CO2浓度是影响水稻生产的重要环境因子。IPCC(政府间气候变化专门委员会)报告显示,大气CO2浓度呈现快速增长的趋势,预测到本世纪中叶将达到550μmol·mol-1.这种环境的加剧变化将对植物生态系统产生重要的影响。本研究以OTC(开顶式气室)为试验手段,寒地粳稻为研究对象,设定多个CO2浓度,研究CO2浓度对寒地粳稻产量、生育特性和光合生理的影响。主要结果如下：1.随着CO2浓度的增加,寒地粳稻总干物质积累量增加,其中根、茎、穗的干物质量增加,叶片干物质量先增加后减少。不同器官对CO2浓度响应的差异,导致水稻根冠比、茎叶比升高,谷草比和收获指数下降。随着CO2浓度的增加,水稻产量增加,其中有效穗数和主穗2次枝梗库容的增加是产量增加的主要因素。高CO2浓度较CK增产15.6%,中CO2浓度较CK增产,但差异不显著；产量构成中有效穗数、着粒密度、穗粒数增加,但千粒重显著下降。根据不同部位的稻穗和穗部结构对产量增加的贡献率,从大到小依次是：有效穗数、主穗的2次枝梗数、2次枝梗平均实粒数、1次枝梗平均实粒数。2.随着CO2浓度增加,寒地粳稻生育进程加快。叶龄指数和抽穗期提前,抽穗速度加快,扬花时间提前,灌浆速率提高。高、中CO2浓度较CK,抽穗期分别提前72h、21h；高CO2浓度较CK,平均灌浆速率提高、高速灌浆的时间缩短,并提前2d达到最大灌浆速率,最大灌浆速率提高11.50%,其中劣势粒较优势粒提高明显。随着CO2浓度增加,寒地粳稻叶面积指数先增加后减少；单叶叶面积显著减少,比叶重显著增加,叶龄越大影响越显著,营养生长期显著抑制叶宽,生殖生长期显著抑制叶长。3.随着C02浓度的增加,光合速率和胞间CO2浓度提高,气孔导度、蒸腾速率降低,光合参数对浓度变化的响应存在短期和长期的效应,在光合速率参数中,除暗呼吸速率提高外,其它参数都向着有利于光合生产率提高的方向变化。高CO2浓度处理的平均光合生产率显著高于中CO2浓度和CK,增幅分别为25.96%、19.00%,平均光合生产率除灌浆期外,其它时期随处理时间延长逐渐减少,灌浆期最大；随着CO2浓度增加,最大净光合速率、暗呼吸、初始量子效率、光饱和点逐渐增加,光补偿点逐渐减少；最大净光合速率在CO2浓度在380-680μmol-mol-1时,呈现加速提高的趋势,CO2浓度超过680μmol·mol-1后增速逐渐减小。4.随着CO2浓度增加,叶片微观结构发生改变,单位面积细胞数量增多,不同细胞参数差异明显,对叶片背面影响显著。随CO2浓度增加,单元内硅栓细胞带和气孔带间距离极显著增加；不同细胞带上细胞排列更加紧密,S型排列气孔带数量增加。CO2浓度增加,硅、栓细胞长度增加、宽度变小,硅栓带上单位面积细胞数量显著减小,尤其是栓细胞上镶嵌乳突面积极显著减少；叶片背面气孔密度(SD)略有下降,气孔指数(SI)显著降低,气孔器、保卫细胞的面积、周长,长度极显著增大,保卫细胞宽度和乳突数量极显著减小；叶片腹面气孔器宽度和乳突数量极显著减小,面积、周长显著减小。随着CO2浓度增加,叶绿体形状由原来的近梭形、椭圆形变成近圆形,淀粉粒体积变大,叶绿体及其基粒和类囊体膜完好无损,叶绿体厚度变薄,基粒的垛迭程度和宽度增加。5.随着CO2浓度的增加,寒地粳稻品种产量提高,有效分蘖增加是产量增加的主要因素,不同品种对CO2的响应差异显著。研究表明,随着CO2浓度的增加,株高、结实率、千粒重和有效分蘖呈增加趋势：穗长和穗粒数在品种间变化趋势不一致。不同熟期品种产量增幅比较,早熟品种>中熟品种>晚熟品种。同熟期品种产量结构变化特征表明,中熟品种产量性状对CO2浓度变化的响应趋势较一致,晚熟品种差异较大。