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中国粮食安全是国内外关注的热点问题。随着全球气候变暖，极端天气事件出现频率增多，全球农业生产受到了重大的影响。在气候变化背景下，中国主要粮食作物（小麦、玉米和水稻）可能种植界线如何变化？可能种植界线内主要粮食作物播种日期和收获日期呈现提早还是延迟趋势？主要粮食作物适宜种植区域和品种种植区域如何变化？主要粮食作物播种面积、单产和总产呈何种变化态势？根据气候变化对我国主要粮食作物影响的研究，提出适应气候变化的对策措施。 首先，论文利用中国660个站点逐日地面气象资料，评估参与政府间气候变化专门委员会第五次报告(IPCC AR5)的全球气候模式(Global Climate Models，GCMs)及多模式集合(Multi-Model Ensemble，MME)的模拟值（降水和温度）在中国地区的精度，从而为未来中国主要粮食作物物候、种植界线以及种植制度等气候变化影响研究选择合适的气候背景场提供重要依据;然后，研究RCP4.5情景下气候变化对中国主要粮食作物可能种植界线和生育期的影响，考虑气候变化对生育期的影响，探讨可能生育期界线内主要粮食作物适宜种植区域和品种种植区域的影响，提出气候变化对中国主要粮食作物生育期和种植界线影响的应对措施;最后，利用统计分析法和作物模型法，研究中国主要粮食作物播种面积、单产和产量变化趋势，重点研究气候变化对中国冬小麦产量的影响，综合利用地理信息系统和EPIC模型，模拟基准期、2040s和2070s中国冬小麦潜在产量、雨养产量和实际产量的空间分布，估算冬小麦播种面积和总产的变化，提出气候变化对中国主要粮食作物产量影响的应对措施。论文有三个创新点，一是对IPCC AR5气候变化数据的精度评估;二是RCP4.5情景下作物种植界线和生育期的模拟;三是空间EPIC模型的建立，以及气候变化情景下冬小麦产量预测。 本论文的结论主要包括: (1)论文利用站点地面温度和降水资料，评估IPCC GCMs和MME模拟精度，评估指标包括相关系数、偏差、平均相对误差、平均绝对误差和均方根误差，评估结果表明，综合考虑以上评估指标，MME在中国地区的温度和降水模拟精度优于大部分单个模式，MME可在一定程度上减少单个模式未来情景模拟的不确定性，因此，在研究气候变化对中国主要粮食作物影响的研究中，论文选择MME模拟结果作为气候变化背景条件。 (2)中国冬小麦播种日期分布呈现出从北向南逐渐延迟的现象，收获日期分布呈现出从南向北逐渐延迟的现象，受气候变化的影响，中国冬小麦的生育期会缩短;在RCP4.5情景下，中国冬小麦的可能种植和适宜种植北界不断向北移动，并向西扩展，新疆和内蒙古自治区成为我国未来冬小麦可能种植和适宜种植面积增加最大的地区;中国冬小麦品种种植北界向北移动，在2070s新疆中南部出现了适宜冬性品种种植的气候生态类型。 (3)在RCP4.5情景下，中国春小麦的可能种植南界不断向北移动，可能种植面积呈减小趋势，可能种植区域内春小麦生育期会缩短;春小麦最适宜种植区域主要分布在东北三省，在RCP4.5情景下，春小麦最适宜种植面积在不断增加，并且在内蒙古自治区增加最多;由于冬小麦可能种植界线的西扩和新疆地区冬小麦可能种植区域扩张，导致春小麦次适宜种植区和不适宜种植面积进一步减少。 (4)玉米可生育期起始日空间分布从北向南呈提早的趋势，终止日呈延迟的趋势，在RCP4.5情景下，可生育期呈延长趋势;中国玉米品种从北向南依次分布为:春玉米区、夏玉米区、秋玉米区和冬玉米区，受气候变化的影响，品种界线均呈现向北移动的特征;在RCP4.5情景下，玉米可种植区域北界界线向东扩展明显，主要在内蒙古自治区东部和黑龙江省北部;受气候变化影响，最适宜种植区域增加明显，特别是在新疆和内蒙古自治区。 (5)中国水稻可生育期起始日空间分布从北向南呈提早趋势，终止日呈延迟趋势;在气候变化条件下，起始日和终止日不同月份区域北界界线均呈现向北移动趋势;在基准期，水稻最适宜种植区主要分布在中国南部地区，适宜种植区主要分布在东北和东部地区，次适宜种植区主要分布在中国北部地区;受气候变化条件影响，最适宜种植区域呈现不断增大趋势，适宜区域和次适宜区域呈缩小趋势;水稻品种布局从北向南分别为:单季稻区、双季稻区和三季稻区;受气候变化影响，各个品种界线呈现向北移动趋势，三季稻区面积呈明显扩大趋势。 (6)中国主要粮食作物统计分析表明:1949-2014年中国主要粮食作物播种总面积呈下降趋势，在1985年之后，玉米播种面积直线上升，在2002年超过了小麦播种面积，在2007年超过稻谷播种面积，成为近几年中国粮食播种面积增长的主导因素;1949-2012年中国主要粮食作物单位面积产量和总产呈现增长趋势，在2013年之后，玉米总产开始超越稻谷总产，玉米成为三大粮食作物中总产量最大的作物。 (7)利用空间EPIC模型，模拟中国冬小麦产量，模拟结果的分析表明:中国冬小麦可能种植界线潜在单产分布，呈现出从南向北增加的趋势，在RCP4.5情景下，潜在产量在中国大部分地区呈现显著的减少趋势;中国中部地区雨养产量最高，从中部地区向西北部地区和南部地区产量降低，在RCP4.5情景下，冬小麦雨养单产增加最多的省份为:新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区和宁夏回族自治区;中国冬小麦实际产量在中国南部地区比较低，在中国东部和新疆地区产量比较高，在RCP4.5情景下，大部分地区冬小麦单产和播种面积呈增加趋势;冬小麦总产最多的地区主要分布在我国中部地区，总产最小的地区主要分布在我国南部沿海地区和可能种植界线北部，RCP4.5情景下，中国冬小麦总产大部分地区呈增加趋势。