根据IPCC预测,与1850-1900年相比,到2030-2052年地球表面温度将升高1.5℃。大量的研究表明,气候变暖会对水稻生产和粮食安全产生严重影响。籼稻是国人最重要的口粮作物之一,2018年我国的籼稻种植面积和产量占全国比例分别为66%和63%。作为我国最重要的稻作系统之一,双季稻的种植面积和产量占全国比例分别为34.9%和29.7%。因此,本研究于2018和2019年在我国双季稻区运用农田开放式主动增温系统对双季稻进行全生育期增温处理,以四个籼稻品种(早稻:湘早籼45号和柒两优2012;晚稻:九香粘和泰优398)为试验材料,系统的研究了增温对双季稻籼稻产量和稻米品质的影响及其机理,主要结论如下:在双季稻区,单个远红外开放式增温设备可以形成2.7 m2的有效增温面积。增温条件下,早稻移栽至成熟期昼夜、白天和夜间增温幅度分别为1.4-1.9℃、0.9-1.2℃和1.9-2.6℃;晚稻移栽至成熟期昼夜、白天和夜间增温幅度分别为1.8-2.1℃、1.1-1.6℃和2.4-2.9℃。增温条件下,夜间温度增幅大于白天,日较差降低,且增温条件下水稻冠层全生育期日平均温度和关键生育期(移栽后15天、抽穗期和抽穗后15天)冠层温度日变化趋势与不增温处理冠层温度变化趋势基本一致。因此,本试验中的开放式增温系统能满足双季稻系统对气候变暖响应的试验研究要求。开放式增温对早稻和晚稻产量、产量构成和收获指数均无显著影响。增温条件下早稻移栽至抽穗、抽穗至成熟时间显著缩短,且抽穗前缩短时间大于抽穗后;而晚稻移栽至抽穗时间显著延长、抽穗至成熟时间显著缩短。因此,增温对早稻和晚稻生育期的影响为非对称性。增温对干物质积累和转运的影响在季别之间存在差异。增温条件下,早稻分蘖期干物质积累量显著提高,而其成熟期干物质积累量呈下降趋势;晚稻分蘖期干物质积累显著降低,而对其成熟期干物质积累量无影响。增温对氮素积累量和氮素利用率的影响在季别和品种间也存在差异。增温提高了早稻分蘖期氮素积累量,而对抽穗期和成熟期氮素积累量及氮素利用率无显著影响;对于晚稻而言,增温条件下两品种分蘖期氮素积累量均显著降低,而抽穗期和成熟期两品种氮素积累量和氮素利用率表现不一致。开放式增温改变了籽粒的灌浆过程,使早稻上部籽粒最终粒重降低,而提高了其下部籽粒最终粒重;但对晚稻上部和下部籽粒最终粒重无显著影响。增温条件下,早晚稻的垩白粒率、垩白度、蛋白质含量、氨基酸含量,米粉RVA的峰值黏度、崩解值和糊化温度均呈升高趋势,直链淀粉含量和消减值均呈下降趋势,而精米率和整精米率在季别之间存在较大差异。另外,早稻整精米率的下降主要是由于上部籽粒整精米率降低导致的;早稻上部籽粒的外观品质对增温的响应小于下部籽粒,而晚稻上部籽粒的外观品质对增温的响应大于下部籽;早稻和晚稻上部籽粒蛋白质含量对增温的响应均小于下部籽粒,而早稻和晚稻上部籽粒直链淀粉含量、峰值黏度、崩解值、消减值和糊化温度对增温的响应均要大于下部籽粒。开放式增温条件下,稻米中总淀粉和支链淀粉含量无显著变化,但降低了直链淀粉含量,而提高了蛋白质含量。与不增温处理相比,增温提高了前期籽粒中总淀粉和直链淀粉积累量,与增温条件下前期籽粒中腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)和可溶性淀粉合成酶(SSS)的活力均呈现不同程度升高有关,而与颗粒结合淀粉合成酶(GBSS)和淀粉分支酶(SBE)的活力关系较小。增温提高了早稻和晚稻抽穗后籽粒中蛋白质积累量,且前期增加幅度较大,主要和灌浆前期籽粒中谷氨酸合成酶(GOGAT)活力较高有关,而与谷氨酰胺合成酶(GS)活力关系较小。开放式增温条件下,稻米淀粉的结构特性发生显著改变,主要表现为淀粉颗粒平均粒径增大,相对结晶度升高,支链淀粉平均链长增加,从而导致淀粉具有较高的糊化温度和糊化焓,较低的糊化黏度、膨胀势和溶解度。因此,在双季稻区,开放式增温对籼稻产量和产量构成均无显著影响。开放式增温条件下,早稻和晚稻外观品质和蒸煮品质均变差,有利于改善其营养品质和食味品质,但其加工品质在季别之间存在较大差异。本研究结果可为未来气候变暖条件下双季稻优质丰产栽培提供科学依据。