东北地区是我国玉米重要的生产基地,也是气候变化最为敏感的地区,明确春玉米的产量上限以及产量时间变化特征,明确气候变化对春玉米产量的影响和品种适应机制对实现粮食高产稳产具有理论意义与应用价值。本文利用东北三省农气观测典型站点和试验站点气候资料、玉米作物资料和土壤资料,对作物模拟模型DSSAT模型和APSIM模型进行参数调试和有效性验证,并选择不同气候区10个代表比较分析了两个模型不同环境条件下对玉米产量的模拟能力,解析了春玉米生长发育对气候要素变化敏感性。以吉林梨树县为例,基于2010—2011年田间试验数据和统计数据,利用APSIM模型,解析了气候变化背景下春玉米潜在产量、可获得产量和农户平均产量的时间变化特征;通过构建不同的模拟情景,量化了气候变化、品种更替和栽培管理措施对春玉米产量的影响程度和贡献份额;综合模型和田间试验方法,解析了新育成玉米品种与过去品种相比高产原因,明确了东北玉米品种更替对气候变化的适应机制,得到以下主要结论:(1)基于APSIM和DSSAT模型比较分析东北春玉米对气温、降水和CO2浓度变化的响应,春玉米产量对气温变化响应最为敏感,其次为降水,春玉米生育进程和产量影响对CO2浓度变化的响应最为不敏感。春玉米生育期主要受气温影响,随气温升高玉米生育进程缩短。APSIM和DSSAT模型对不同环境下东北春玉米产量模拟存在一定差异:APISM模型对气温的响应较DSSAT模型更敏感;在高氮水平下,APISM模型对产量的动态模拟效果优于DSSAT模型,但DSSAT模型在低氮水平下对产量和LAI的模拟效果优于APSIM模型。(2)品种更替和栽培管理措进步条件下,吉林梨树县近49 a春玉米潜在产量和可获得产量分别约为15100 kg·hm-2和10900 kg·hm-2,农户平均产量多年平均值约为5400 kg·hm-2,三者均呈显著上升趋势,为平均每10 a增加1800—1980 kg·hm-2。若不考虑品种更替和技术进步,玉米潜在产量与可获得产量多年平均值在9635—19904 kg·hm-2之间且呈显著下降趋势,表明气候变化对春玉米潜在产量和可获得产量影响为负效应,由于气候变化导致春玉米潜在产量和可获得产量分别减产2.1%和8.0%。气候变化主要导致春玉米生殖生长阶段天数的缩短,以及生物量和籽粒重的下降。(3)近49 a由于品种更替和栽培管理措施进步导致吉林梨树县春玉米潜在产量和可获得产量分别增加62.2%和80.5%,品种更替和栽培管理措施进步以及气候变化的综合效应导致潜在产量和可获得产分别增加53.6%和70.3%。新育成玉米品种产量增加的主要原因是:生殖生长阶段生物量累积量的增大促进了单株穗粒重(单株产量)的增加,单株穗粒重增加是新育成品种单位面积产量增加的主要因素;玉米生殖生长生育阶段天数占全生育阶段天数百分比增加有利于花后干物质的积累和籽粒灌浆,进而促进玉米产量的增加。