河南西部地区季节性干旱加剧、水土流失严重和土壤质量退化已成为制约当地农业持续发展的主要因素。该区域季节干旱明显,降水时空分布严重不均,旱地面积大,旱灾严重,40%以上的旱作农田难以实现一年两熟,不能充分发挥光热资源。作为我国主要农业大区,在全球气候变化对农业产生巨大影响的大趋势下,结合该区域农业资源特点,充分挖掘该区域种植制度节水潜力,研究探索适合于当地确实可行的水资源高效利用的种植结构与模式,最大限度地提高水分利用率和水分利用效率,建立和优化节水高效型种植制度,提高作物需水与降水吻合度,整体提高有限降水利用效率,化解该区域农业水资源危机,促进该区域未来农业的可持续发展具有重大而积极深远的意义。本研究从资源的角度,深入探讨了该地区气候变化规律;从方法的角度,引进了DSSAT作物生长模型,并进行了模拟验证和灵敏度检验;从理论与实践相结合的观点出发,估算了冬小麦、夏玉米、夏花生、夏大豆等主要农作物的生产潜力,优化作物栽培方案,优化和筛选最佳种植模式。本研究取得的主要进展和结论如下:(1)洛阳孟津地区全年温度呈增暖趋势,与目前全球气温处于偏高阶段,且有持续偏高趋势相一致。目前该地区正处于较强的偏暖期。洛阳孟津地区1961年—2007年年降水量时间分布总体表现为1984年以前为降水偏多时段,之后为降水偏少时段。最近几年,尤其是2004年以后,年降水量呈现明显下降趋势。最近8—12年将主要以降水偏少为主。洛阳孟津地区年太阳辐射量波动频率和阶段性变化显著增强,大体上可以1976年和1985年为分界点划分为三个波动阶段,近几年年太阳辐射量正处于偏少期。通过对洛阳孟津地区长时间序列温度、降水和太阳辐射量变化趋势和内在多尺度规律的探讨,为当地农业生产提供有价值的信息。(2)通过建立气象数据库、土壤数据库、田间管理和试验数据库,调试和建立作物品种数据,对DSSAT作物生长模型进行模拟验证和灵敏度检验,认为该模型更加注重光、温、水、土以及作物生长发育机理等因素的综合作用,更为突出生产潜力形成的主体-作物与其影响因素的响应机制,能够很好地模拟作物管理措施的最终结果,具有较高的灵敏度,能够很好地模拟和评价作物生产潜力、栽培方案,优化和筛选种植模式。因此,研究结果更能客观有效地揭示影响作物生长发育的障碍因子及其制约程度,客观而科学地评价旱作农业开发的潜力及前景,指导生产实践、确定适应的开发对策具有非常重要的理论和现实意义。(3)应用DSSAT模型模拟运算洛阳孟津地区冬小麦、夏玉米、夏大豆和夏花生等主要作物生产潜力状况,其模拟光温生产潜力可作为该地区补灌区平均最高产量的上限参考值,光温水生产潜力可作为该地区雨养区平均最高产量的上限参考值。模拟47年冬小麦、夏玉米、夏大豆和夏花生光温生产潜力分别为9209.22 kg2hm-2、12039.96 kg2hm-2、3311kg2hm-2、3923kg2hm-2,光温水生产潜力分别为5509.56 kg2hm-2、8894.42 kg2hm-2、2262.45kg2hm-2、2820kg2hm-2。(4)高产冬小麦最佳播期为10月5日前后,根据土地肥力状况合理密植,密度在250株2m-2左右为宜;夏玉米晚播比早播更能获得高产,播期以6月5日到15日最佳,合理密植有助于夏玉米产量的提高,密度在6-8株2m-2为宜;夏大豆宜早播,播期在6月5日左右最佳,密度在50-60株2m-2为宜;夏花生宜早播,播期以6月5日最佳,密植增产效应不明显,一般在40株2m-2-60株2m-2为宜。(5)本研究从光、温、水等资源利用效率和经济收益角度,对洛阳孟津地区6种种植制度的28种种植方式进行了定量模拟和综合评价,认为该地区最佳种植制度为两年四熟(以冬小麦-夏玉米→冬小麦-夏花生最佳)和一年两熟(以冬小麦-夏玉米种植方式最佳),两年三熟(以冬小麦-夏玉米→冬休闲-夏玉米种植方式最佳)可根据实际情况适当发展。这一模拟评价结果与当地的是情况完全吻合。