全球气候变化使得光照、热量和水分的时空格局变得更加复杂,给粮食安全和农业的可持续生产带来挑战。本文将河南省引黄灌区作为气候变化的响应区,对农业环境进行采样实验和监测分析,基于1960-2018年河南省引黄灌区43个气象站点的逐日观测数据,采用气候倾向率、滑动平均、Morlet小波分析、Mann-Kendall检验、Theil-Sen估算、克里金插值和EOF正交分解等方法分析近60年研究区农业气候资源时空动态特征;在此基础上,根据Penman-Monteith公式改进Thornthwaite Memorial模型,模拟河南省引黄灌区冬小麦的气候生产潜力,并通过相关性分析找出制约小麦潜在产量的气候因子,以期为河南省引黄灌区粮食安全战略决策提供理论依据。研究的主要结论如下:(1)黄河径流量逐年下降,人为调节使黄河在冬小麦生长后期维持较大径流量,有利于河南省引黄灌区在冬小麦返青-成熟期引水灌溉。堤内和堤外农田土壤含水量具有显著的时空动态特征,土壤含水量主要受冬小麦生长耗水、降水补给和灌溉补给等影响,降水补给具有滞后性;堤内堤外不同土层深度土壤含水量的变异系数各不相同,0-20cm变异程度最大,20 cm以下土层相对稳定。研究区土壤整体呈现碱性,具有中等肥力,堤内与堤外的冬小麦田和垂直土层间的土壤理化性质差异较大。(2)1960-2019年河南省引黄灌区热量资源显著增加,日照和水分资源减少,极端气候自20世纪90年代开始加剧。(a)气温、≥0℃活动积温和≥10℃活动积温显著增加,无霜期略有延长;蒸发量显著下降,降水和相对湿度整体呈下降趋势,河南省引黄灌区“暖干化”趋势显著。日照时数明显下降,河南省引黄灌区日照资源减少。极端气温、极端降水具有明显的阶段性特征,近30年冬小麦生育期内最高气温和最低气温均明显上升,单日最大降水强度、大雨日数、年总降水量整体呈下降趋势同时强度更加剧烈。(b)河南省引黄灌区农业气候要素在代际间、季节间和冬小麦的不同生育阶段的变化趋势更加复杂,过去60年间存在多时间尺度震荡周期和突变特征,预测未来研究区农业气候资源表现为热量资源仍为上升趋势,日照资源缩短和水分资源减少,需要适时采取农业措施保障冬小麦生产。(c)研究区气温普遍升高,未来西部县市热量资源更加丰富;日照时数升降趋势复杂,以黄河为界,南岸日照明显增加,北岸日照显著下降;降水一致呈下降趋势,降幅自东南向西北减少;蒸发量以下降趋势为主,开封市及周围地区降幅最大;灌区相对湿度一致下降,降幅西南高东部低。纬度较高的濮阳,豫西山地边缘的荥阳和新乡冬小麦生育期极端气温明显升温增加;极端降水降幅表现为南高北低。(3)1978-2019年河南省引黄灌区冬小麦气候生产潜力随时间呈波动上升趋势;空间分布受气温、光照、水分资源的地带性分布及其组合配置影响,表现为东南部高-西北部低,伴随着热量资源、水分资源的空间变化趋势,冬小麦气候生产潜力的高值区存在由南向北、由东向西转移的趋势。年平均气温、≥0℃活动积温、≥10℃活动积温和蒸发量是冬小麦气候生产潜力的限制因子;在未来研究区“暖干化”气候趋势下,冬小麦气候生产力每年以35.64 kg/hm~2的速率减少。