近年来,气候变化对我国西北地区农业生产活动产生了深刻影响,尤其是西北干旱半干旱区作物生产对气候变化更加敏感。覆盖栽培技术已在该地区广泛应用,其增产作用显著。然而,在气候变化背景下覆膜增产是否导致了过度消耗土壤水分,是否在不同的降雨年型下依然能够保持增产稳产,能否缓解气候变化带来的影响仍尚未明确。作物模型在气候变化对作物产量影响预测及其长期效应评估方面应用十分广泛,对于解决以上问题是一个强有力的工具。本研究在陕西杨凌开展连续多年田间覆盖试验,选取裸地（CK）和覆膜（PM）两种处理,通过实际观测冬小麦-夏玉米轮作系统土壤水分、温度、作物生长和产量等数据,校准验证Aqua Crop模型在陕西关中地区的适用性。首先利用观测作物生育时期的方法计算覆膜积温补偿系数,将覆膜积温补偿效应与Aqua Crop模型耦合,验证其模拟效果;其次,利用Logistic方程拟合的方法重新计算覆膜积温补偿系数,基于新的补偿系数将覆膜积温补偿效应与Aqua Crop模型耦合并校验;重点解决Aqua Crop模型模拟作物发育过程中,覆膜与不覆膜处理作物参数不一致的问题。第三,利用改进的Aqua Crop模型模拟研究气候变化条件下,覆膜冬小麦-夏玉米轮作系统在不同降雨年型下生长、产量和水分利用的影响,深入分析覆膜措施下作物生长和水分利用对气候变化的响应,主要结论如下:（1）Aqua Crop模型在关中地区具有较好的适用性,可以较好地模拟连续覆膜条件下冬小麦-夏玉米轮作系统的产量指标、水分利用和作物生长的动态变化。（2）基于生育时期的量化方法计算积温补偿系数,无论是冬小麦还是夏玉米播种至出苗期的积温补偿系数均大于出苗至越冬期（抽雄期）,说明地膜覆盖在前期增温效果较好。覆膜积温补偿效应与Aqua Crop模型初步耦合后,且作物参数与裸地处理一致对作物各指标的模拟更接近实测值,模拟精度高于模型自带覆膜模块。（3）利用Logistic方程对冬小麦和夏玉米的株高和生物量进行模拟,其生长过程中株高和生物量随积温变化的规律基本相同。基于Logistic方程量化方法改进的Aqua Crop模型进行模拟,冠层覆盖度模拟值和实测值之间的均方根误差（RMSE）介于1.6%～7.6%,生物量模拟值和实测值之间的RMSE介于0.607～1.995 t hm^-2,土壤贮水量模拟值和实测值之间的RMSE介于14.7～28.4 mm。其模拟效果优于模型自带覆膜模块和基于生育时期的量化方法改进Aqua Crop模型。（4）上世纪60年代以来,关中地区（以武功、宝鸡和西安地区为例）年平均温度呈逐年递增趋势,而降雨量呈逐年递减趋势。随着气温不断升高,武功、宝鸡和西安地区的夏玉米生育期天数均呈逐年递减趋势,特别是1980s以来,武功、宝鸡和西安地区冬小麦生育期显著减小,减小量达4.45、6.18 d decade^-1和9.56 d decade^-1;夏玉米减少幅度分别达2.76、4.82 d decade^-1和5.94 d decade^-1。（5）在不同的降雨年型下,覆膜处理产量均高于裸地处理,且其变异系数较小,可持续性指数大;在干旱气候条件下,覆膜处理依然可以获得一定的籽粒产量;与裸地处理相比,覆膜处理表现出了较好的稳产效应。同时,覆膜处理有效减少了作物苗期土壤表层蒸发,从而在土壤中保蓄更多的降雨,为后期作物生长所需;覆膜处理虽然增加了土壤耗水量,但其通过保蓄土壤水分,稳定作物产量,有效提高了作物的水分利用效率。因此,关中地区旱作覆膜可能可以有效适应当地气候变化,在一定程度上应对干旱气候,具有较好的增产稳产效应。