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归一化植被指数的大小可以较好的反映作物的生长状况。当作物遭受水分或养分胁迫时,会使作物叶面积指数、生物量、叶绿素含量和覆盖度等指标的变化,从而对作物群体NDVI产生影响。地上部生物量、叶面积指数(LAI)和叶绿素含量(SPAD)是反映作物生长状况的重要农艺参数,且三者间存在密切的联系。精确估算这些生长指标对作物长势监测、产量估算、氮营养诊断及田间管理有重要意义。本试验于2019年分别在北京市农林科学院通州试验基地(试验1)和中国农业科学院作物科学研究所公主岭试验站(试验2)进行,供试材料均为先玉335(XY335)和郑单958(ZD958),小区均采用随机区组设计。试验1用于分析玉米生长发育状况和产量形成对施氮量的响应特征,试验2用于构建基于冠层光谱的玉米生长指标监测模型。通过获取不同处理冠层光谱数据和地面农学参数,明确不同处理下玉米冠层光谱特征的动态特征,建立玉米叶面积指数、地上部生物量和氮素营养状况的监测和诊断模型,以期为适时、快速、无损获取玉米长势状态和氮素营养状况提供技术支撑。本研究的主要结果如下:1.不同施氮处理下两品种间LAI的动态变化特征均呈先增加后降低的趋势,于吐丝期达到最大值。施氮处理显著提升了玉米吐丝后干物质积累比例,N5处理对ZD958和XY335干物质积累比例分别提升了 10.1%和14.3%。吐丝后干物质转运对籽粒干物质贡献为0～20.2%,XY335品种N1处理的贡献率最大,高达20.2%,ZD958各施氮处理间无显著差异。各施氮处理对两品种的增产效应显著,两品种氮肥利用率在各施肥处理间无差异;两品种间偏生产力和农学效率在各施氮处理间差异显著。2.在不同种植密度和不同施氮处理下两品玉米冠层NDVI变化动态,均呈先增加后降低的单峰变化趋势,施氮处理对两玉米品种测定生育期内NDVI影响达显著水平(p<0.05),NDVI随着施氮量的增加而增大,各施氮处理NDVI与不施氮处理间差异显著。两品种施氮量为N2和N3时,从拔节期到大口期,3个种植密度间NDVI差异显著,D3>D2>D1。3.ZD958和XY335在吐丝期、乳熟期和蜡熟期冠层NDVI与LAI拟合的幂函数模型对LAI的预测效果最佳。在成熟期冠层NDVI与两品种地上部生物量拟合的幂函数模型预测效果最好,在拔节期、吐丝期、乳熟期和蜡熟期两品种NDVI与地上部生物量拟合的估算模型类型不同,但预测效果均较好。在乳熟期和蜡熟期量品种冠层NDVI与SPAD拟合的幂函数模型的预测精度最高,在拔节期和成熟期两品种NDVI与SPAD拟合的模型类型不同,但具有较高的预测精度。4.构建了适宜RNDVI双Logistic动态模型,种植密度为37500株/hm2时,XY335模型精度比ZD958高,郑单958模型的R2为0.632,RMSE为0.149,XY335模型的R2为0.994,RMSE为0.101;种植密度为67500株/hm2时,ZD958模型精度高于XY335,ZD958 模型的 R2 为 0.996,RMSE 为 0.102,XY335 模型的 R2 为 0.983,RMSE 为 0.122。5.在两种植密度下两品种从拔节期到蜡熟期,N0处理氮素亏缺,种植密度为37500株/hm2,ZD958从拔节期到乳熟期,N1处理NNI均略小于1,处于稍微缺氮,N2处理吐丝期到乳熟期NNI>1,氮营养充足。XY335从吐丝期到蜡熟期NNI在N1和N2处理下NNI<1,处于氮素亏缺状态。种植密度为67500株/hm2,XY335从吐丝期到蜡熟期N1处理NNI<1,处于稍微缺氮状态,N3处理NN1>1,氮素营养过量。综上所述,本研究明确了施氮不仅促进玉米生长发育且显著影响玉米冠层光谱NDVI,构建了 NDVI与玉米生长指标间的最优估算模型,通过光谱技术能够实现对玉米生长指标的实时、快速、精确监测,为不同生育时期玉米生长指标监测提供了技术支撑。