作物生产应对气候变化的长远战略,不仅包括降低气候变化对产量影响的适应策略,也包括控制温室气体排放,减缓气候变化速率和幅度的低碳策略。本文利用统计数据、调研数据及田间试验,明确了气候变化背景下华北平原冬小麦-夏玉米主要生育期水热资源时空变化及物候期时空变化,评价了未来冬小麦-夏玉米生产的风险,分析了华北平原作物生产碳足迹,并从优化农作措施角度评价了冬小麦-夏玉米的高产低碳技术,为气候变化背景下华北平原冬小麦-夏玉米生产提出高产低碳策略。主要结论如下：(1)气候变化背景下,水热时空变化明显。利用历史气象数据和生育期数据,分析冬小麦-夏玉米主要生育期水热资源时空变化。华北平原冬小麦各生育期GDD均呈增加趋势；营养生长期HDD呈增加趋势；生殖生长期及全生育期HDD呈西南与东北增加,中部减少趋势；各生育期降水量均呈增加趋势,降水量倾向率为7.74mm10a-1。夏玉米营养生长期GDD呈南部增加,北部减少趋势,生殖生长期及全生育期GDD呈南部减少,北部增加趋势；夏玉米各生育期HDD呈北部增加,南部减少的趋势；夏玉米各生育期降水量呈东北减少,西南增加趋势。(2)气候变暖加速作物生育进程,品种更替延缓加速。利用历史气象数据、生育期数据及田间品种试验,分析了气候变化与品种更替对物候期的影响。华北平原冬小麦播种期呈北部推迟,南部提前的趋势,返青期、抽穗期和成熟期均呈提前的趋势；华北平原70.00%站点的冬小麦营养生长期、83.33%站点的冬小麦全生育期长度呈缩短趋势,但86.67%站点的冬小麦生殖生长期长度呈延长趋势；华北平原夏玉米开花期呈提前趋势,成熟期呈推迟趋势；66.67%站点的夏玉米营养生长期呈缩短趋势,92.59%站点的夏玉米生殖生长期与77.78%站点的夏玉米全生育期呈延长趋势；降水量与平均温度均与生长阶段长度相关,品种更替延长了生育期。(3)气候变暖背景下,华北北部减产风险较大。基于最大熵原理,评估了未来华北平原冬小麦-夏玉米的减产风险。结果表明：华北平原未来冬小麦生产高温减产风险表现为中北部高于南部,北部降水量降低风险较大；华北平原未来夏玉米生产高温减产风险表现为北部高于南部,降水量风险空间差异不明显。(4)优化农作措施,降低作物生产碳排放。采用生命周期评价碳足迹方法研究了华北平原作物生产碳足迹构成,并研究了不同施肥水平、灌溉水平、耕作措施对冬小麦-夏玉米产量、GHG排放和碳足迹的影响。华北平原作物生产碳足迹构成中,灌溉用电(30.25%),氮肥(23.07%)及农田N20(19.83%)所占比例较大。冬小麦在农户常规施氮水平的基础上,减少25%的氮肥,GHG排放减少8.6%,产量差异不显著；冬小麦在农户常规灌溉水平基础上,减少33%的灌溉量,GHG降低17.3%,产量差异不显著；本研究中,冬小麦N180、I150、CT,夏玉米N225处理具有较高的产量与较低的碳足迹,为最优农作措施。(5)华北冬小麦-夏玉米生产的高产低碳策略。基于调研数据,分析了冬小麦-夏玉米碳足迹构成。结果表明,冬小麦-夏玉米碳足迹构成中,灌溉用电,氮肥投入以及农田N20排放为主要排放源,因此,通过优化农作措施,在保障粮食产量的基础上,实现节水、节肥以及抑制农田N20排放,是实现冬小麦-夏玉米生产高产低碳的主要策略。