【目的】研究黑龙江省春玉米不同水平产量潜力及各级产量潜力之间产量差的时空分布特征,分析研究区域制约春玉米生产的限制因素。【方法】以黑龙江省春玉米种植区为研究区域,利用当地气候资料、作物生育期、栽培管理措施和土壤资料,使用区域尺度验证后的农业生产系统模型(APSIM),分析研究区域春玉米1981—2010年不同水平产量潜力,明确春玉米产量潜力及各级产量差的时空分布特征。【结果】研究区域内春玉米产量潜力与玉米生长季内日照时数分布趋势一致,西部高于东部,产量潜力年际变化趋势有增有减;春玉米雨养产量分布特征与生长季降水量分布特征相似,表现为中部高于东西部的趋势,降水量愈少的地区,雨养产量低且稳产性愈差;最近30年研究区域82%的站点雨养产量呈下降趋势,雨养产量的不稳定性远高于产量潜力的不稳定性,气候土壤生产力区域特征为西部齐齐哈尔和绥化地区最低。近30年因降水变化造成的产量差呈增加趋势,表明生长季干旱发生风险加大。【结论】降水是制约黑龙江省西部玉米产量的主要因素,可通过灌溉提高产量;中部伊春地区、通河地区和牡丹江地区,水分不是限制春玉米产量的因素,提高产量的途径是改良土壤条件及优化栽培管理措施;在雨养条件下,东部的三江平原通过改良土壤物理性状,可提高产量16%—22%。