玉米是世界上种植最广泛的粮食作物之一，是我国极为重要的粮食、饲料、经济兼用作物。干旱作为全球最为常见的自然灾害之一，已经对我国的玉米生产造成了严重影响。本研究基于2013年固城生态与农业气象试验站的水分控制试验资料以及2004－2011年锦州农田生态系统野外观测站的春玉米大田试验资料、涡度相关资料和相应的MODIS遥感数据资料，从叶片至个体尺度研究了玉米七叶期以来干旱发生发展过程中光合生理生态指标的动态变化，并从生态尺度出发，分析了玉米水分动态变化及其对生态系统总初级生产力(GPP)的影响，发展了反映玉米水分胁迫程度的作物水分亏缺指数(CWDI)模型。主要结论如下：(1)玉米七叶期以来干旱发生发展过程模拟试验表明，在水分控制半个月后即出现土壤干旱，30天后出现土壤中旱或重旱，而40天后会有土壤特旱现象发生；玉米生物量及光合生理生态特征也发生相应变化，即玉米叶片的叶绿素含量、净光合速率Pn、气孔导度Gs、蒸腾速率Tr和生物量均随土壤水分的减小而减小，而胞间CO2浓度Ci在土壤干旱前期随土壤水分的减小而减小，在土壤干旱程度较大的灌浆期和乳熟期则有增加的趋势。(2) Pn在玉米所有生育期和不同水分梯度下均对水分变化的响应最敏感，Tr和Gs对水分变化的敏感性不如Pn。Ci在玉米干旱发生发展的前期(七叶末期和拔节期)与土壤水分间的相关性较好，随着土壤干旱程度加剧，敏感性降低，而生物量和叶绿素含量对水分胁迫的响应主要体现在干旱发生发展后期(灌浆期和乳熟期)。(3)虽然春玉米每年种植的品种和播种日期不同，但是出苗至成熟期的天数却相差不大，在±2d之内。春玉米植株地上部分含水率和叶片含水率均存在“饱和”现象，在拔节期前后达到临界值(约90%)。逐年和多年的生物量数据均表明，玉米植株地上部分含水率与生育期进程关系密切，与出苗后日数呈显著二次曲线关系；玉米叶片含水率不仅与生育期进程有关，还与植株不同器官的水分分配有关，能在一定程度上反映春玉米是否发生水分胁迫。(4)春玉米生态系统的GPP能在一定程度上反映玉米农田生态系统的水分状况，不同生育期的GPP与冠层含水率存在一定的二次曲线关系，尤其是在拔节期、抽雄期和乳熟期等水分关键期拟合效果较好。(5)水分亏缺指数WDI、土壤水分胁迫指数SWSI和作物水分亏缺指数CWDI均能进行长时期、大范围的作物干旱动态模拟，但CWDI剔除了土壤水分胁迫的干扰，能更真实地反映作物水分亏缺程度。同时，CWDI与GPP间存在显著的负相关，春玉米受水分胁迫程度越严重，春玉米生态系统的固碳能力越差。