随着大气温室气体浓度的不断升高,气候变暖越来越明显。预计到本世纪末,全球平均地表温度将上升1.0-3.7°C。全球夜间最低温度的上升速率要大于日间最高温度的上升速率,相对于白天温度,农业生产对夜间温度增加表现出更高敏感性。除全球变暖外,全球降雨模式也将出现明显的变化。未来华北地区降雨量将呈增加趋势,这将对旱作农业区的作物生产产生重要影响。因此,气候变化的加剧,将会给全球农作物生长与生产带来极大的挑战。近年来,气候变化对农作物产量的影响受到越来越多的关注。华北平原是中国重要的粮食生产基地,对保障国家粮食安全和社会持续发展具有非常重要的意义。然而,气候变暖和降雨改变如何影响华北平原农作物的生产及温度与降水是否对作物生长存在交互作用仍然不清楚。小麦作为该地区重要的粮食作物,对气候变化的响应尤为重要,但目前相对缺乏此方面的野外实验数据。所以,于2016-2018年期间在河南大学科研与教学农场建立夜间增温和增加降雨的控制实验,实验共设立对照、夜间增温、增加30%降雨和夜间增温+增加30%降雨4个处理,以探究华北平原小麦生物量以及产量对未来增雨和夜间增温的响应及其机制。根据实验期间(2016-2018年)的数据分析结果,增雨和夜间增温对土壤p H、铵态氮、硝态氮及速效氮均没有影响。夜间增温使夜间土壤温度显著增加0.86oC,而对土壤水分没有影响。增雨对夜间土壤温度没有影响,但使土壤水分提高1.73 V/V%。增雨和夜间增温对上述指标均没有交互作用。在2016年,夜间增温使小麦拔节期缩短1天,灌浆期缩短2天,整个生长季缩短4.5天,而对其抽穗期和开花期无影响。增雨对小麦各个生长阶段都没有影响,仅使整个生长季延长1.5天。增雨和夜间增温对小麦物候不存在交互作用。实验期间(2016-2018年),夜间增温分别使地上生物量和总生物量边际降低9.63%9.28%,而增雨分别使小麦地上生物量和总生物量增加14.91%和13.80%。小麦地上和总生物量与夜间土壤温度呈负相关关系,而与土壤水分呈正相关关系。根据三年数据,夜间增温使小麦单穗粒数显著减少10.18%,进而使小麦籽粒产量显著降低13.51%。增雨分别使小麦单穗籽粒数、单穗粒重及籽粒收获指数显著提高22.62%、20.03%和0.03(绝对变化),最终使小麦籽粒产量显著提高22.66%。单穗粒数随夜间土壤温度的增加而减少,单穗粒数和籽粒重随土壤水分及总生物量的提高而增加。多元逐步回归分析结果表明,单穗粒数和籽粒重共同解释果实重量变化的69%。在本实验条件下,夜间增温主要通过降低小麦籽粒数来降低产量;而增雨不仅通过增加籽粒数目来提升产量,而且还会通过增加小麦籽粒重量、生物量及收获指数来提高产量。增雨和夜间增温对小麦产量的作用机制不同。本实验所得出的夜间增温对华北平原小麦产量具有负效应,而增雨对该地区小麦产量具有正效应的结论将为应对气候变暖和降雨增加情景下,制定保证华北平原农作物稳定高产的决策提供可靠的数据支持及进一步的理论支撑。