江苏省科学技术奖提名书

授权发明专利（项）
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授权的其他知识产权（项）
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项目起止时间 起始：2006 年 7 月 1 日 完成：2016 年 12 月 31 日
二、项 目 简 介
臭氧污染导致作物产量损失危及国家粮食安全。本项目通过系统分析全球臭氧污染作物损 害的研究结果，发现基于半封闭设施观测数据建立的方法对我国臭氧污染作物伤害评估结果 与生产实际背离，明确建立区域性臭氧通量效应关系是提高评估采信度的关键。项目组自主 研发了完全开放式的O3浓度增加的大型野外熏蒸平台，在江苏扬州稻麦复种生态系统连续进 行了6年12季的野外原位实验，揭示了水稻、小麦不同品种对臭氧污染的响应特征与调控机制， 明确了臭氧污染对稻麦生产的影响程度。
明确了高臭氧浓度下杂交稻产量损失（最大可达30%以上）显著大于常规粳稻（约10%）， 揭示这种差异的形成机制是不同基因型品种在臭氧胁迫下库容形成过程受阻程度和抗氧化系 统响应特征的不同。发现臭氧污染环境下稻米和稻草品质总体变劣，揭示了品质变化主要与 耐臭氧基因位点（OzT8/OzT9）以及灌浆期碳氮代谢应答有关。系统评估了臭氧污染与气象 条件、供试品种、籽粒着生位置、肥料运筹、移栽密度以及秧苗素质等因子的交互作用。
附件2
专业评审组： 项目名称 完成人 完成单位
江苏省科学技术奖提名书
（ 2019 年度）
一、基本情况
成果类别：
编号：
地表臭氧浓度升高对稻麦生产的影响机制与区域风险评估
朱建国、冯兆忠、唐昊冶、杨连新、朱新开、刘钢、王俊力、石 广跃、冯友智、曾青、韩勇
中国科学院南京土壤研究所、中国科学院生态环境研究中心、扬 州大学
为建立适合区域性评估的剂量效应关系，创建了全球首个小麦和水稻开放体系臭氧熏蒸 实验平台，实现了系统控制的实时化、自动化，控制精度达到国际先进水平。利用平台实验 数据、卫星数据、模型模拟集成评估算法，建立起切合我国水稻、小麦耕作实际的臭氧吸收 通量模型和评估方法，评估了臭氧浓度升高对我国水稻、小麦造成的产量损失和风险，修正 了之前国外学者的评估结果。
同时发现臭氧污染显著影响稻麦生态系统物质循环，如降低了耕层土壤碳、氮含量，减 少了土壤微生物可利用底物。土壤微生物的负面响应则进一步降低土壤对稻麦的养分供给的 有效性和可持续性，最终抑制稻麦生长和降低产量。
项目得到国家科技部国际合作项目、中国科学院科研仪器设备研制、知识创新重点项目、 国家自然科学基金项目等资助。本项目执行期间（2006.7-2016.12）发表论文94篇，其中SCI 收录论文47篇，含本领域顶级杂志Global Change Biology（IF: 8.99）5篇。文章被CSCD期刊他 引为293次，SCI他引为781次。
首先对主要在欧美进行的半封闭或封闭条件下臭氧处理试验结果进行整合分析，从生长 发育、籽粒产量与营养品质及叶片生理生化特性等方面解析了O3熏蒸的浓度、方式、时期及 种植环境等因素对小麦的不利影响。对比不同臭氧浓度对主要粮食作物（小麦、水稻等）的 产量损失结果，发现对我国中东部臭氧污染导致的水稻和小麦产量损失的评估与实际不符。
提名单位（盖章） 或提名专家（签字）
1
学科分类
名称
2
3
中国科学院南京分院
Hale Waihona Puke Baidu
资源与环境
环境科学与生态 代码
保护
代码
代码
所属国民经济行业
生态环境
任务来源
国家科技部、国家自然科学基金委、中国科学院
具体计划、基金的名称和编号（验收结题时间）： 国家国际合作科技计划项目：近地层臭氧浓度升高对东亚农作物的影响，项目编号： 2009DFA31110，2011年8月结题验收； 中国科学院重大科研装备研制项目：开放体系中调控O3浓度（FACE）装置平台，项目编号： Y20630，2008年4月结题验收； 中国科学院知识创新重要方向项目：应用FACE技术研究臭氧对水稻、小麦损伤机理和缓解对 策，项目编号：KZCX2-EW-414，2014年6月结题； 国家自然科学基金面上项目：高臭氧浓度下水稻颖花和粒重形成受阻及其成因－FACE研究， 项目编号30871486，2011年12月结题； 国家自然科学基金面上项目：臭氧浓度升高条件下的作物臭氧通量-光合响应关系研究，项 目编号30770408，2010年12月结题。
明确了O3浓度升高25%背景下冬小麦产量损失约20%，减产主因是灌浆速率下降和历期 缩短，致粒重下降。其机理是O3通过加速小麦叶片细胞结构损伤与衰老进程，影响了物质输 配与籽粒灌浆过程。揭示了O3浓度升高导致籽粒淀粉含量下降和组分变化、蛋白质含量增高 的基本特征。率先证实了品种间O3敏感性差异取决于质外体抗氧化物质（抗坏血酸）含量和 共质体内的抗氧化酶活性，而非传统观点“气孔导度的大小”。