作物生产力的变异性分析是当今农业和环境领域中的一个研究热点。正确理解作物生产力的变异性特征及其影响因素是对农田地块进行科学管理的基础，也是农田生态系统适应环境变化的重要依据。缩小地块与地块之间、农户与农户之间、地区与地区之间以及年际之间作物生产力的差异有利于提高农田生态系统总生产力和促进农业可持续发展。在小尺度或单一尺度上，作物生产力的变异性特征已经得到了较好的认识。然而，全球变暖、干旱频发、人口增加、经济快速发展以及农业环境安全均对粮食安全造成了威胁，要想满足日益增加的粮食需求，就需要从不同的时空尺度入手，深入分析引起作物生产力变异性的原因，进而通过科学合理的调控，降低生产力的变异性，实现区域粮食安全。　　 气候变暖和干旱频发是当今农田生态系统可持续发展面临的两个重要挑战。本论文以中国东北黑土区典型农田生态系统为研究对象，以海伦市为研究区，在气候变暖和极端干旱背景下，应用多元线性回归模型和非参数模型，分别从地块、村庄和县域3个尺度揭示了大豆系统生产力变异性的特征及其主要影响因素，探讨了大豆系统应对环境变化的适应性选择措施。主要得出以下结论：　　 (1)地块尺度上，通过对长期农业生态实验站的定位观测资料分析得知，大豆生产力变异性的50％可归因于气候因子的变化；虽然生长季最低气温的升高有利于大豆生产，然而，研究区大豆系统已经受到了生长季高温的胁迫；在1987-2004年期间，生长季气候变暖已经使得大豆生产力下降1-18％。大豆鼓粒期日最高气温的升高会促进大豆生产力的提高，鼓粒期最高气温每升高1℃，大豆生产力就会增加4-8％。　　 (2)村级尺度上，在2007年极端干旱的条件下，磷肥施加量、是否施加有机肥和土壤有机碳含量是导致不同农户地块之间大豆生产力变异性的主要因素，分别可解释生产力变异性的61％、15％和5％。钾素是引起距离村庄不同距离地块之间生产力变异性的主要因素，其可以解释大豆生产力变异性的47％。总体来讲，管理因素对大豆生产力变异性贡献的重要性要远远大于土壤属性。　　 (3)县域尺度上，在2007年极端干旱的条件下，农田管理因素和土壤属性对大豆生产力变异性的贡献几乎接近，分别为22.7％和29.7％。土壤有效磷含量、磷肥施加量、播种日期为大豆生产力变异性的主要影响因素，其分别可以解释大豆生产力变异性的16.3％、15.2％和7.5％。虽然增加磷肥的施加量可以提高低产地块上大豆的生产力，但是当磷肥的施加量超过55.67kg ha-1时，由于受到磷的胁迫作用，大豆的生产力开始下降。　　 (4)通过以上研究可知，研究区大豆系统应对气候变暖的适应性措施包括，鼓粒期前移、引进抗旱抗高温大豆基因、保护性耕作等节水措施等；研究区大豆系统应对干旱的适应性措施除了引进抗旱抗高温大豆基因外，还包括通过改变土壤养分状况提高土壤有效磷含量和适当增加磷肥的施用量。