华北平原是我国的粮食主产区之一,面积大约为1.4×105km2,粮食产量约占全国的20%。当地降水不能满足作物生长需要,灌溉成为高产稳产的重要手段,该区农业用水占总用水的70%左右,且75%都来自地下水。由于地下水的不断超采,地下水资源日益枯竭,引发了一系列的生态环境问题并严重威胁当地农业和经济的可持续发展。因此开展华北平原主要粮食作物蒸散量的估算、探索蒸散耗水的不同来源对缓解区域水资源短缺以及水资源的可持续利用具有重要的科学意义与实践价值。本文基于作物系数法并结合植被遥感信息(NDVI)建立了一种可以反映作物空间分布和土壤供水差异的作物蒸散量模型。利用该模型得到2000-2013年华北平原冬小麦和夏玉米的蒸散量,模拟结果与遥感蒸散产品(2000-2009年)以及栾城站基于涡度相关仪测定的蒸散量(2008-2013年)有较高吻合度。在此基础上分析华北平原冬小麦、夏玉米蒸散量和水分盈亏的时空变化。研究结果表明:①华北平原冬小麦蒸散量呈南高北低的格局。山东省、河南省的黄河灌区以及太行山山前平原的冬小麦蒸散量大于400mm,夏玉米蒸散量大于300mm;中部平原区冬小麦蒸散量小于350mm,河北平原北部部分区域夏玉米蒸散量大于250mm;滨海一带冬小麦蒸散量小于200 mm,夏玉米小于150 mm;②冬小麦水分亏缺量与其蒸散量格局一致。太行山山前平原、河南省和山东省的引黄灌区,水分亏缺量大于250mm;河北平原北部和中部低平原区小于100 mm;夏玉米生育期水分盈余量在100~300mm之间变动;③近14年河北平原北部冬小麦播种面积明显下降,区域水分亏缺量减少,地下水位下降趋势明显缓解。为了明确华北平原作物蒸散耗水的不同来源,本文还分析了华北平原冬小麦和夏玉米水足迹的时空变化。研究结果表明:①华北平原冬小麦生育期蓝水足迹大于绿水足迹,各区域蓝水足迹占水足迹的比例在57.4%~61.3%之间变化;②华北平原夏玉米生育期蓝水足迹小于绿水足迹,各区域蓝水足迹占水足迹的比例在17.8%~26.1%之间变化。另外基于水足迹对太行山山前平原和沧州地区两个典型区域进行了水资源可持续利用分析。发现太行山山前平原2000-2010年总共生产粮食11.7千万吨,地下水净消耗量为26.3km3,地下水位下降了9.4m。为了缓解该区水资源紧缺并保障粮食高产,太行山山前平原应考虑①发展节水灌溉农业,提高灌溉效率,从而减少蓝水足迹;②适当调整种植结构,减少高耗水作物种植,减少蓝水资源消耗。而沧州地区多年平均地表水资源集蓄潜力可达5.7亿m3,可替代24.6%的冬小麦生育期的蓝水足迹。另外还可将污水、微咸水等进行处理后对作物进行灌溉。这些措施将会对缓解地下水位下降起到重要作用、对地下水资源保护具有重要意义。