当前，大气CO2浓度升高和农田土壤重金属污染已引起极大关注。小麦、水稻作为主要的粮食作物，高浓度的CO2和重金属都会对其生长产生影响。已有研究表明：二氧化碳浓度升高会对植物的光合作用、呼吸作用、气孔与水分的利用效率、植物的化学成分(如叶绿素蛋白、光合酶蛋白)、植物的形态结构等产生影响，同时二氧化碳浓度升高也能够影响植物的根系微环境。重金属能与植物体内的某些酶进行螯和，使酶失去活性，从而引起植物体内生理生化的变化。二氧化碳浓度升高导致植物生理机能发生改变后，其对土壤重金属污染物的富集以及适应能力是否会发生明显变化，进而是否会引起水稻籽粒中某些元素含量的改变?二氧化碳浓度升高后土壤重金属污染物对环境的胁迫作用是否会进一步加强，对食品安全和生态安全是否会构成更大的威胁呢?关于这一问题，目前国内外尚未有文献报道。本文利用中国FACE平台，以典型重金属元素Cu、Cd为研究对象。研究大气二氧化碳浓度升高后，Cu、Cd污染对水稻、小麦生长的胁迫作用。重点探讨土壤受到Cu、Cd污染后，大气CO2浓度升高对水稻不同生长期体内抗氧化系统的影响，以及水稻不同生长时期根、茎叶、籽粒对铜、镉富集能力的变化。其研究结果如下： (1)大气CO2浓度升高，能够降低水稻各个生长时期根部、茎部、籽粒中Cu含量，土壤受到二级Cu污染时，这种降低作用更明显。 (2)大气CO2浓度升高可以影响水稻叶片部分抗氧化指标对铜污染的响应，当CO2浓度升高至570 μmol·mol-1时，二级Cu污染引起水稻叶片SOD酶活性在水稻整个生长阶段受到诱导，而GSH和GSSG含量没有显著变化。在自然CO2浓度下，二级Cu污染造成了SOD酶活性在水稻整个生长阶段受到抑制；而GSH和GSSG含量受到诱导，在拔节期诱导率最大。随着水稻生长发育，MDA的含量不断上升，但是在同一生长阶段FACE圈和Ambience圈各处理组之间没有显著差异。 (3)土壤Cu污染浓度低于220mg·kg-1，大气CO2浓度升高对小麦植株中Cu含量没有显著影响；土壤受到220 mg·kg-1Cu污染，大气CO2浓度升高能够显著降低苗期和拔节期小麦植株中Cu含量，但对于小麦其他生长时期植株中Cu含量没有显著影响。在同一大气CO2浓度水平，小麦籽粒中Cu含量受铜污染的影响不大，但大气CO2浓度升高能够降低小麦籽粒中Cu含量。 (4)大气CO2浓度升高能够诱导空白组小麦苗期SOD酶活性，当土壤受到Cu污染后这种诱导作用消失。当土壤中Cu污染浓度低于121mg·kg-1时，大气CO2浓度升高降低了ASA—POD酶活性，但是当土壤Cu污染达到220 mg·kg-1时，大气CO2浓度升高显著诱导了ASA—POD酶活性。大气CO2浓度升高降低了空白组POD酶活性，当土壤Cu污染达到220 mg·kg-1时，大气CO2浓度升高诱导了POD酶活性。 (5)大气CO2浓度升高对小麦植株中Cd含量的影响与小麦的生长时期、土壤中Cd污染浓度有关。土壤中Cd污染浓度低于2.11 mg·kg-1时，大气CO2浓度升高对小麦植株中Cd含量没有影响，当土壤Cd污染浓度达到2.11 mg·kg-1时，大气CO2浓度升高能够显著降低苗期和拔节期小麦植株中Cd含量，对于孕穗期的小麦只能显著降低根部Cd含量，茎部Cd含量没有达到显著性降低。到了成熟期，大气CO2浓度升高对于高浓度Cd污染组小麦根部、茎部和籽粒中Cd含量有降低趋势，但是没有显著差异。 (6)在非污染条件下，大气CO2浓度升高对小麦幼苗SOD、ASA—POD、POD酶活性影响不大；土壤受到Cd污染时，大气CO2浓度升高能够降低苗期小麦SOD酶活性，显著诱导POD和ASA—POD酶活性，对ASA—POD酶活性诱导率随着土壤中Cd污染浓度的增加而降低。大气CO2浓度升高对各处理组小麦拔节期、孕穗期体内上述指标的影响没有明显的规律性。