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玉米是我国最大的粮食作物之一,对于保障我国粮食安全和缓解粮食供需矛盾有着非常重要的作用。随着全球气候的恶化和水资源匮乏,玉米的生长发育受到阻碍,严重影响玉米的产量和品质,增加了我国粮食安全的风险。高光谱遥感技术能够快速实时地获取田间作物的生长状况和营养状况以及对产量品质的预报预测,同时可以诊断作物是否遭受到逆境胁迫,为智慧农业的发展提供科学依据和技术支持。本研究以半紧凑型玉米正红505为研究对象,以玉米-大豆带状套作种植模式为依托,在玉米的拔节期、抽雄期和灌浆期设置4个不同的干旱胁迫处理,土壤水分梯度依次为正常对照（NS）75%±5%、轻度胁迫（LS）60%±5%、中度胁迫（MS）45%±5%和重度胁迫（SS）30%±5%,测定各时期的冠层光谱反射率和农学参数（形态特征、光合色素、碳氮参数等）以及成熟期的产量品质等,并综合运用光谱技术、生理生化测试和数学统计分析等技术手段,在确定农学参数与成熟期产量品质的农学关系基础之上,筛选出不同生育时期以及全生育期最佳的农学参数,分析各时期和全生育期光谱数据（光谱面积参量、植被指数和小波分析）与敏感农学参数及产量品质的定量关系,采用线性、非线性回归方法和偏最小二乘（PLS）回归分析建立农学参数和产量品质的光谱估测模型,为玉米生长状况、生理生化代谢和产量品质的快速监测以及田间水分管理提供理论依据。不同生育时期干旱胁迫处理下玉米叶面积指数、叶片含水量、生物量、光合色素含量和叶片碳氮积累量都会逐渐降低,其中总叶绿素含量、类胡萝卜素含量、叶片碳积累量和叶片氮积累量与其他时期相比在拔节期下降幅度最大,分别为89.64%、94.70%、83.28%和82.93%;可溶性糖含量随着干旱胁迫程度的加剧逐渐升高,在抽雄期重度胁迫下增加幅度最大为100.04%,拔节期和灌浆期最大增加幅度为58.85%和31.85%;在抽雄期重度干旱条件下玉米产量和淀粉含量下降幅度最大,分别为34.92%和36.16%,拔节期重度干旱处理对粗脂肪含量的影响最大,减少幅度为23.19%,籽粒粗蛋白含量在干旱处理下会显著增加,抽雄期重度干旱增加的幅度最大为41.64%。干旱胁迫下玉米冠层光谱发射率在可见光区域以及1484～1757 nm和1969～2209 nm区域会升高,在近红外区域则会降低;干旱胁迫程度从正常处理到重度处理,红边位置呈现“蓝移”现象,分别为725 nm、724 nm、724 nm和720 nm,红边幅值也逐渐降低。通过对拔节期、抽雄期、灌浆期和全生育期玉米的农学参数与产量品质进行定量分析,筛选出各时期和全生育期与产量品质相关性最佳的农学参数。本研究在拔节期选择了叶绿素b含量和总叶绿素含量,在抽雄期选择了叶片碳含量和叶片碳积累量,在灌浆期选择了叶片碳积累量和可溶性糖;在全生育期选择了叶面积指数和叶片氮积累量;为实现光谱数据间接估测产量品质奠定基础。采用光谱面积参量、植被指数、优选波段的波段自由组合植被指数和小波函数分别与筛选的农学参数进行相关性分析,除了抽雄期的叶片碳含量与小波函数db4694,1之间存在最好的相关性（r=0.606,p＜0.01）之外,其他农学参数都与波段自由组合的植被指数相关性最好,相关系数总体处于0.8以上,达到极显著水平。利用相关性最好的光谱参数建立农学参数的线性非线性估测模型,拔节期的叶绿素b、总叶绿素含量分别以RVI1635,1511和RVID506,D754建立的二次函数检验效果较好;抽雄期的叶片碳含量、生物量分别以db4649,1和RVID1596,D2012建立的二次函数检验效果较好,叶片碳积累量以RVID1596,D2012所建立的线性方程的检验效果较好;灌浆期的叶片碳积累量、可溶性糖含量分别以RVID558,D402和NDVID779,D589建立的二次函数检验效果较好;全生育期的叶面积指数以RVID743,D734建立的二次函数的检验效果较好,叶片氮积累量以RVI555,537所建立的线性方程的检验效果较好。而基于小波函数的玉米农学参数PLS回归模型拟合精度明显要高于光谱参数的线性模型和二次函数模型,但PLS回归模型包含着大量的光谱波段使模型变得更为复杂。根据“光谱数据—农学参数—产量品质”这一技术路径,将玉米农学参数的光谱监测模型融入农学参数与产量品质的农学模型中,建立基于敏感时期光谱参数的玉米产量品质预测模型。各生育期和全生育期基于光谱参数的产量品质二次函数模型、PLS回归模型的检验精度各有优势;比较发现,灌浆期的比值植被指数RVID558,D402可以对玉米产量和淀粉含量进行准确的预测,抽雄期的小波函数db4691,1可以对粗蛋白含量进行准确的预测,比值植被指数RVID1596,D2012能够对粗脂肪含量进行准确的预测。因此,利用光谱技术能够实现快速、无损地对成熟期玉米产量和品质进行预报预测。