农业旱灾风险管理可有效提高人类应对旱灾的能力，减少粮食产量损失。作物旱灾损失成因机理研究是实现农业旱灾风险管理的基础和核心，但由于受旱条件下作物生理生长过程中存在着大量不确定性，作物受旱胁迫响应机制非常复杂，其相关定量评估方法和途径一直以来都是自然灾害学界的前沿和难点。淮北平原是我国重要的商品粮生产基地，频繁发生的农业旱灾严重威胁该地区粮食安全和社会稳定。本研究针对当前作物受旱胁迫响应机制及定量评估研究中亟待解决的科学问题，结合在淮北平原地区进行的作物受旱试验，开展基于试验的作物受旱胁迫响应机制及定量评估理论方法和实证应用研究，主要研究工作及成果如下：
　　(1)淮北平原地区冬小麦和夏大豆受旱胁迫试验
　　在农业旱灾频发的重要粮食产区——安徽省淮北平原地区进行了一季冬小麦蒸渗仪受旱试验和两季夏大豆盆栽受旱试验，为结合受旱条件下实际作物生理生长过程开展作物受旱胁迫响应机制及定量评估研究提供基础资料和观测数据。
　　(2)作物生理生长过程对受旱胁迫的定量响应分析
　　分别对不同受旱胁迫下淮北平原冬小麦和夏大豆受旱当期和受旱后期各生育阶段的蒸发蒸腾量、植株地上部生物积累量和产量构成要素进行了定量响应分析；建立了大豆收获时地上部生物量和籽粒产量之间、受旱当期和受旱后期各阶段蒸发蒸腾量和地上部生物积累量之间的线性函数。作物某一生育阶段受旱不仅影响该阶段的生理生长，且会产生累积效应，将这种胁迫影响传递到之后的生育阶段；前期受旱不严重，后期复水可使作物生理生长机能基本恢复正常；受旱直接影响大豆当期蒸发蒸腾，并通过植株生理生长机制传递影响当期的地上部物质积累；大豆某一阶段受旱对当期及之后阶段蒸发蒸腾和地上部生长造成的影响之间具有一定的相关性，但距受旱越远阶段的相关性越弱；大豆某一阶段蒸发蒸腾量和地上部生物积累量之间的线性函数与其在该阶段之前的受旱情况密切相关。
　　(3)多生育阶段受旱胁迫下作物蒸发蒸腾量的估算
　　构建了多生育阶段受旱胁迫下作物蒸发蒸腾量的估算方法，并结合淮北平原冬小麦受旱试验，在双作物系数法估算无受旱胁迫下小麦蒸发蒸腾量的基础上，采用遗传算法对基础作物系数Kcbini、Kcbmid、Kcbend和作物系数上限Kcmax进行了率定，之后对受旱胁迫下小麦蒸发蒸腾量进行了估算。优化得到的淮北平原冬小麦Kcbini、Kcbmid、Kcbend和Kcmax分别为0.32、1.38、0.33和1.39；以优化作物系数分别估算无受旱胁迫下和5种受旱胁迫下的小麦各生育阶段蒸发蒸腾量，结果均比直接采用FAO-56推荐作物系数更接近实测值，估算精度显著提高，但受旱胁迫下的估算结果总体上稍高于实测值，估算效果没有无受旱胁迫下的好；以优化作物系数计算得到的不同受旱条件下土壤水分胁迫系数与实测小麦蒸发蒸腾量具有较强的一致性；本研究中受旱胁迫下作物蒸发蒸腾量估算方法合理可靠。
　　(4)基于灾害损失曲线的作物旱灾敏感性定量评估
　　提出了作物旱灾敏感性的基本内涵和定量评估方法，并结合淮北平原夏大豆受旱试验，从单阶段受旱对当期植株地上部生长和籽粒产量形成影响两个角度构建了大豆各生育阶段的旱灾敏感性曲线，比较了大豆不同阶段的旱灾敏感性大小。基于S型灾损曲线的作物旱灾敏感性函数可准确描述作物生长因旱损失量随某一阶段内水分亏缺强度变化的定量关系，具有成因机理；从受旱胁迫影响植株地上部生长角度看，在干旱致灾因子强度较低时，大豆4个阶段的旱灾敏感性从高到低的顺序为花荚期、鼓粒期、分枝期和苗期；在强度较高时，敏感性从高到低的顺序为鼓粒期、花荚期、分枝期和苗期；从受旱胁迫影响籽粒形成角度看，当水分亏缺较轻微时，大豆籽粒形成对它发生在苗期最为敏感，但当亏缺较为严重时，籽粒形成对它发生在花荚期的敏感程度更高；严格控制苗期的水分亏缺强度，保证生殖生长阶段特别是开花结荚期的充分供水，是保证大豆高产稳产的关键。
　　(5)基于作物生理生长过程的灌溉方案多层次优选
　　构建了考虑作物生理生长过程的灌溉方案多层次优选体系，提出了灰色熵权法和灰色关联投影寻踪模型用以确定评价指标权重，并结合淮北平原夏大豆受旱试验，根据计算得到的大豆各备选灌溉方案和理想灌溉方案之间的综合灰色关联度，分别从不同角度对各备选方案进行了评估和优选。在应用熵权法或投影寻踪模型确定指标权重时，采用实际研究对象序列计算相应的信息熵值或一维投影值更直接有效；根据作物耗水量-作物生长过程-作物水分利用效率综合优选体系中各备选方案和理想方案之间灰色关联度值从大到小的排序结果可知，相对最优的方案是在大豆分枝期实施严重亏缺灌溉，且该方案的优势显著，而最不利的方案是在花荚期实施严重亏缺灌溉；在大豆营养生长阶段实施亏缺灌溉的方案比在生殖生长阶段实施的方案相对较优，全生育期实施充分灌溉是一个相对适中的方案。