中国西北地区横跨青藏高原与黄土高原，包括陕西、甘肃、青海、新疆、宁夏、内蒙的部分地区，既有干旱半干旱区、半湿润偏旱区，也有阴湿高寒区，属于气候变化敏感区。近半个世纪以来，西北地区气候经历了高温、干旱、暖冬等一系列变化，对粮食和食品安全产生了重大影响。针对气候变暖对西北半干旱区作物生产带来的严重的挑战，选择豌豆-春小麦-马铃薯典型轮作系统为研究对象，开展气候变暖对豌豆-春小麦-马铃薯轮作系统的影响研究。试验基地设在宁夏固原农业气象试验站，属于典型的半干旱雨养农业区。根据计划任务书的要求，2011-2015年度采用FACE与增温试验，开展增温与CO2浓度升高对豌豆-小麦-马铃薯轮作系统作物生理生态、生长发育，土壤水分、养分的影响研究。研究发现（1）CO2浓度升高，作物各器官生物量增加，增加的同化碳向根系分配，作物根茎比增加。CO2浓度升高将加强植物碳代谢，降低氮代谢，可适度增加作物产量，但影响作物水分利用效率。（2）温度升高1.40C，豌豆全生育期天数减少10天，产量降低11.1%；温度升高2.20C，豌豆全生育期天数减少17天，产量降低17.5%。日均温度升高可以显著减少豌豆的水分利用效率。日均温度升高1.4-2.2℃，水分利用效率减少1.3-2.3 kg/hm2 mm，下降18.8-33.3%。（3）增温 0.6–1.4ºC，冬小麦水分利用效率有明显的增加趋势。但是当温度升高到1.4ºC，作物水分利用效率出现下降，增加温度1.4-2.2 ºC，水分利用效率下降0.25 kg/hm2 mm。（4）增温0.5-1.5℃时,马铃薯水分利用效率呈明显增加趋势。但是当增温超过1.5℃时,水分利用效率出现了显著的下降趋势。（5）增温0.5-2.00C，导致雨养区豌豆-春小麦-马铃薯轮作系统作物全生育期天数缩短11-42d，产量降低3.2-9.4%。增温0.5-2.00C，豌豆-春小麦-马铃薯轮作系统作物水分利用效率下降3.0-12.4%。（6）气候变暖对作物品质产生明显影响。随着温度升高，马铃薯块茎中干物质和淀粉呈明显的增加趋势,粗蛋白质和还原糖呈明显的减少趋势,维生素C呈先增加后减少趋势。随着温度升高，豌豆淀粉、蛋白质、碳水化合物、灰分、能量等物质含量呈明显的增加趋势。在国内外学术期刊发表论文5篇，资助出版学术专著2部，获省级科技进步二等奖2项，国家科技进步二等奖1项。