可持续发展

干旱胁迫

我国常年受旱灾影响面积占整个受灾面积的42%，每年因干旱造成粮食损失250亿斤左右。干旱会影响光合作用和呼吸作用等生理活动及植株养分吸收，降低果实中矿质元素、氨基酸、可溶性蛋白、可溶性糖、类黄酮和维生素C等物质的含量，是影响产量及品质的第一大逆境。

淹水胁迫

淹水危害并不在于水分本身，而是由于土壤含水量持续维持饱和状态引起植物根系缺氧，进而产生一系列生理伤害。初期会出现叶片下垂微卷，后期出现黄叶、落叶、落花、落果、新梢枯死等症状。淹水时间过长则会造成枝干枯死、木质变色、皮层脱落，严重时可造成植物死亡。

光照是制约作物产量和品质的限制因子，光照过强或过弱均会降低植物光合作用效率，阻碍光合产物的形成。近年来，全球气候变化导致部分地区光照辐射量呈现下降趋势。据研究，太阳辐射每减少1 MJ/m2, 玉米产量降低6%～7%，小麦产量减少6%～8%。

强光易引起日灼现象，导致果皮灼伤坏死、失水硬化以及糖分流失；光照不足，则会降低可溶性固形物、可溶性糖、可溶性蛋白质和维生素C含量，对果实品质影响较大。

近年来，极端气候现象频发，特别是高温和低温等温逆境现象，对粮食产量构成了严重威胁。

高温胁迫

全球平均气温每升高1℃， 主要粮食作物的产量将显著减少19.7%，据预测，至2040年，高温可能导致全球粮食减产30%～40%。据《科学进展》研究显示，从1992年至2013年，由气候变化引发的极端高温天气已给全球经济带来至少16万亿美元（约合人民币116万亿元）的损失。

低温胁迫

作物遭受冷害后，其光合作用减弱，细胞膜流动性下降，导致作物根系对养分的吸收和转运能力受损，进而阻碍光合产物和矿物质营养向生长器官的有效输送。冻害则更为严重，除上述影响外，还会使作物细胞内和细胞间结冰，导致组织结构受损，叶片失水变黄，甚至造成作物死亡。在2023年，全国共遭受了31次冷空气过程的影响，其中8次为寒潮过程，低温冷冻和雪灾共导致农作物受灾面积达到519.2千公顷，直接经济损失高达49.2亿元。

我国土壤胁迫形势严峻，每年因此导致的粮食减产高达100亿公斤。

在土壤逆境中，土壤退化问题尤为突出。土壤质地结构改变，菌群失调等引起的土壤贫瘠、酸化、盐碱化是土壤退化的直接表现。据评估，若未能采取有效应对措施，土壤酸化预计将在未来对粮食产量造成显著影响，潜在损失可能超过16%。当前，全球范围内已有超过8.33亿公顷的土壤遭受盐碱化的侵害，其中超过10%的农田已显现盐碱化迹象，对全球粮食安全构成严重威胁。此外，土壤逆境还对作物品质产生负面影响，具体表现为果实中淀粉、蛋白质、氨基酸等营养成分含量降低，果实着色和香气形成受阻，进而影响到果实的口感、外观和营养价值。

随着工业化、城市化和现代化的迅速发展，大气污染问题愈发凸显，已成为影响植物生长的重要因素。近地高空的硫化物、氟化氢、氮氧化物以及重金属等污染物，不仅影响植物的光合作用、呼吸作用和代谢过程，甚至破坏细胞结构，从而导致植物生长受阻乃至死亡。因此，增强植株在污染大气中的适应能力，是植物抗逆研究的重要组成部分。

此外，CO2浓度对作物产量和品质的影响也值得关注。通过观察全国2003年至2020年的数据，CO2排放量从4249.68 mt增至10503.75 mt，如不削减温室气体排放，预测至本世纪末，全球三分之一的粮食将面临零产量。随着 CO2 浓度的升高，植株器官元素和蛋白质含量受到抑制，对作物的营养品质造成负面影响。