广泛关注。为进一步了解夜间增温、太阳辐射减少及O₃浓度增加对两种代表性粮食作物--水稻和小麦生长发育及元素品质的影响,本研究采用被动增温模拟夜间增温;采用不同程度遮阴方式模拟太阳辐射减少;利用开顶式气室模拟近地面O₃浓度增加。研究内容包括水稻和小麦的叶绿素含量（SPAD）、叶面积指数（LAI）、气体交换参数（包括净光合速率和气孔导度）、干物质积累、产量及其构成、不同器官的矿质金属元素积累。主要研究结果如下:（1）夜间增温条件下,水稻和小麦各生育期内叶绿素含量和叶面积指数均呈增加趋势,茎、叶、穗的干物质积累量均增加,从而使其地上部分生物量增加,进而导致增产;夜间增温提高了小麦的光合能力,其气体交换参数（包括净光合速率和气孔导度）各生育期均提高;夜间增温条件下水稻和小麦收获籽粒和颖壳,以及各生育期茎干和叶片中大部分矿质金属元素含量有不同程度增加趋势。（2）遮阴条件下,水稻和小麦的叶面积指数呈下降趋势,但其叶绿素含量却增加,茎、叶、穗的干物质积累量均减少,从而使其地上部分生物量减少进而导致减产;遮阴降低了小麦的光合能力,其气体交换参数（包括净光合速率和气孔导度）各生育期均下降;遮阴条件下水稻和小麦收获籽粒和颖壳,以及各生育期茎干和叶片中大部分矿质金属元素含量有不同程度增加趋势。（3）O₃浓度的增高条件下,水稻和小麦各生育期内叶绿素含量和叶面积指数呈下降趋势,茎、叶、穗的干物质积累量均下降,从而使其地上部分生物量降低进而导致减产;O₃污染削弱了水稻和小麦的光合能力,使其气体交换参数（包括净光合速率和气孔导度）各生育期均下降;O₃浓度增高条件下水稻和小麦收获籽粒和颖壳,以及各生育期茎干和叶片中大部分矿质金属元素含量有不同程度增加趋势。夜间增温促进了水稻和小麦的生长,增加了干物质积累,最终使其增产,而遮阴和O₃浓度增高抑制了水稻和小麦的正常生长发育,减少了其干物质积累,导致了其明显减产,对粮食生产造成了负面效应;同时三种典型环境变化均使得植株内Ca、Mg、Fe等对人体有益的矿质元素含量增加,但Zn、Mn、Cu等过量吸收对人体有害的矿质元素含量也增加。因此关于大气环境变化对粮食品质的综合影响尚需进一步研究和探索,以期在全球环境变化背景下找出应对方案,确保粮食的高产、优质和安全。