随着我国工业化、城镇化、现代化进程的快速推进,生态文明建设的进一步实施,农业用水的比例逐年下降,如何在农业水资源供需矛盾日趋紧张的情势中,保障国家粮食安全,是一个重大的战略问题。在气候变化影响下,作物生育期进程以及生育期内供需水特性发生改变,深刻了解这一系列的变化对缓解农业水资源的供需矛盾具有重要的意义。本文以石津灌区为研究区域,以地理信息技术为平台,通过野外调查、数值模拟方法,明晰了气候变化对作物生育期进程、各生育期内需水、降水特性的影响,在此基础上,结合未来气候变化趋势,从统计学角度揭示了气候变化对灌溉需水的影响。主要研究结论包括以下几个方面：(1)石津灌区气候变化特征：年降雨量整体上无明显的增加或减少的趋势,但存在40年、23年、16.5年的变化周期；除春季降水呈上升趋势外,其他季节降水均呈微弱的下降趋势。年平均温度呈显著上升趋势,其中年最低温度上升趋势极显著,而年最高温变化不大；年平均温度在1993年发生突变；且存在着40年、23年的周期变化。年均相对湿度、日照时数以及风速整体上均呈显著减少趋势,且季节变化趋势整体与年变化趋势一致。(2)石津灌区冬小麦生育期变化特征：1955-2012年冬小麦适播期延长,较1980年之前,灌区冬小麦适播期在2000年后延长了5 d。播种至越冬期均有所推迟,而返青期之后的生育期进程均有所提前；成熟期在1986年前后发生突变,1955-1986年冬小麦成熟期平均在166 d,即每年的6月15(14)曰,而在1986年以后冬小麦成熟期平均在160 d,即每年的6月10(9)日。全生育期呈减少趋势,气候倾向率为-2.5d/10a。1980年前后冬小麦全生育期减少了8 d。(3)石津灌区冬小麦生育期需水特征：全生育期多年平均需水量为604.8±62.8 mm,呈现两个需水高峰,即在返青-拔节期与开花-灌浆期。时间尺度上,各生育期需水量的多年变化整体上均呈显著下降趋势；突变时间均发生在1974-1985年之间。空间尺度上冬小麦返青期、拔节期、开花期的需水量整体上均呈“东高西低”的分布格局,而灌浆期的需水量的空间分布则呈现“东低西高”的分布规律。(4)石津灌区冬小麦生育期降水特性：①拔节期降雨量有明显的增加趋势,其他生育期雨量变化趋势不显著。②1955-2012年并未发生大暴雨及特大暴雨,小雨发生次数在播前期与灌浆期显著减少,开花期显著增加(α=0.05)；中雨发生次数灌浆期减少,其他生育期微弱增加,但不显著(α=0.05)。③随着冬小麦生育期的推进,降水历时逐渐减少；降水强度呈增加的趋势,冬小麦全生育期平均雨强为0.88 mm/h,其中小雨的平均雨强在0.65 mm/h上下波动。④降雨的发生时间：小雨主要发生在15：00-22：00；中雨整体上在一天的24小时中分布较均匀。大雨与暴雨主要发生在02：00-06：00。⑤空间上,小雨的降水强度空间分布较均匀；中雨的降水强度在冬小麦4个关键生育期整体上分布呈“东北高西南低”的空间格局；大雨的降水强度随着冬小麦生育期进程的推进,其空间分布从均匀趋向破碎化,且强度不断增加；暴雨在冬小麦各生育期的空间分布较为随机。(5)石津灌区农田土壤水分随机特征及灌溉需水量：利用Laio模型模拟了得到雨养条件下灌区典型样点在冬小麦返青期、拔节期、开花期、灌浆期土壤水分动态的概率密度函数曲线均呈“单峰”型。历史情景下(1955-2010年)雨养条件下土壤含水率的期望值在冬小麦4个生育期在0.17-0.19之间。以50%的保证率使得土壤相对湿度保持在田间持水量的80%以上,冬小麦4个关键生育期的灌溉需水量分别为：返青期72.2±9.0 mm,拔节期86.9±3.0 mm,开花期78.5±10.5 mm,灌浆期53.4±14.2mm。在RCP2.6与RCP4.5情景下的PSL-CM5A-LR模式下,未来40年(2011-2050),石津灌区冬小麦4个关键生育期的灌溉需水量将显著减少,减少幅度均在16.9%-47.2%之间。