华北平原是我国小麦、玉米等粮食作物主产区,农业灌溉以开采地下水为主。灌溉用水及地下水超采程度与气候变化密切相关。因此,不同气候条件下地下水保障能力问题研究具有重要意义。本文针对华北灌溉农业对地下水依赖程度和影响不断提高问题,着眼于进一步认识未来30年气候变化条件下不同分区灌溉农业的地下水保障能力状况,应用地学统计分析和彭曼-蒙蒂斯等方法,基于大气环流模式预测的2016—2050年降水量和气温相关数据,开展了华北粮食主产区地下水保障能力时空特征与机制研究,取得了如下进展和创新成果：1、气候变化对华北粮食作物灌溉需水量具有显著影响,不同水文年之间存在较大差异性；这种差异性的合理利用,具有较大节水潜力。在降水偏丰年,冬小麦灌溉需求指数以0.6-0.7的分布区为主,夏玉米以0.3-0.4的分布区为主；在平水年,冬小麦以0.7-0.8的分布区为主,夏玉米以0.4-0.5的分布区为主；在降水偏枯年,冬小麦以0.8-0.85的分布区为主,夏玉米以0.6-0.7的分布区为主。2、气候变化对不同分区影响状况明显不同,这种变化特征与各分区水文地质条件的区域差异性密切相关。在山前平原,降水丰-丰水年下,地下水位年内大幅回升；在平-枯水年以及枯-枯水年下,地下水水位均大幅下降。在中部平原,平-枯水年组合条件下,地下水位呈下降趋势,平-平水年下,地下水水位可恢复至年初水平。在滨海平原,丰-平水年组合下,地下水水位呈小幅下降态势,平-枯水年组合下,年内地下水位则大幅下降。3、气候变化对农业区地下水保障能力具有较大影响,是灌溉农业合理开发地下水的重要约束条件。降水偏丰年份,华北粮食主产区地下水保障能力处于“较高保障”状态,评价指数大于80%；平水年份,处于“基本保障”状态,评价指数均值为54%；偏枯年份,为“较低保障”状态,评价指数均值为45%。4、在RCP4.5气候情景下,太行山前的豫北平原地下水保障能力处于“较高保障”状态,燕山山前平原为“基本保障”状态,太行山前冀中平原、华北平原中部的鲁北、豫北平原和东部滨海平原处于“较低保障”状态,中部的冀中平原为“难以保障”状态。创新点：突出气候变化与农业开采地下水等人类活动叠加影响的地下水保障能力机制研究,以系统观念认识华北粮食主产区地下水演变过程、特征和规律,以动态观点和非线性动力学理论方法,首次阐明华北平原不同分区、不同水文年条件下粮食主产区地下水保障能力变化特征与趋势。