温度升高、降雨分布不均等气候变化给作物生产带来了严峻挑战。研究作物生长季气候变化特征,解析其对作物生产的影响机制,对气候变化背景下稳定作物生产提供理论支撑。棉花作为我国重要的经济作物和战略物资,其生长过程受气候变化影响较大,但是系统性分析气候变化对我国棉花生产的影响研究却鲜有报道。本研究利用中国三大棉区棉花生长季的气象数据、物候期数据以及产量数据,通过运用线性回归、作物模型中的算法及建立多元回归模型等方法,研究了温度变化和品种更替对我国棉花物候期的影响,不同气候资源波动对棉花产量的影响。主要结论如下:1.气候变化背景下,我国植棉区水热资源时空变化明显。总体来看,我国主要棉区棉花生长季热量资源整体呈现上升的趋势,主要包括平均温度,＞0℃积温、最低温度及生长度日（GDD）;相反,太阳辐射量总体呈下降趋势,降低的站点达到87.53%;棉花生长的全生育期和花期前后,高温度日（HDD）和最高温度增加趋势最为明显的地区主要在南疆亚区的东、北部,河西走廊西部,黄河流域的特早熟亚区西北部及长江下游大部;降雨量呈现向西北偏移的趋势,其中降雨量下降趋势最为明显的地区主要分布在长江上游亚区及黄河流域的华北平原亚区、黄土高原亚区、特早熟亚区一带,北疆亚区降雨量增加趋势最为明显。2.气候变暖加速作物生育进程,品种更替使其加速稍有延缓。气候变化背景下,我国主要植棉区棉花物候期发生了显著的变化。棉花播种、出苗、现蕾、开花和吐絮期普遍提前,而收获期却明显延迟39.3%,说明生殖生长阶段延长。仅考虑温度的影响,棉花的出苗、现蕾、开花、吐絮和收获期分别提前了 1.93、2.83、0.76、1.93和2.94天/十年,所以棉花出苗-现蕾、现蕾-开花、开花-吐絮、吐絮-收获及全生育期的长度缩短了。相反,在仅考虑品种更替的影响下,棉花的出苗、现蕾及收获期分别延迟3.65、7.08和7.34天/十年,因此棉花出苗-现蕾、吐絮-收获及全生育期长度延长,平均分别延长5.13、11.61和9.93天/十年;品种更替可以弥补了部分由于温度上升给棉花物候期带来的不利影响。3.棉花产量稳定性面临着较大的威胁,出现较大的产量波动和产量停滞。我国大多数省份棉花产量呈非线性变化,且呈上升趋势,其中西北内陆棉区棉花产量波动较大。综合考虑平均温度、降雨量和太阳辐射三个因素分析来看,气候变化促进了黄河流域棉区棉花的生产,产量增加了 9.51%,相反却降低了长江流域和西北内陆棉区的棉花产量,分别降低了 6.77%、0.45%。不同棉区的植棉省份棉花产量变化受到不同要素资源主导作用而呈现出一定的区域差异,平均温度增加促进黄河流域棉花产量增加了 2.82%,降雨是长江流域棉花产量的主要驱动力,降雨量增加使棉花产量减少了 3.92%,而太阳辐射增加使西北内陆棉区的棉花产量降低了 3.47%。气候变化可以解释黄河流域、长江流域和西北内陆棉区棉花产量变异的80.5%、82.8%和69.25%。综上,气候变化导致我国植棉区水热资源变化,棉花的生长发育进程受到影响,从而造成棉花产量波动;棉花物候期可以通过改变播期调整和品种更替进行调整;长江流域应调整棉花的种植方式、栽培制度等,优化棉花冠层结构,提高植株的光合能力,此外,西北内陆与黄河流域棉花生产上注意避免高温风险,合理灌溉。