北京大学城市与环境学院周丰和王旭辉课题组揭示高温脆弱性是全球变暖导致水稻减产的关键

水稻是全球超过一半人口的主粮，其产量对未来升温的响应一直是国际关注的重要议题。然而，全球变暖导致水稻减产风险评估仍存在很大的不确定性，这主要是由于以往研究在评估气候变暖对作物的影响时，往往混淆了季节平均气温升高与极端高温的影响。

针对这一核心问题，北京大学城市与环境学院周丰和王旭辉课题组联合合作者开展了中国协同增温试验（12个站点）并整合了其他国家水稻田间增温试验数据（17个站点），探究了不同生育阶段水稻生长对气温的响应特征（图1A）。当气温超过30°C时，每增加一天的高温暴露，水稻产量将减少0.9%至1.6%。特别是在水稻生殖生长期（如开花、灌浆期），高温影响尤为显著：超过30°C的高温天气每增加一天，产量下降幅度达1.1%至1.8%。这主要是因为高温导致水稻收获指数下降，即光合产物向籽粒分配的过程受阻，导致结实率下降和籽粒不饱满（图1B）。

基于上述试验数据分析结果，研究团队进一步揭示了当前全球作物模型显著低估了水稻对高温的脆弱性。研究团队利用试验数据对模型进行了偏差校正，重新评估了全球水稻产量对气候变暖的响应：在全球变暖1℃的情景下，全球水稻产量损失将达到8.1±2.3%，而未校正前的模型预测仅为3.8±1.7%。巴基斯坦、印度和孟加拉等南亚国家是气候变暖影响被最大幅度低估的区域（图1C）。该研究不仅提出了基于田间试验数据的全球作物模型偏差校正方案，而且为水稻主产国制订适应气候变化的粮食安全策略提供了科学依据。

上述研究于2026年7月29日以“Vulnerability to high temperature shapes global warming impacts on rice yield”为题发表于Science Advances。北京大学城市与环境学院博士生菅艺伟（已毕业，现为德国亥姆霍兹环境研究中心博士后）为论文第一作者，周丰和王旭辉为论文通讯作者，合作者包括美国哥伦比亚大学Jonas Jägermeyr教授，法国气候与环境科学实验室Philippe Ciais教授，德国波茨坦气候影响研究所Christoph Müller教授，德国亥姆霍兹环境研究中心Jakob Zscheischler教授，菲律宾国际水稻研究所Tao Li教授，香港大学Peng Zhu教授，南京农业大学程琨教授，江苏农业科学院侯朋福研究员，华中农业大学黄见良教授、张作林博士，江西农业大学黄山教授，南京农业大学江瑜教授，中国农业科学院王斌研究员、宋振伟研究员。该成果得到了国家杰出青年科学基金项目（42225102）等的资助。

图1（A）全球水稻田间增温试验站点分布；（B）高温暴露导致水稻产量减产的影响机制，数字表示变量间相关系数；（C）偏差校正后全球平均气温升高1℃时水稻产量变化