粮食问题是我国乃至世界面临的最紧迫的问题之一,耕地资源和气候要素是决定区域粮食产量的两个基本条件。论文基于联合国粮农组织(FAO)和国际应用系统分析研究所(IIASA)最新共同研究开发的AEZ农田生产潜力模型,结合北方耕地种植情景实际,构建基于AML语言的系统分析平台,综合考虑近20年最高最低气温、降雨量、日照时长、平均风速、相对湿度六个气候要素气象数据,土壤数据和高程DEM数据以及1990、2000、2010年三期土地利用数据,以1km*1km格网为单元,对我国北方生态交错带五种粮食作物12个亚品种的粮食生产潜力,以及气候要素和土地利用变化对农田生产潜力带来的影响进行全面研究。首先假定气候条件不变,以1990-2010年平均气候条件为基础,结合1990、2000、2010年三期土地利用数据,计算获得研究区三期粮食生产潜力数据。并分析各土地利用类型变化对研究区粮食生产潜力的影响。然后假定土地利用未发生变化,以2010年土地利用数据为基础,结合1990-2010年多年气象数据,分别获取研究区逐年粮食生产潜力数据,分析气候变化对研究区粮食生产潜力的影响。研究发现：2010年北方生态交错带地区粮食产量总体偏低,且空间差异显著,粮食总生产潜力为5877.6万吨,平均粮食生产潜力为420.7t/km2,是交错带内实际粮食产量的1.57倍,两者相关性系数为0.9069。交错带内黑龙江吉林同内蒙古交界地区、内蒙古赤峰市地区、河北省西南部地区和甘肃省银川市丰宁县地区粮食生产潜力较高,交错带陕西、内蒙古北部地区粮食生产潜力较低。近20年来,LUCC过程致使研究区粮食生产潜力减产1216万吨,气候变化致使研究区粮食生产潜力减产1105万吨,在LUCC过程和气候变化的共同作用下,粮食生产潜力净减少2321万吨。前10年间降水量和气温等要素主导的气候变化减产影响远远大于LUCC过程中耕地增加带来的增产影响,而后10年期间LUCC过程的减产影响远远大于气候变化带来的增产效果。LUCC过程导致北方生态交错带粮食生产潜力呈现出先局部少量增加后大范围大量减少的趋势,1990-2010年研究区粮食生产净减少1216万吨,减少比例达到17.1%,年均减少60.8万吨。在90年代,受人类活动等因素影响,耕地开垦程度较大,耕地面积有所增加,研究区粮食总生产潜力呈增长趋势。后10年期间,一方面受草地、林地保护政策和人类传统种植思维的影响,部分地区出现退耕还林,退耕还牧和土地落荒现象,另一方面由于建设用地侵占优质耕地,而由草地、林地和建设用地补偿而来的耕地质量较差,导致此期间粮食总生产潜力减少明显。LUCC过程中,耕地转建设用地、林地、未利用地和水域类型导致大量优质耕地被侵占或流失,粮食生产潜力减产明显；草地、林地和建设用地转耕地类型粮食生产潜力增产率较低；未利用地转变为耕地过程粮食生产潜力增产明显。由此可见保护优质耕地和适度休耕对粮食生产潜力的增加具有重要意义。气候变化导致北方生态交错带粮食生产潜力在时间上具有一定的差异性,呈现前10年大量减少后10年少量增加的趋势,研究区粮食生产潜力减少1104万吨,减少比例15.8%,年均减少55.2万吨。前10年间研究区大部分地区生产潜力都处于减少趋势,在黑龙江同内蒙古交界地区和陕甘宁同内蒙古交接地区每年生产潜力减少幅度超过50kg/km2,生产潜力增加的仅有吉林省洮南市地区、内蒙古通辽地区和呼和浩特市周边地区,且增长幅度较小。后10年期间,研究区粮食生产潜力变化空间差异明显,交错带内黑龙江同内蒙古科尔沁旗交界地区、河北同内蒙古交界地区和陕西同内蒙古交界地区生产潜力呈现出增长趋势,吉林地区、呼伦贝尔草原中部地区和宁夏省东北部地区生产潜力呈现减少趋势。研究区生产潜力的年际变化与温度、降水量和辐射量变化相关性分别为0.68、0.71、0.18((?)=5%)。生产潜力与降水量变化趋势拟合度较高,相关性较好,相关性系数在各类气象要素中最高,与年辐射量变化相关性较差。各气候变化类型中粮食生产潜力均表现为减产趋势,但平均减产趋势有所差异,减产趋势最为明显的是暖干型气候区,20年的平均减产趋势为17.13kg/km2.a,减产趋势最小的是暖湿型气候区,20年减产趋势为1.07kg/km2·a。