夜间增温对全球主要谷物产量的影响：Meta分析揭示作物响应机制与粮食安全挑战

本综述通过整合59项研究（680组观测数据），首次采用meta分析方法量化夜间增温对四大主粮作物（水稻、小麦、玉米、大豆）产量的影响。研究发现夜间升温约4.5°C导致全球谷物平均减产～25%，其中水稻（～33%）和小麦（～21%）受损最严重，且控温实验（～41%）较田间试验（～10%）高估胁迫效应。研究强调需通过标准化实验协议（phenotyping/modeling）和田间适应性技术制定应对策略。

　　

Highlight

本meta分析首次量化全球四大主粮作物对夜间升温的响应规律：平均升温4.5°C导致产量降低～25%，水稻（～33%）和小麦（～21%）最敏感，玉米受影响较小（～10%），大豆未显显著变化。控温实验的减产效应（～41%）远超田间试验（～10%），凸显实验系统差异对结果的影响。

General trends of the nighttime temperature effect

整体而言，夜间升温使作物产量显著降低～25%（P<0.0001）。分作物看：水稻减产幅度最大（～33%），小麦次之（～21%），玉米较轻（～10%），而大豆未出现统计学显著变化（P=0.1131）。值得注意的是，控温环境下水稻每升温1°C减产5.7%，而田间数据仅显示1.0%的损失；小麦同样呈现巨大差异（控温5.5% vs 田间0.5%）。

Discussion

本研究通过量化分析揭示：控温实验（生长室/温室）会高估夜间增温对作物的减产效应，因其通常采用更高温度强度和更极端环境控制。夜间升温主要通过间接途径影响产量——加速发育周期（phenological development）、诱发早衰（premature senescence）、提升维持呼吸（maintenance respiration）消耗及夜间蒸腾（nocturnal transpiration），而非直接损害生殖器官。尽管控温实验有助于解析生理机制（physiological mechanisms），但田间试验更能反映真实农业系统的响应。

Conclusions

本研究强调夜间增温对全球主粮生产的显著威胁，尤其水稻和小麦面临最高风险。当前大豆和玉米研究数据匮乏，亟需在气候脆弱区开展标准化田间实验，并结合先进表型组学（phenotyping）、模型模拟（modeling）及田间技术（field-adapted technologies）制定适应性策略。未来应扩展至高粱、小米和豆类等抗旱作物研究，以增强全球粮食系统韧性（resilience）。