由于人口数量持续增长和可用于耕作农业土地面积的缩小,未来农业产量必须保证足够增长速率来满足日益增长的粮食需求。农业生产对社会发展具有重要意义,同时对气候变化具有较高的敏感性。随着气候变化加剧,全球不同地区的作物产量都受到不同程度的影响,同时气候变化也增加全球农业生产时空变异性,严重危害粮食安全。预测表明,全球平均空气温度在本世纪末将升高1-3.7oC,同时夜间最低温度上升速率要明显超过白天最高温度上升速率。伴随着全球范围的温度上升,未来降雨格局也将发生巨大变化。华北平原是中国主要农业生产区域之一。然而过去的研究关于该地区作物产量对气候变化的响应仍然不清楚。因此,评估华北平原作物生产对夜间增温和增雨的响应能够更加准确地预测未来气候变化情景下作物生长的变化。本实验设立在河南大学科研与教学农场,采取随机区组设计,包括对照、被动式夜间增温、增加30%降雨和被动式夜间增温结合增加30%降雨四种处理。通过研究夜间增温和增雨对华北平原花生光合和呼吸速率、养分消耗、生物量和产量的影响,来探究未来气候变化情景下农业作物响应机制。对三年花生生育期降雨量分配分析发现,2016年和2017年花生生育期降雨更多地分配在作物生长中期,分别占64.66%和45.42%,但是2018年降雨量更多地分配在生长季后期,其所占比例为57.94%。夜间增温提高土壤夜间温度0.61oC,而增雨增加土壤水分含量2.30 V/V%。夜间增温提高土壤pH(绝对变化,0.05),对土壤速效氮、总碳和总氮含量没有影响,而增雨对土壤pH、速效氮以及总碳和总氮含量均没有影响。在2018年,土壤pH在增雨处理下显著提高0.10(绝对变化)。夜间增温和增雨均不影响花生夜间叶片呼吸速率,对夜间糖和淀粉的消耗也没有影响,同时也不促进作物白天光合速率。夜间增温对花生生物量没有影响,但是,增雨提高花生生物量5.65%。花生生物量随着土壤pH和土壤水分的升高而增加,同时多元逐步回归分析也表明,土壤pH、土壤水分和分蘖数可以解释生物量变化的58%。综合三年数据,夜间增温减少荚果数目6.65%,但是对花生荚果单重和荚果产量没有影响。增雨提高花生分蘖数4.93%并增加荚果数目8.44%,但是降低荚果单重5.09%,最终使花生增产7.08%。荚果数目随着土壤夜间温度的升高而降低,随着土壤水分和分蘖数的增加而提高。荚果重量随着作物生物量和收获指数的提高而增大,同时多元逐步回归分析也表明,荚果收获指数、生物量和土壤水分贡献果实重量变化的67%。夜间增温和增雨对华北平原花生作物影响机制不同。夜间增温虽然降低作物果实数目,但是并不影响作物产量。而增雨对果实重量的降低不能抵消掉果实数目增长带来的有利影响,并最终提高花生产量。本实验揭示增雨对华北平原花生的积极效应,帮助理解气候变化对农业生产的作用路径,为未来气候变化情景下农业生产制定政策提供基础数据和理论支持。