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本文收集1961-2000年黑龙江省和吉林省106个气象站的资料，选取典型站利用逐级订正模型和AEZ模型模拟主要粮食作物大豆、玉米、水稻的生产潜力，比较不同模型在东北地区的适用性；以东北典型黑土区为例，结合农业经济投入，应用柯布-道格拉斯生产函数方法将粮食产量分解为气候产量和经济产量，分析粮食生产中自然因素和经济因素的不同贡献；研究两省126县1961-2000年农业气候资源的的时空变化特征，以及气候变化对粮食生产的影响。得到以下主要结论：
(1)逐级订正日模型和月模型模拟作物潜力，光合潜力差异都很小，相对误差在1％左右；由于温度订正，光温潜力差异大豆增大到8.3％，玉米、水稻没有增大；由于水分订正，气候潜力差异大豆气增大到24.3％，玉米、水稻则没有增大。光合生产潜力差异的原因主要是两个模型在生长期初始与截止时天文辐射和日照时数有差别，这种差别比较小；大豆生育期较短，两种模型生育期两端的热量差异影响大，造成光温潜力差异较大，玉米、水稻生育期较长，生育期两端热量差异影响不大，光温潜力差异也较小；气候潜力差异的主要原因是两种模型计算水分订正系数的方法不同，造成不同时段水分订正系数都有差别。日模型模拟光合、光温潜力更加合理，在不具备详尽土壤资料时，可以在月尺度上模拟气候潜力。
(2)AEZ模型模拟作物的光合、光温、气候潜力均明显低于逐级订正模型，气候潜力甚至低于实际产量。光合生产潜力大豆偏低30％左右，玉米、水稻偏低70％左右；光温生产潜力大豆偏低30％左右，玉米、水稻偏低10％左右；气候生产潜力均偏低10％左右。因此，AEZ模型模拟结果偏低主要是由于标准作物生物量及其温度订正偏低，需要根据实验资料率定。
(3)1981-2000年之间，黑吉两省粮食作物播种面积、粮食单产、总产、以及占全国的比重均稳步增加，粮食生产中投入因素按重要性由到小依次是：农业科研经费＞化肥投入＞劳动力投入。就典型东北黑土区平均状况而言，20年间粮食生产中投入因素的贡献率由109.9％下降到91.8％，下降18.1％；气候因素贡献率则增加了18.1％，地区之间气候因素贡献率的增加幅度不一致，北部大于南部。
(4)东北地区大豆、玉米、水稻生产潜力的空间分布特征相似。光合、光温潜力的地理分布规律是由南向北、由西向东递减；气候潜力的最高值出现在吉林省中南部的部分地区，最低值出现在黑龙江省北部以及吉林东南部的长白山区，最高最低值相差达60％一80％。196-2000年作物气候生产潜力呈波动增加趋势，以大豆为例，40年间气候潜力增加184-1016kg/hm2，平均每年增加4.7-26kg/hm2。但不同地区增加速度有所不同，由南至北增加越来越快，使南北作物气候生产潜力差异减小。作物温度订正系数均呈波动中增长的趋势，且增长速度呈东北向西南递减，使地区之间热量差异有变小的趋势。水分订正系数有正有负，温度订正系数增加快的地区降水订正系数增加慢或呈减小趋势，温度订正系数增加慢的地区降水订正系数增加较快，从一定角度反映了一些地区气候显著变暖的同时面临干旱化的威胁。
(5)气候产量变化与气候生产潜力变化相关性比较好，反映了1981-2000年间气候资源变化对粮食生产变化的影响是显著的。在影响气候产量的因素中，温度起到的作用大于水分。在气候变暖过程中，东北地区粮食产量对温度的变化更敏感，给原本热量不足的地区带来明显的正效应；水分变化不一致，有的地区呈不明显的下降趋势，水分的效应有正有负，对粮食产量的影响较为复杂。总体来说，目前的气候变暖对于东北地区粮食生产比较有利。