干旱是世界范围内限制作物生长发育及产量形成的最主要因素。提高对作物干旱发生发展的辨识及受旱程度的评估能力,对采取科学的防旱抗旱措施,保障粮食安全具有重要意义。现有作物干旱研究主要集中在影响评估方面,且以定性分析为主、定量评价较少,对干旱发生发展过程认识不足。本研究以夏玉米为例,于2014年开展了夏玉米三叶期开始的6个初始土壤水分梯度的持续干旱实验,考察了不同持续干旱过程中土壤水分的变化规律及其对夏玉米植株水分状况(茎、叶含水率)、叶片气体交换(净光合速率Pn,蒸腾速率Tr和气孔导度Gs)、形态特征(叶面积,株高)、生物量(根、茎、叶和总干重)、干物质分配(根冠比,叶茎比)、发育期、产量形成以及叶片性状(叶面积,叶含水量,叶干重,叶片数)权衡生长的影响,明确了夏玉米对土壤水分的响应规律,揭示了夏玉米干旱发生发展过程,提出了干旱强度与干旱程度的定量表达,实现了夏玉米受旱程度的分级评价。主要结论如下:(1)夏玉米植株水分状况和叶片气体交换参数主要受当前土壤水分亏缺即干旱强度的影响,而夏玉米形态特征和生物量主要受累积水分亏缺即干旱程度的影响。(2)采用正态总体统计容忍限方法确定了引起夏玉米苗期茎、叶含水率、蒸腾速率、光合速率、气孔导度和叶面积发生显著性变化的临界土壤相对湿度(0～30cm)分别为72%、65%、62%、60%、58%和 46%。(3)阐明了夏玉米干旱发生发展过程:土壤水分不足会直接影响茎含水率,并通过茎含水率间接影响叶含水率,叶含水率会直接影响叶片的光合作用和叶面积扩张,其影响在植株个体水平上表现为叶面积的改变,而叶面积的大小会影响植株蒸腾作用以及辐射能的吸收,进而影响夏玉米的干物质积累。(4)提出了基于作物水分胁迫系数的干旱强度的定量表达。干旱强度与植株水分和叶片气体交换参数呈显著线性关系,且叶片气体交换较植株水分对干旱的敏感程度大,其中Gs>Tr>Pn、茎含水率>叶含水率。(5)考虑干旱强度随干旱持续时间的累积影响,提出了干旱程度的定量表达。采用阈值指标分类分析法(TITAN),集合夏玉米形态特征(叶面积,株高)和生物量(茎干重、叶干重和总干重)对干旱程度的响应规律,将夏玉米受旱程度划分为无旱、轻旱、中旱和重旱4个等级。(6)干旱会影响夏玉米根、茎、叶的相关生长以及叶片性状(叶面积,叶含水量,叶干重和叶片数)的权衡生长,体现了夏玉米对干旱的适应性。随着干旱程度的增加,夏玉米优先根系生长,其次是叶片,然后是茎。夏玉米会通过降低叶片含水量和叶面积来抑制叶片代谢活性和水分散失,降低生长速率,减少生长消耗以维持生存,反映出随着受旱程度加剧,夏玉米会采取降低生长速率,增加资源贮存以提高其生存能力的适应对策。