本文以松嫩平原36个具有1961-2013年完整观测序列的气象站点逐日气候资料和4个典型站点的田间观测资料为主要数据源,借助P-M公式、Mann-Kendall突变检测方法和DSSAT模型,研究松嫩平原区域及典型站点的农业气候资源演变趋势、干湿状况时空分布和气候生产潜力特征,寻求提高松嫩平原玉米生产力以及资源利用率的有效途径。研究结果表明:(1)近53a春玉米生长季和全年太阳辐射量呈显著下降趋势,春玉米生长季减少的速率约为全年的71.9%;4个季节中夏季太阳辐射量最大,春季、夏季和冬季太阳辐射量呈显著下降趋势,而秋季变化趋势不显著。4个季节平均气温和最低气温显著升高,其中冬季增温幅度最大;最低气温增温速率是年平均最高气温的2倍左右,最高和最低气温呈非对称性变化,最低气温变化对平均气温的升高贡献大于最高气温。春玉米生长季降水量占全年的84.9%,全年降水量下降速率分别是春季、秋季和春玉米生长季的2.82、1.82和1.95倍,出现暖干化趋势。4个季节中夏季潜在蒸散量最大,冬季最小,春玉米生长季潜在蒸散量占全年的81.7%。经Mann-Kendall非参数检验来看,春季、夏季、春玉米生长季以及全年太阳辐射量都是在1980/1981发生了由多到少的突变,全年平均气温和最低气温发生突变较早,最高气温发生突变最晚。4个季节以及春玉米生长季和全年太阳辐射量、气温和潜在蒸散量都呈现了从西南到东北逐渐递减的趋势,降水量则呈现了从西南到东北逐渐递增的趋势。(2)从年尺度来看,相对湿润度指数呈现显著递减的趋势,发生轻旱以上干旱的范围在扩大。从季节尺度看,春季和秋季相对湿润度指数呈现显著递减的趋势,秋季干旱加重的速度大于春季,且干旱范围呈扩大趋势,然而冬季相对湿润度指数呈现显著递增趋势,处在干旱减缓和干旱范围缩小的变化趋势。Mann-Kendall检验结果显示,年尺度相对湿润度指数在1979/1980年发生由高到低的突变,突变年后干旱程度加剧。4个季节的相对湿润度指数均呈现从西南向东北递增的变化趋势,即从西南向东北呈现干旱减缓趋势,而且年干旱站次比也呈现了从西南到东北减弱的趋势,松嫩平原西南部是重旱区域和高发生频率的重叠区。年尺度的相对湿润度变化与降水、风速和气温的变化极显著相关。4个季节的相对湿润度变化与降水、太阳辐射量和相对湿度表现出较强相关性。春玉米生长季相对湿润度指数呈显著递减变化,处在干旱加重的趋势,且干旱范围呈显著的递增变化,与气温和太阳辐射量负相关,与相对湿度、风速和降水正相关;相对湿润度的年际变化与降水最为相关,其次是相对湿度、气温和太阳辐射量,与风速的相关性较小。在空间分布上相对湿润度指数呈现从西南向东北递增的变化趋势,也就是从西南向东北呈现干旱减缓的趋势,年干旱站次比呈现了从西南到东北减少的趋势,特旱区域发生干旱的站次比在94%以上。从全生育期尺度上来看,北部的白城站特旱的状态进一步加剧,双辽站中旱和哈尔滨轻旱状态呈加重变化趋势,明水站在时间序列上变化不显著;哈尔滨和白城2个站点的相对湿润指数在全生育期和抽穗—成熟期随相对湿度的递减,呈现干旱加重的趋势;春玉米全生育期和播种—拔节期白城和明水站相对湿润指数与平均温度显著负相关,随温度增加而干旱加剧。全生育期哈尔滨和明水站的相对湿润指数与太阳辐射量显著负相关,相对湿润指数随太阳辐射量的减弱而增加,干旱呈缓解的趋势。(3)春玉米光温和气候生产潜力变化波动都较大,光温生产潜力表现出显著增加趋势,线性倾向值为7.03 kg·亩-1·a-1,而气候生产潜力在时间序列上表现不明显;光温潜力呈由西南向东北递减,与松嫩平原平均温度空间特征类似,气候生产潜力则是由西北向东南递增,与降水量空间格局相近;春玉米气候生产潜力分别与经度和纬度呈显著正相关和负相关关系,松嫩平原经度和纬度增加1°,玉米气候生产潜力分别增加20.6 kg·亩-1和减少28.9 kg·亩-1。与降水量在空间上呈显著的正相关关系,降水量每增加1mm,气候生产潜力平均增加0.54 kg·亩-1;与平均温度呈显著的正相关关系,平均温度每增加1℃,气候生产潜力平均增加21.6 kg·亩-1;与相对湿润度指数在空间上呈显著的正相关关系,相对湿润度指数分布每升高0.1,气候生产潜力平均增加251.9 kg·亩-1。(4)对松嫩平原春玉米主要生育阶段的需水量和降水盈亏量的变化率进行分析可知,在春玉米全生育期,白城站点春玉米需水量平均值最高;对于各分生育期阶段,播种—拔节期、拔节—抽穗期和抽穗—成熟期分别是明水站、哈尔滨站和双辽站需水量最高,且只有播种—拔节期的哈尔滨站点呈现显著递减的变化趋势;在春玉米全生育期,白城站点春玉米降水盈亏量多年平均值最高,播种—拔节期4个站点都呈现水分亏缺,白城站亏缺最多,而在抽穗—成熟期间白城、明水和双辽站出现水分亏缺;哈尔滨站播种—拔节期水分亏缺有减缓趋势,白城和双辽站抽穗—成熟期水分亏缺加剧。哈尔滨和双辽站潜在产量平均最高,其次是白城,明水最低,只有哈尔滨站潜在产量近30a呈显著增加的变化趋势,其他站点变化趋势不明显;哈尔滨、明水和双辽站春玉米潜在产量与全生育期平均温度呈显著正相关,随平均温度增加而增加;双辽站的拔节—抽穗期和抽穗—成熟期潜在产量与降水盈亏量相关性较强,结合降水盈亏量呈现不同程度的加重,潜在产量增加。作物产量形成是复杂的过程,不仅与气象要素相关,更多是受到作物品种、人为管理等因素影响。探明松嫩平原气候资源本底和干湿限制因素的基础上,利用经典方法估算和基于典型站点的模型模拟进行比较研究,对影响作物潜在产量的非气候要素以及影响机理进行研究,为未来气候变化下松嫩平原玉米可持续生产和农业区域发展提供决策依据和技术支持。