随着气候变化加剧,干旱缺水是世界农业生产亟待解决的问题,提高作物水分利用效率,实现农业水资源的可持续利用,是我国农业和经济可持续发展的重要保障。摸清农业水资源变化趋势,查明作物水分利用状况,对农业用水决策提供科学依据,减缓干旱对农业生产的影响,对保障国家粮食安全、生态安全和社会可持续发展具有重要意义。本文以华北地区1961-2009年气象数据、冬小麦生育期资料和中国DEM数据为主要数据源,计算太阳辐射量、参考作物蒸散量以及冬小麦生育期内降水量和需水量,借助GIS、距平分析、突变检测和多元逐步回归等分析手段,研究华北地区气候资源变化特征、两个时期(1971-1980年和21世纪近10年)冬小麦生育期变化特点以及降水亏缺情况,探讨气候变化对冬小麦生育期和降水亏缺的影响,发现冬小麦生育期内水分不匹配的情况,确立研究区水资源优化管理和发展策略。主要结论如下(1)华北地区太阳辐射量总体分布为北高南低,年均温及≥10℃积温分布为南部高于北部,东部高于西部,降水总体是从南向北递减,降水主要集中在夏季。近49a年太阳辐射量呈下降趋势,线性倾向值为-7.72 MJ·m-2·a-1(R2=0.5281),各年代距平平均值逐次降低,突变检测发现1982/1983年度开始发生由多到少的突变,比突变年前的平均值降低了203.92 MJ·m-2。年均温和≥10℃积温均呈显著上升趋势,线性倾向值分别为0.031℃·a-1(R2=0.3852)和6.88℃·a-1(R2=0.3354),突变检测发现,两者分别在1992/1993年和1997年发生由低到高的突变,分别比突变年前的平均值升高了0.88℃和288.91℃。(2)除华北南部的江苏、安徽两省冬小麦播种期无明显变化外,华北地区冬小麦播期普遍推迟,一般在7-10d；冬小麦返青期变化较为复杂,西部地区的冬小麦青期推迟约2-10d,而东南部的山东、安徽及江苏地区冬小麦返青期明显提前,一般在5-7d；冬小麦的拔节期提前,其中北部地区幅度较大,约5-10d；冬小麦抽穗期推迟明显,其中以华北中部和北部最为明显,约10-15d；除华北南部胶东半岛外,华北大部分地区冬小麦成熟期推迟,一般在5-10d。研究还发现,气候的波动是引起华北地区冬小麦生育期变化的主要原因,日照时数与冬小麦返青期和拔节期成显著相关,日照时数减少,冬小麦返青期和拔节期提前,而受年均温升高的影响,冬小麦抽穗期有所推迟,积温的增加对冬小麦成熟期有推迟作用,同时降水对冬小麦生长的拔节和抽穗有促进作用。(3)20世纪70年代与21世纪近10年华北地区冬小麦生育期内降水亏缺空间分布的总趋势表现为：由南向北降水亏缺程度逐减加重,在四个不同生育阶段,北部地区降水亏缺严重,南部地区降水亏缺相对缓和。21世纪近10年,冬小麦生育期内降水亏缺面积较20世纪70年代略有增加。与20世纪70年代相比,21世纪近10年来华北大部分地区冬小麦生育期内降水亏缺愈加严重。河北保定、石家庄,河南郑州以及山东济南冬小麦全生育期内降水亏缺加重程度明显。华北地区冬小麦播种期—返青期内降水亏缺程度自江苏徐州—河南许昌一线往北都有所加剧,影响降水亏缺变化最显著的两个因素为太阳辐射量和降水量,且太阳辐射量的增加对降水亏缺产生的影响大于降水增加产生的影响；冬小麦返青期—拔节期内降水亏缺程度有所缓解,仅在华北中部地区有所加重,降水亏缺变化影响最显著的因素为太阳辐射量；冬小麦拔节期—抽穗期内降水亏缺程度普遍加重,只在华北西部山西中部水分略有盈余,影响的主要因素为太阳辐射量和降水,而且太阳辐射量变化敏感系数大于降水：冬小麦抽穗期—成熟期内降水亏缺有所缓解,西南部地区冬小麦抽穗期—成熟期内干旱加剧,降水亏缺变化受降水、太阳辐射量及平均风速三者变化的综合影响,干旱加剧的主要原因是降水的减少。本文在探讨冬小麦生育期栅格化方法的基础上,研究了两个阶段的冬小麦生育期变化规律和可能影响因素,进一步探明了冬小麦生育期内降水亏缺变化特点和水分供需平衡关系,为可我国华北粮食主产区农业水资源合理配置战略提供了基础数据支撑。