位于半湿润-半干旱过渡带的华北平原，自1970年代以来，粮食生产形势发生了巨大变化，由“南粮北调”的调入地，变成了“北粮南调”的输出地。以居于华北平原北部的河北省泊头市为例，粮食单产从1949年到2005年增产843%，达每公顷4784 公斤; 在位于华北平原南方的怀远，从1980年到2004年，单产增产1.26%，达每公顷5685公斤。

　　粮食单产的增加，伴随着作物耗水相应增加。据估计，从1960s至1990s，小麦生长季耗水增量达130mm，玉米耗水增量为90mm，冬小麦-夏玉米一年两熟轮作体系的年耗水量从约700mm增加到目前将近1000mm。黄淮平原南缘年降水量与此耗水量基本相当，而华北平原北部降水在500-600mm左右，灌溉需求极大。因此华北平原大部分地区地表水难以保障一年两熟耕作制度的用水需求，农田灌溉依靠抽取大量地下水维持，导致地下水位持续下降，产生了一系列环境问题。水已成为华北平原农业发展的关键限制因素。在过去的50年里，华北平原降水呈下降趋势（-3.0 mm/年），温度呈上升趋势（+0.02度/年）。粮食生产与水资源的矛盾在未来气候变化情景下是否会加剧？粮食产量对未来气候变化到底如何响应？这些问题已成为，还将成为国家粮食安全和水安全决策长期关注的焦点。