为了避免通过专门的小区受旱试验和统计回归方法获得水分生产函数时出现的较为复杂、费时费力的问题,促进作物水分生产函数的深入研究和应用;同时考虑到避免静态作物水分生产函数敏感性指数的时间和空间变异性,本研究利用CERES-Maize玉米模型来确定夏玉米的水分生产函数。即利用较易获得的常规田间试验数据进行模型校正,然后在校正后的模型上模拟小区分段受旱试验,并以模拟结果推导所需的水分生产函数。为了校准CERES-Maize模型,同时为探究不同生育阶段受旱情形对夏玉米生长发育和产量形成的影响,于2013和2014年在陕西杨凌进行了遮雨棚下夏玉米田间控水试验。试验设置了70和110 mm两个灌溉水平(I1和I2),每个灌溉水平下依次设置了夏玉米苗期干旱(D1)、拔节期干旱(D2)、抽雄期干旱(D3)和灌浆期干旱(D4)等4种受旱情形,由此共形成8个处理,每个处理3个重复,按裂区试验进行田间布置,同时还设置一个全生育期均灌水的对照处理,然后利用试验数据对模型进行了校准与验证,最后根据模型模拟结果推导了考虑多年气象变化的夏玉米水分生产函数。根据本研究的结果,得出如下主要结论:(1)在营养生长前期(拔节前)受旱,一方面会严重影响夏玉米的生长发育,其株高、叶面积、地上部生物量均明显偏低;另一方面也会影响产量的形成,导致果穗发育不全,果穗长和直径偏小,秃尖长度偏大。营养生长阶段受旱还能推迟夏玉米物候期,如在苗期或者拔节期受旱最长可使夏玉米推迟6 d进入抽雄开花期;而生殖生长阶段受旱则能使夏玉米生育期缩短,如在抽雄期或灌浆期受旱能使夏玉米提前2 d左右成熟。夏玉米果穗籽粒行数对水分胁迫不敏感,受旱时段及灌水水平都对其没有显著影响。不同的灌水水平与受旱时段对夏玉米的产量有明显的交互作用,拔节前受旱会使最终产量偏低,且低灌水处理产量低于高灌水处理;在抽雄期受旱会明显减少穗粒数,但在同一灌水水平下产量是最高的;灌浆期受旱不仅明显减小了百粒重并导致减产,而且蒸散量偏大,导致水分利用效率降低。因此,灌水水平较低时,应尽量避免玉米营养生长阶段(出苗和拔节)受旱,以避免大幅减产;灌水水平较高时,可选择在苗期适度亏水,并避免灌浆期受旱,以保证高产。(2)CERES-Maize模型可以较好地模拟水分充足条件下的玉米生长发育及产量形成,物候期、最终产量、粒重、最终地上部生物量的模拟值与观测值的平均绝对相对误差(Absolute relative error,ARE)和相对均方根误差(Relative root mean square error,RRMSE)在6%~8%之间,对地上部生物量、LAI及株高随时间变化趋势的模拟与实测基本吻合,决定系数(R2)和一致性指数(d)分别在0.929~0.982和0.88~0.98之间,同时模型对足水处理土壤水分及累计蒸发蒸腾量的模拟也比较准确。CERES-Maize模型模拟分段受旱情况下夏玉米的生长发育及产量中还存在一定的缺陷,模型无法模拟由分段受旱带来的夏玉米物候期的差异。此外,夏玉米的生长发育、产量指标因受旱发生阶段的不同模拟精度有所不同,模型模拟营养阶段受旱条件下(D1、D2)玉米的生长发育精度较低,同时低估了前期受旱对粒重、生物量及产量的影响,而且模型对玉米营养阶段受旱处理(D1、D2)土壤水分的模拟也有一定的误差。总之,模型基本可以模拟不同受旱条件下夏玉米的生长发育及产量形成,但是在模拟前期受旱(D1、D2)时误差较大应谨慎分析模拟结果。(3)利用1955~2012年的陕西武功县(位于本研究试验地杨凌附近)的历史气象数据来运行CERES-Maize模型,并利用模拟试验结果来求解夏玉米水分生产函数Jensen模型。经过F检验和复相关系数检验,表明多元线性回归具有极显著性,所得结果较好,并且所得作物缺水敏感指数λi遵循前期小,中间大,后期又减小的一般变化规律。而根据两年实测试验数据所得作物缺水敏感指数λi变化规律是前期和后期较大,中间则较小,说明作物缺水敏感指数λi受气候条件影响较大,年际变化大,因此用多年模拟试验所得作物缺水敏感指数λi在一定程度上消除了不同气候条件多其影响,更具普遍适用性,可以用于估算水分亏缺条件下夏玉米的产量,及灌溉用水管理的评价和指导灌溉决策等,同时也说明利用校正的模型模拟试验来推求作物水分生产函数方法可靠。此外,可以将此方法推广应用于不同地区,用少量的田间试验数据来校准模型,然后模拟多年试验来推求作物水分生产函数。