全球大气CO2和温度升高是全球气候变化对农作物产量影响最为重要的两个因子。联合国政府间气候变化专业委员会(IPCC)报告预测,21世纪中叶全球大气C02将由目前的381μmol·mol-1可能上升到550pmol·mol-1。预计21世纪末,全球平均地表气温将会上升1.1～6.4℃。温度和大气C02升高带来的全球气候变化给农业带来了一定的影响,温度的升高有可能将抵消大气C02升高的肥料效应。中国是农业大国,水稻和小麦是绝大多数中国人的主食,由于人口快速增长和耕地的日益减少,对稻麦的需求在未来的几十年中将持续增加；本研究通过建立稻麦应对温度及C02变化的响应数据库,构建了基于地理位置、补给方法、作物品种、水分管理、氮肥施用量、温度等影响因子的稻麦产量整合分析,并进一步分析影响因子与稻麦产量及生物量量化关系。目的在于定量评估全球稻麦产量形成与大气CO2升高和温度升高及其他影响因子的定量关系。本文收集整理了国内外168篇原始论文的试验数据资料,获得1985至2010年国内外有关温度和大气C02升高对水稻和小麦生长影响的模拟试验观测资料,试验样地分布在北美洲、欧洲、亚洲、非洲和澳洲。以当前大气本底C02和温度为对照,应用整合分析(meta-analysis)方法定量评估了温度及大气CO2升高对水稻和小麦产量形成及相关生理学指标的影响。主要结果如下：1.在大气C02升高对稻麦产量及生物量影响的Meta分析中,利用Meta分析将其数据结果整合,按C02含量、补给方式和有无胁迫因子处理进行分组比较。最后的数据库包括来源于40种杂志和书籍的130项独立研究。研究发现,与本底大气C02相比,大气C02含量升高导致水稻和小麦产量平均分别增加了19.31%(95%置信区间CI：16.9-21.7%)和17.27%(CI：15.0-19.6%),主要通过增加穗数和每穗粒数实现,其中水稻单位面积穗数和每穗粒数分别增加11.9%和13.4%,小麦单位面积穗数和每穗粒数分别增加12.8%和10.5%,而对稻麦千粒重的影响不显著。水稻和小麦总生物量分别增加22.1%和15.9%,其中地下部分生物量的增加高于地上部分。大气C02升高缩短了水稻和小麦的生育期,使水稻抽穗期提前。2.叶片生理学指标对大气C02升高的响应敏感,如水稻光饱和光合速率、叶面积指数分别增加8.2%和19.4%,小麦光饱和光合速率、叶面积指数、净吸收率分别增加10.5%、9.4%和12.7%。两种作物的气体交换指标中气孔导度对大气C02升高的总体响应呈负效应,分别为-26.5%和-33.3%。水稻和小麦的水分利用率显著增加,分别为30.9%和30.5%,在本研究中所有进行分析的指标中,其WUE受大气C02升高的影响产生的变化率最大。大气C02升高条件下,两种作物的光能利用率提高幅度分别为5.3%和11.0%,植株吸N量增加,但含N量减少。稻麦产量形成和生物量的增加在C02含量为660pmol·mol-1时为最大值。大气CO2升高对稻麦的施肥效应在气室模拟研究中最为明显,高于开顶箱(OTC)和自由大气CO2倍增开放平台(FACE)研究。高温、干旱、低N等胁迫因子可削弱大气C02升高对稻麦的施肥效应。3.在温度升高对稻麦产量及生物量影响的Meta分析中,整合了65篇相关独立研究的实验结果。水稻研究中,将增加的温度分为了低强度(比自然状态高4℃以下)和高强度(比自然状态高4℃以上),小麦研究中,将增加的温度分为了低强度(比自然状态高2℃以下)和高强度(比自然状态高2℃以上),研究了不同温度增加强度对水稻和小麦影响的总体效应。结果表明,高温处理明显降低了稻麦的每穗粒数、结实率和产量。高温处理下水稻和小麦的产量比常温对照下平均降21.6%和18.7%,高温处理与常温对照相比水稻穗粒数和结实率分别下降40.8%和33.0%,但对穗数和千粒重影响不显著。温度升高对水稻叶片光合速率有抑制作用,对水稻生物量的影响不显著。高温和高CO2具有交互作用。与对照温度相比,大气平均温度升高2℃以上,已经抵消了大气C02升高的对稻麦的肥料效应。二者的交互作用使水稻和小麦产量分别减少了10.9%和2.4%,使水稻穗粒数和结实率分别减少16.1%和10.1%。水稻和小麦的产量和结实率随温度强度的升高受胁迫影响增大。