全球气候变化异常导致旱涝急转事件频发，中国的水安全和粮食安全遭受着严重威胁，特别是抗旱排涝标准相对较低的种植区产量会受到严重影响。水稻是我国主要粮食作物，约占全国粮食总产量的42%，稻田面积占全国粮食作物的29%。水稻生长与土壤水分含量关系密切，土壤水分供应不足（旱）或水分含量过多（涝）均会造成减产。旱涝急转胁迫不等于单一旱涝胁迫的简单加和，探索水稻产量对旱涝急转的响应特征与机理，对于制定合理减灾措施具有重要的现实意义。
　　本文依托国家自然基金重点项目“旱涝急转发生机理与减灾方法研究（51339004）”，以淮北平原水稻种植区为试验对象，于2016~2018年在淮委水科院新马桥农水试验站（117o22’E，33o09’N）开展了水稻旱涝急转胁迫试验，试验以常规灌溉条件为对照，设置了3种不同旱、涝胁迫处理。分析了不同程度、不同持续时间的单一干旱、单一洪涝、旱涝急转胁迫对水稻产量及产量构成的影响；探讨了旱涝急转不同旱涝组合条件下，水稻干物质积累与分配的变化特征；构建了旱涝急转下水稻光合生产与干物质积累模型，并基于试验观测资料对模型进行验证。得到以下研究结果：
　　（1）研究了旱涝急转条件下水稻的减产特征，揭示了水稻后期淹涝胁迫与前期干旱胁迫对产量影响的交互作用。
　　水稻后期淹涝胁迫对前期干旱胁迫存在一定的协同减产作用，而前期干旱胁迫对后期淹涝胁迫存在一定的减灾拮抗作用。整体来说，前期干旱胁迫与后期淹涝胁迫对水稻产量的影响存在复杂的相互作用与相互影响机制。趋势图预测结果表明：对产量影响最小的旱涝胁迫组合是前期干旱胁迫为持续时间不是太短的轻、中旱胁迫与后期淹涝时间不是太长的轻、中涝胁迫组合，不是单一旱、涝胁迫条件下对产量影响最小胁迫的简单叠加；与正常组对比，旱涝急转胁迫减少了水稻产量，2016年平均减产12.98%，2017年平均减产29.94%，2018年平均减产39.27%，其中重旱重涝胁迫对水稻产量最为不利，并且从产量构成来看每穗粒数和总粒数的减少是产量减少的主要原因；与单一旱胁迫相比，后期涝胁迫削减了干旱胁迫条件下的产量，主要是总粒数的减少，表明了后期淹涝对前期干旱胁迫条件下的水稻产量存在一定的叠加损伤效应，表现出协同作用；与单一涝胁迫相比，前期旱胁迫通过提高每穗粒数，总粒数和结实率补偿了后期淹涝期的产量损失，表明前期干旱对淹涝胁迫下的水稻产量存在一定的补偿效应，表现出拮抗作用。并且长期轻旱胁迫条件（DFAA3）每桶穗数、每穗粒数、总粒数、千粒质量和结实率均有提高。
　　（2）探讨了旱涝急转条件下水稻总干物质及各器官干物质积累变化特征，揭示了水稻前期干旱和后期淹涝胁迫对干物质分配以及收获指数交互影响规律。
　　与正常组相比，2016~2018年9个旱涝急转胁迫处理平均减少水稻总干物质量21.88%，减少范围为10.86%（DFAA2）~37.78%（DFAA7），其中DFAA7在涝期结束至复水期结束阶段，减少率超过50%。与单一旱、涝组对比，旱、涝胁迫共同削减了总干物质量，与单旱组相比，后期持续时间长的重涝对前期受旱条件下的总干物质影响最大；与单涝组相比，前期重旱或前期旱+后期完全淹涝对总干物质影响最为严重。旱涝急转减少了植株根、茎、叶、穗各器官干物质量。与正常组相比，各组成部分平均损伤率：穗（43.58%）>茎（17.63%）>根（5.28%）>叶（1.31%）。与单旱组对比，后期淹涝主要减少了穗重（DFAA1~9平均减少率39.58%）；与单涝组对比，前期受旱条件下茎重（DFAA1~9平均减少率21.46%）和穗重（DFAA1~9平均减少率19.61%）均有减少。从干物质分配的角度来看，旱涝急转胁迫下各器官竞争用水，植株在不同旱涝时期采取了不同的用水策略。与正常组相比，旱涝急转组旱期总干物质更多的分配给根系，促进根毛的生长发育，保证矿物营养与水分供应；涝期除叶片分配指数略高于正常，其他器官的分配均呈下降趋势；复水期至收获期茎、叶开始补偿生长；穗分配指数在不同时期均小于正常组。旱涝急转组收获指数低于正常组，介于单旱组与单涝组之间，说明旱涝急转前期干旱可以提高干物质转化籽粒效率，同时减少受涝期间植株的冗余生长，据此推测前期干旱对后期淹涝具有产量补偿作用的可能机制。
　　（3）建立了气孔导度斜率与CO2饱和点及边际水分利用效率商的关系模型，即光温效应系数k的表达式，以及旱涝急转前期干旱胁迫下相对边际水分利用率与受旱程度及时间的数值关系。
　　将气孔调控最优化理论引入模型，由于气孔导度斜率g1在开花前、开花后对光热的反应不同，建立了气孔导度斜率与CO2饱和点和边际水分利用效率商之间的关系（即光温效应系数k的表达式）。模型中为了模拟旱涝胁迫对干物质量的影响，将旱、涝程度与持续时间分为四个维度，认为旱、涝程度具有时间上的累积效应。尝试建立旱涝急转前期干旱胁迫的相对边际水分利用率与受旱程度及时间二维变量的数值关系，以及后期淹涝胁迫的根系相对吸水量与受涝程度及时间二维变量的数值关系。据 此建立了旱涝急转下光合生产与干物质积累模型，经验证，模型模拟结果与实测值吻合较好（各阶段模型相对误差均在10%~15%之间）。
　　（4）构建了旱涝急转胁迫条件的水稻光合生产与干物质积累模型，分析了旱、涝胁迫对干物质积累的交互作用并进行产量预测。
　　将旱涝急转下干物质生产过程分解为旱期、涝期、复水期，旱期基于气孔最优时的光合同化模型、涝期耦合根系吸水模型、复水期考虑旱涝后效应影响因子，建立了旱涝急转下水稻光合生产与干物质积累模型，基于模型分析了旱、涝胁迫交互作用对干物质积累的影响，得到旱、涝当期削减了干物质量，并且涝期结束时总干物质量（130.44g）甚至低于旱期结束时的总干物质量（137.56g），复水期受到前期旱涝急转胁迫作用相比正常组减少率超过50%，说明前期干旱和后期淹涝共同削减了涝期、复水期总干物质。计算旱涝急转组收获期总干物质以及穗重，得到DFAA6穗重（包括实粒重、秕粒重、穗部小枝梗重）最大，DFAA3,4,7相对于正常组减少最多，其中DFAA7削减最为严重，与第二章产量（实粒重）结果一致。进一步分析得到产量的形成与旱、涝交互作用对干物质积累的影响有关。