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气候变化导致降水异常，造成干旱灾害的强度增大、频次增加。玉米对干旱影响与适应的研究较多，但对不同持续干旱时期和复水过程特征及其对玉米垂直分布的影响研究甚少。本研究利用大型遮雨棚，以东北春玉米为材料进行了模拟降水试验，设计了五个水分处理:对照、拔节至抽雄、拔节至开花、抽雄至乳熟、吐丝至乳熟五个持续期干旱和随后的复水处理。 结果表明:(1)玉米在拔节后遭受不同持续期的严重干旱胁迫后，对果穗叶以下的叶绿素和氮素营养水平造成了严重影响，说明加速了早衰，应在实践生产中应加强下部叶片抗旱的培育。(2)干旱提升了下部叶片的卷曲度，并且使其部分茎叶夹角降低，下部叶片对水分亏缺具有较强的敏感性。各个处理下茎叶夹角整体趋势较为一致，不受环境的影响（干旱和复水），可作为选育优良品质株型的主要性状。(3)氮素多偏于在冠层上部分布，而叶绿素偏于在中下部分布。结果还表明，较前的持续干旱处理明显降低了冠层垂直梯度分布上的叶绿素和氮素含量的最大值水平。(4)前期的阶段性干旱增加了叶片氮素含量对其叶绿素水平变化的敏感性，也就是植株在经历干旱后叶片叶绿素保持或增加和氮素的投资更加紧密，因此叶绿素和氮素影响相互关系的变化可作为阶段性干旱的一个重要指示性指标。(5)干旱能够直接影响表观量子效率，在弱光下的光合能力与土壤湿度关系紧密。对玉米光合生理性状、叶片形态指标等的相互关系及水分处理影响的主成分分析表明，可较好的指示玉米叶片对干旱和复水的响应，及其与干旱致衰程度（从顶部到下部，叶龄逐渐加大）的交互作用。(6)不同干旱期对产量构成的影响不一，拔节期至吐丝期间控水(T3)与抽雄期至乳熟期间控水(T4)相比，穗长、秃尖长、轴重分别下降21.17％，51.02％和27.85％。灰色关联分析表明，叶片卷曲度、光合值、叶向、株高、衰老指数等于产量间的关联度较高。 本研究较好地指示了玉米叶片光合生理性状、叶片形态指标等的相互关系及其对干旱和复水的响应特征，以及与干旱致衰程度的交互作用。该模拟实验研究结果增进了人们对阶段性干旱发生和复水过程及其影响的理解，可为干旱气象管理、节水抗旱栽培乃至品种选育提供理论和技术依据。