在全球变暖的大背景下，气候对于农业生产的影响受到广泛关注，我国西北地区气候干燥，生态环境脆弱，自然灾害频发，农作物对于气候的改变显得更为敏感。因而研究气候变化对西北地区主要粮食作物小麦玉米的影响，对于实现该区域粮食产量的稳定增长，保证粮食安全，具有十分重要的意义。通过气候生产潜力模型，一阶差分时间序列，空间插值等方法分析1961-2010年西北地区气候数据与小麦玉米单产之间的关系，再根据中科院敦煌戈壁荒漠研究站的观测数据，将极端干旱区域的敦煌绿洲作为例子，研究该地小麦玉米单产对于气候的响应。最后依据前文所得构建作物单产与气候之间的拟合方程，通过区域气候模式RegCM4输出未来气候数据，进而对西北五省2011-2030年的小麦玉米单产进行评估。文章得到的初步结论如下:　　1)1961-2010年，西北五省小麦玉米单产大幅增长，生长季内平均温度均呈现出升高趋势，而降水量则不同，小麦生长季内陕西、甘肃和宁夏降水量减少，青海和新疆降水量增多。玉米生长季内甘肃、宁夏降水量减少，陕西、青海与新疆则增多。西北地区的气候生产潜力主要由降水量和蒸散量所决定，降水的不足可以通过人工灌溉来弥补，因而气候生产潜力值并不能反应作物单产的上限。分析有效灌溉面积及其占耕地总面积之比的变化趋势可以发现，西北五省有效灌溉面积平稳甚至减少的趋势对作物单产快速增长的贡献并不明显，以新疆为例，水利基础设施的建设，机械化程度的提高，规范化管理的落实，新技术的应用，劳动力素质的增长，现代化大农业体系的建立对作物单产的迅速提高起到重要作用。　　2)使用一阶差分时间序列方法驱除非气候要素的影响，分析作物单产与气候因子之间的关系，结果显示:随着日照时间的增多，西北五省小麦的单产均增加，甘肃、宁夏的小麦单产与温度呈正相关，陕西、新疆则相反。气候变暖对于低温区域的小麦单产是有利的，而温度较高的区域则相反。同时，陕西宁夏两省的小麦单产与降水量呈负相关，新疆则相反。另外，温度升高，甘肃宁夏的玉米单产减小，日照时间增加，陕西的玉米单产减小。当生长温度处于最适温度或略低于最适温度时，作物的单产达到最高，随着温度超出最适温度，作物单产逐步减少。无论小麦还是玉米，超过30℃的生长期温度累积量增加，均出现明显的减产。由此可见，高温对于西北地区小麦玉米单产的影响是非常显著的，极端高温会加速作物的衰老，这一作用比生长季平均温度的升高导致的影响更为明显。　　3)以敦煌地区为例，1971-2005年间，小麦玉米单产平均每年增长72.4kg·hm-2和214.9 kg·hm-2。与此同时该地区的平均温度及日照时间也有着不同程度的增加，降水量则呈现相反的趋势，总体上出现了干旱程度加剧，生态环境更为敏感脆弱的状况。气候生产潜力模型显示敦煌的净初级生产力极低，这是由于该地区年降水量不足50mm而蒸发量却超过2000mm，在自然状况下，作物几乎无法存活，因而该地的农业生产需要科学化的灌溉与规范化的管理。敦煌绿洲地处沙漠边缘，风沙活动强烈，一年中输沙势通常在春夏季较大而秋冬季较小，从空间分布上看，外围区域的输沙势要明显大于靠近城市区域。分析输沙势与作物单产关系后发现，敦煌地区输沙势每增大1VU，小麦单产减少25.6 kg·hm-2。小麦单产与生长季温度及输沙势负相关，玉米单产则随生长季日照时间和30℃以上的积温值增加而减少，此外降水量的增多对于玉米单产起着积极作用。　　4)在已有的分析基础上，通过逐步回归和最优化算法来拟合包含单产和气候因子的方程，再通过区域气候模式RegCM4输出未来气候数据，结合拟合方程评估未来作物单产。结果显示2011-2030年间西北五省的小麦玉米单产还将保持增长的总体趋势，小麦单产新疆最高甘肃最低，玉米单产青海最高甘肃最低，此外，气候因子在未来的某些年份中对作物单产造成了显著的不利影响。拟合方程的低解释率以及气候模式结果的误差将会显著增加未来作物单产评估的不确定性，因而小麦玉米单产的预测值仅可反应未来单产的变化趋势，同时对未来粮食生产过程中采取措施适应气候变化具有一定的指导意义。