在人口膨胀、生物质能源需求增加、气候变化和生态环境恶化的背景下,粮食安全问题日益严峻。黄淮海农作区是我国最重要的粮食产区,其在粮食生产中具有重要的地位。为量化黄淮海农作区冬小麦和夏玉米的增产潜力,解析产量差限制因素,本研究利用DSSAT模型,结合农户调研和大田实验,量化了冬小麦和夏玉米的产量差,并分析了其时空分布特征,在此基础上初步探讨了区域和田块水平上冬小麦-夏玉米产量差的限制因素,以期为缩减黄淮海农作区冬小麦-夏玉米产量差和粮食总产的持续稳定提高提供理论和技术支撑。(1)黄淮海农作区1961-2012年冬小麦和夏玉米的潜在产量均有明显的东高西低的分布特征,且近50年呈减小趋势。冬小麦和夏玉米潜在产量空间差异的主要影响因素是日平均太阳辐射和日最高温度,潜在产量与日均太阳辐射呈显著正相关,而与日最高温度呈显著负相关。近50年冬小麦潜在产量平均减幅为13kghm-2yr-1,这主要是由于生育期内辐射减少引起的,而夏玉米潜在产量平均减少幅度为30kg hm-2yr1,主要是由于生育期内的温度升高,辐射减少共同决定的。(2)黄淮海农作区冬小麦和夏玉米的实际产量与可获得产量和潜在产量之间存在不同程度差距,该区域冬小麦和夏玉米存在一定的产量提升空间。县级尺度上,冬小麦和夏玉米的潜在产量与实际产量之间差距的面积加权平均值分别为4396和5441kg/hm2,冬小麦和夏玉米可获得产量与实际产量之间的可缩减产量差的面积加权平均值分别是2319和2627kg/hm2。亚区尺度上,黄淮海农作区各亚区冬小麦和夏玉米的可缩减产量差呈现出较大的空间差异,呈现出两边高中间低的空间分布特征。农作区尺度上,冬小麦和夏玉米的面积加权实际产量占可获得产量的比例分别为74.2和74.7%,该层差距是现实中可缩减的产量差。不同亚区冬小麦和夏玉米可缩减产量差的空间差异是由自然资源因素、技术水平和物质条件共同决定的,通过增加技术和物质投入可以减少资源障碍因素来缩减区域的产量差。(3)科学的氮肥管理可以有效的缩减冬小麦和夏玉米的产量差,但其效果受到气候、品种等因素影响,农户施肥不合理现象突出。通过DSSAT模型和农户调研结果可知,吴桥冬小麦最佳施氮量为222kg/hm2,75%农户氮肥施用过量,氮肥农学效率低的现象突出,而夏玉米最佳施氮量为234kg/hm2,当地76%农户氮肥施用量不足。在不施氮肥条件下,重度水分亏缺年型下冬小麦的可获得产量较轻度水分亏缺年型可减少28%。四年田间试验表明,与不施氮肥相比,冬小麦生育期内增施氮肥增产可达41.5%,并缩减33.5%的潜在产量与实际产量之间的差距,夏玉米生育期内通过适度的氮肥管理增产可达37.7%,缩减55.8%的潜在产量与实际产量的差距。通过氮肥管理无法缩减的产量差距应通过作物品种更替、提高土壤肥力、加强栽培管理水平等多方面来实现消除。