水资源是农业生产最重要的资源支撑和保证,直接关系到我国的粮食安全,灌溉需水量作为制定灌溉定额的重要依据之一,对气候变化较为敏感。全球气候正经历一次以变暖为主要特征的显著变化,在过去几十年中,气候变化已对我国水资源总量及其时空分布格局产生重要影响,气候变化背景下农用水资源的不确定性与供需矛盾进一步加剧。因此,研究气候变化对灌溉需水量的影响,对于制定区域农业应对气候变化的措施和对策,保障我国粮食安全具有重要的意义。基于河南省17个气象测站长期观测和未来气候模式预估数据,采用统计分析方法,研究了气候变化下灌溉需水量历史长期时空演变特征,探讨了灌溉需水量对气候变化的响应机制,评估了未来气候变化对冬小麦灌溉需水量的可能影响。主要研究内容及结果如下:(1)1961—2015年除气温呈上升趋势(0.3°C/10a)外,降水、相对湿度、风速、日照时数等均呈下降趋势。由于作物需水量(-0.1%/10a)和有效降水量(-1.6%/10a)的减少,灌溉需水量呈不显著上升趋势(1.1%/10a),空间分布上多呈纬向分布,一般随纬度的升高而增加;与1961—1990年相比,1991—2015年82.4%的测站灌溉需水量有不同程度的增加,平均增幅为9.6%,其中返青—拔节期增幅最大,为21.8%。(2)采用单因素、敏感性系数及假设情景等方法,分析了灌溉需水量对气候变化的敏感性。作物需水量对气象要素的敏感性大小依次为相对湿度、太阳辐射、气温、风速,且对灌溉需水量的影响较有效降水量大。气温、降水组合变化的假设情景下,灌溉需水量对降水的敏感性大于气温;降水减少比增加对灌溉需水量的影响大;随降水的增加,气温升高的影响变小。(3)基于RCP4.5情景下25个CMIP5模式的气温、降水输出数据,采用同倍比缩放方法订正气候模式的系统偏差,并利用BCC/RCG-WG 3.0进行时间解集,构建了区域气候变化情景。与实测值相比,模拟出的灌溉需水量相对误差一般在10.0%以内,这表明构建的区域气候变化情景基本能够满足影响评估的需要。未来气候变化情景下,2021—2050年冬小麦全生育期内气温和降水较基准期(1961—2000年)分别升高1.5°C和增加7.7%。其中,气温在播种—越冬期增幅最大,为1.6°C,降水在返青—拔节期增幅最大,为12.3%。(4)2021—2050年冬小麦全生育期内作物需水量和有效降水量较基准期分别增加4.3%和6.7%,灌溉需水量增加1.8%。播种—越冬期主要受作物需水量增幅较大(5.8%)的影响,灌溉需水量明显增加,增幅为16.2%;气候变化较为有利的影响是抽穗—成熟期的天然降水基本能够满足作物需水的要求(灌溉需水量仅增加0.3%)。82.4%的测站灌溉需水量有不同程度的增加,仅在豫中宝丰、豫南驻马店和固始等3站有不足3.0%的减少。评估结果的不确定性表明,尽管超过70.0%的站点上灌溉需水量的变化趋势相同,不同气候模式下灌溉需水量的变化范围在±10%以内,但评估结果在一些测站仍存在较大的不确定性。