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在气候变化背景下，研究气象因素（太阳辐射、温度和降雨）的变化对小麦产量构成和水分利用的影响对保证我国粮食安全及提高农业资源利用效率均有重要意义。本文利用试验资料研究了中国小麦主产区产量和产量构成因素的关系，及其与相应发育阶段气象因素的关系;并进一步应用农业系统模型模拟分析了我国典型地区气候变化（太阳辐射、温度、降雨量变化）对小麦产量和水分利用的影响。主要结论为:
1.利用两年的“中国冬小麦新品种动态”中接近70个站点的小麦栽培资料，分析了中国冬小麦4个主产区产量和产量构成因素的关系，并结合每个站点的气象资料，分析小麦产量和产量构成因素的变化与气象因素的关系。相关和通径分析结果表明穗数对产量的影响最大，千粒重次之，穗粒数对产量的影响较小。相关和逐步回归分析结果表明，产量与出苗至抽穗和抽穗至成熟阶段的日照时数均为正相关且相关系数最大，穗数与出苗至抽穗阶段的最低温度显著负相关与日照时数显著正相关，穗粒数与出苗至抽穗阶段的最低温度显著正相关，千粒重与抽穗至成熟阶段的最高温度显著正相关。产量和穗数分别与生育期和出苗至抽穗期积温正相关，穗粒数和千粒重与其形成阶段积温无显著相关关系。在本文的研究区域，黄淮海区域为高产并且稳产的区域，此区域三个产量构成因素对产量的贡献相同即对产量同等重要。在产量较低的区域，穗数与产量的相关性最高，维持较高的穗数对产量的提高很重要。
2.利用研究站点连续3年的田间试验资料验证了农业生产系统模型APSIM的适用性，并利用过去50年左右的气候资料模拟分析了气候变化对中国小麦潜在产量和水分利用的影响，结论分别为:
(1)分别在乌兰乌苏、莎车和东坎试验站验证了APSIM模型的适用性，模型能够较好的反应新疆绿洲地区三个站点的小麦叶面积指数和地上生物量的增长动态。可以应用该模型分析新疆绿洲地区气候变化对作物生产的影响。但是，由于模型对新疆地区春季增温快，光照充足的气候条件敏感性不足，模型低估了返青后叶面积指数和地上生物量的增长，造成作物叶面积指数和生物量模拟值较实测值偏低。
(2)乌兰乌苏和莎车试验站，1955-2006年间太阳辐射下降和温度升高导致了冬小麦模拟生育期缩短和蒸散量显著下降，乌兰乌苏试验站小麦模拟产量没有明显变化，莎车试验站小麦模拟产量显著下降。东坎试验站1955-2006年太阳辐射无变化趋势，最低温度升高;其春小麦产量、生育期和蒸散量的模拟值均无明显变化趋势。乌兰乌苏和莎车试验站产量和蒸散量模拟值与气象因素相关分析结果表明，产量和蒸散量的模拟值与太阳辐射为显著正相关关系，水分利用效率与太阳辐射为显著负相关关系，并且与其他气象因素相比相关系数绝对值最高。同时聚类分析结果表明，太阳辐射与实测蒸散量的关系最密切。
(3)分别在栾城、盐亭和乌兰乌苏验证了APSIM模型的适用性，并分别应用于北京/济南、成都和乌鲁木齐的过去48年气候变化对小麦产量和水分利用的影响。北京、济南、成都和乌鲁木齐1961-2009年间小麦生长季的太阳辐射下降趋势分别为-0.061、-0.042、-0.059和-0.026MJm-2a-1，最低温度的上升趋势分别为0.08、0.038、0.034和0.047℃a-1。模拟结果表明过去48年北京和济南的小麦模拟产量无明显变化趋势，成都的模拟产量显著下降。太阳辐射的变化解释了成都产量变化的73.6％。由于最低温度和降雨量的增加，过去48年乌鲁木齐的模拟产量显著增加。4个试点蒸散量模拟值均随着太阳辐射的降低而下降。北京、济南和乌鲁木齐的水分利用效率增加，成都无明显变化。总之，在太阳辐射水平较高的地区，伴随着温度增加的太阳辐射的下降对产量模拟值无显著影响并提高水分利用效率，在太阳辐射水平较低的地区太阳辐射降低使籽粒产量显著下降。
(4)利用APSIM模型模拟研究了北京和成都过去49年太阳辐射变化和温度升高单个气象因素变化对小麦产量和水分利用的影响。模拟结果表明辐射水平较低的成都小麦产量对太阳辐射下降更敏感，随着太阳辐射的降低其下降比例显著高于北京。成都温度的升高导致的小麦产量和蒸散量下降均高于北京，表明温度水平较高的地区小麦生产对升温的变化更敏感。太阳辐射降低10％引起的小麦产量和蒸散量下降量均高于温度增加1℃。总之，太阳辐射的下降和温度的升高对太阳辐射水平较低并且温度较高的成都地区的小麦生产的负面影响大于北京地区。