玉米是我国重要的粮食作物。玉米生育期内水分亏盈状况一直是影响玉米产量的主要因素。随着全球气候变化,我国降水时空分配不均、年际间波动大,旱涝灾害频繁发生,玉米粮食安全已受到严重威胁。虽然各类旱涝指数的建立与应用极大地丰富了农业气象服务的内容,但针对具体作物的旱涝指标仍相当缺乏。本文在理论分析基础上,依据产量损失具有阶段性累积的特征,构建了一个基于产量损失的玉米水分适宜指数(Specified Water Suitability Index for Maize,SWSIM),并利用东北地区(黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古东四盟)1960~2017年106个站点的逐日地面气象观测数据和34个站点的1992~2016年玉米单产数据,阐述了SWSIM中各生育阶段减产率的参数化方案。具体研究结论如下:1.提出了针对具体作物水分适宜指数构造的一般方法。本文基于作物产量损失具有阶段性累积的特点,以连乘方式进行逐阶段修正,构建了一个结合作物生育期内水分亏盈和产量损失的指数,并利用东北地区玉米单产数据,确定了SWSIM在玉米各生育阶段具体的减产率参数,为作物旱涝指数的构建提供了方法论的参考。2.本文利用气象灾害年鉴资料和产量数据对SWSIM在东北地区的指示能力进行效果验证。与作物水分亏缺指数相比,构建的SWSIM能够更准确地捕获历史典型旱涝年,指示干旱年玉米受灾范围的能力更佳。玉米水分适宜指数对降水、温度和风速的变化响应显著,在玉米生育前期,降水因子是制约玉米营养生长的关键气象要素;在拔节至抽雄期,辽宁省西北部、吉林省西部、黑龙江省西南部和内蒙古东盟降水因子仍是玉米营养生长和生殖生长的关键气象要素,而在辽宁省大部分地区和黑龙江省西北部温度因子则是影响产量形成的关键气象要素;在玉米生育后期,降水对玉米产量形成的作用减弱,温度条件更有利于玉米籽粒灌浆,从而保障玉米产量。玉米水分适宜指数可以作为东北地区旱涝灾害的评价指标,进而评估未来玉米生育期内水分适宜状况。3.本文利用CMIP5全球气候模式数据计算2020~2099年各地区玉米水分适宜指数。未来21世纪全区平均的SWSIM未发现明显的长期趋势,但存在显著的年代际波动,东北北部地区水分适宜性优于南部地区。在3种排放情景下,RCP4.5情景下的SWSIM最高,RCP2.6情景下次之,RCP8.5情景下最低。随着气温显著升高,玉米不同生育阶段以及总生育期的需水量均有所增加,其中在RCP8.5情景辽宁省和吉林省南部玉米需水增量最大。虽然玉米需水量相比于基准时段(1980~2005年)有所增加,但未来降水量的增加部分弥补了气温升高导致玉米需水量的增加,使得未来东北地区玉米生育期内水分适宜性以及玉米产量并未呈现显著的下降趋势。总而言之,本文构建的玉米水分适宜指数能够反映水分亏盈对玉米产量的影响,在东北地区的适用性评估方面也取得较好验证结果,为具体作物旱涝指标的构建提供参考。