作物产量受气候、品种和栽培管理措施等因素共同影响。由于农业生产系统的复杂性,难以将各项因子对作物生产的影响进行量化。作物生长模型为定量描述作物生长发育过程提供了新的手段和方法。本研究以山东省为研究对象,分析了1981-2015年小麦玉米生长季内各气候要素变化趋势,利用逐级订正法,探讨了气候变化对小麦玉米生产潜力的影响。依据不同年代的主推小麦玉米品种可获得产量潜力与光温生产潜力的产量差,以及实际产量与各年代主推小麦玉米品种可获得产量潜力之间的差异,结合GIS空间插值,对山东省小麦玉米品种和栽培管理对产量的限制的时空分布特征进行了综合分析,得出了历史条件下气候、品种和栽培管理对小麦玉米产量的影响。研究结果表明山东省小麦玉米产量差的多年平均值分别为5445.49 kg/ha和13359.80 kg/ha。气候通过影响作物潜力上限影响产量差,小麦光温生产潜力主要受温度影响,随气候变暖,小麦光温生产潜力上升,灌溉小麦的产量提升空间增大。玉米季内光温生产潜力受温度和辐射共同影响,温度上升的正效应与辐射下降的负效应抵消,玉米的光温生产潜力下降,产量提升空间缩小。降水对小麦季内气候生产潜力影响较大,随着气候向“暖干型”发展,小麦气候生产潜力受降水的限制逐渐增大,水分限制率以0.59%/10a的速度上升,雨养小麦的产量提升空间减小。玉米季内降水充足,降水对玉米气候生产潜力的限制作用逐渐减小。随着品种的更替和栽培管理措施的优化,光温生产潜力与实际产量的差值逐渐减小,研究时段内小麦季和玉米季内的产量差分别以391.47 kg·ha^-1/10a和972.65 kg·ha^-1/10a的速度下降。在不改变品种的条件下,作物生长受气候变暖影响,生长季缩短,生长季内光温资源的利用率降低。品种对产量提升的贡献率较大,小麦玉米品种更替对产量增长的贡献率分别为45.60%和53.87%。品种的更替,增大了作物对生长季内光温资源的利用率,随品种更替小麦玉米品种影响的产量差分别以370.44 kg·ha^-1/10a和1234.47 kg·ha^-1/10a的速度缩减,但小麦玉米品种还有较大的提升空间,研究时段内小麦玉米季的品种提升空间分别为33.63%和43.35%。实际产量与最优栽培管理下的产量存在较大的增长空间,栽培管理影响的产量差随时间变化逐渐减小,小麦以13.89 kg·ha^-1/10a的速度缩减,玉米以289.40 kg·ha^-1/10a的速度上升。小麦玉米栽培管理提升空间的多年平均值分别为40.99%和44.21%。随着栽培管理措施的优化,实际产量逐渐增大,其中栽培管理对小麦夏玉米产量提升的贡献率分别为34.34%和27.96%,小于品种对产量的贡献率。空间分布上,光温资源较高的济南地区产量差较大,自西向东温度对产量的限制逐渐增大,降水限制逐渐减小,光温水资源综合匹配度较差。光温资源较好的地区,应注意灌溉管理,根据品种特性选择适宜的品种并采取合适的栽培管理措施,从而最大程度地实现光温生产潜力。