在全球O3 浓度不断升高的背景下,我国近地层O3 浓度增加趋势也尤为突出,如北京、上海等市的小时O3 浓度极值已超过300 ppb,在我国许多城市郊区都观测到高浓度臭氧.在我国广大农村地区,自然源VOCs 排放较多,加上NOx 排放增加,也会出现大气臭氧浓度升高的现象.臭氧污染对农作物的影响在世界许多国家和地区都有报道,如美国和欧洲的研究表明,O3 对敏感作物的产量损失为5-15％.我国是人口大国,粮食安全问题关系到当前社会稳定和和谐问题.因此,急需开展O3污染对粮食作物的影响研究.本研究利用臭氧熏蒸系统装置在珠江三角洲地区和京津唐地区开展大田实验.开顶式气室为正八面体结构,体积为10m3,采用一供三的供气提高各平行样间的平行性,并通过负反馈控制和引流装置提高臭氧浓度控制和测定的准确性.臭氧浓度在跟随环境浓度变化基础上增加一定浓度,较好地模拟了实际环境大气的污染状况.该套装置在气室内温升、光强衰减及相对湿度变化等方面也都达到了国内外同类装置的水平,可为同类研究提供技术参考.大气臭氧浓度升高对植物光合作用和叶片生理生化指标造成影响.1)O3 熏蒸导致水稻和冬小麦叶片产生明显的伤害症状,且随着O3 熏蒸浓度和时间的增加而严重.2)臭氧污染对作物生长具有抑制作用,株高降低,盖度减少,叶绿素含量及合效率降低.3)O3 熏蒸对叶片的抗氧化酶活性均产生不同程度的影响,如造成水稻和冬小麦叶片硝酸还原酶活性降低.4)O3 浓度升高也可导致水稻和冬小麦叶片非酶物质含量(丙二醛、脯氨酸、GSH、GSSG、AsA、可溶性蛋白含量等)发生不同程度的变化.大气臭氧浓度升高造成我国粮食产量减少.利用建立的产量损失与O3 暴露(AOT40)的剂量响应关系,计算主要粮食作物产量损失.目前大气臭氧浓度下,仅珠三角地区,由于臭氧浓度升高造成早稻减产8.34％,晚稻减产31.03％,薯类减产13.23％；对全国而言,由于臭氧浓度升高造成水稻减产5.2-18.4％,小麦减产10.5-37.3％,玉米减产1.80-6.42％,豆类减产5.30-18.90％,薯类减产2.94-10.48％,油菜籽减产3.17-11.32％.为降低大气臭氧污染造成粮食作物减产,本研究提出以下几点应对策略：1)加强农村地面臭氧及其前体物监测,掌握农作物的臭氧暴露水平；2)建立本地化模型,合理评估产量和经济损失.我国地域辽阔,很难用统一的剂量响应关系评价臭氧对农作物产量的影响,而目前在区域上、作物种类上还有很多地方没有涉及到；3)加快保护农作物的大气臭氧污染物标准制定.我国在1988 年实施的《保护农作物的大气污染物最高允许浓度》(GB9137-88),只规定了二氧化硫和氟化物对各类不同敏感性农作物的浓度限值,应在已有研究的基础上,应尽快考虑将大气臭氧纳入到保护农作物的大气污染物质量标准中,保证我国粮食生产安全.4)选育抗污染优良品种,推广施用臭氧防护剂,减少农作物产量损失.本研究工作,为科学估算大气臭氧浓度升高对我国粮食产量损失提供了可靠参数,研究结果可为政府制定臭氧污染防治对策以及保障我国粮食安全策略提供科学依据.