【目的】农田防护林是绿洲区改善生态环境、提高农业生产力的重要屏障。然而荒漠绿洲水资源十分有限,林木和农田长期共存可能会引发和加剧农林潜在的用水矛盾,影响棉田环境和棉花生长。但是实时监测耗时费力,因此本研究探讨基于遥感模型估算棉田及防护林的净初级生产力（NPP）、蒸散发（ET）及水分利用效率（WUE）的准确性,明确防护林与棉田水分利用时间变化规律。同时,在卫星遥感影像同期获取无人机影像,并结合相关模型估算距离防护林不同远近处棉田WUE、实时蒸腾耗水量及生物量,明确防护林与棉田水分利用关系及防护林对棉田水分影响范围和影响程度。本研究得出的结论一方面能够验证遥感模型技术在干旱荒漠区估算防护林及农田NPP及WUE的模拟效果和可行性,实现荒漠绿洲区农田防护林和棉田ET及NPP大尺度、长期连续观测;另一方面通过明确绿洲区农田防护林对农田水分利用的影响,也可为更好的调节荒漠绿洲区农林水分供应、实现旱区农业节水高产高效、加强农田防护林经营管理提供科学依据。【方法】2020-2021年在新疆生产建设兵团第八师150团十连开展试验,以农田防护林及其毗邻棉田为研究对象,其中试验棉田长295 m,宽71 m;防护林长295 m,宽15 m。研究首先使用Landsat8系列遥感影像结合气象数据及相关资料,分别通过CASA模型及SEBAL模型模拟估算棉田与防护林带的NPP及ET,通过NPP与ET比值求得棉田与防护林的WUE;同时使用无人机高光谱影像与简单水分利用效率模型相结合,估算防护林与棉田的NPP、ET及WUE;最后分别将卫星遥感与无人机遥感的模拟估算结果与田间同步实测数据进行对比,验证并对比分析卫星遥感和无人机遥感的模拟精度,筛选出精度更高的遥感模型,并用来定量分析农田防护林对棉田的水分利用状况的影响。【主要结果】（1）基于卫星遥感,结合CASA模型和SEBAL模型,估算防护林、棉田净初级生产力(NPPRS)及其蒸散耗水(ETRS),通过NPPRS/ETRS即可得到集于遥感的水分利用效率(WUERS)模型;模型的空间分辨率为15 m、时间分辨率为16 d。利用棉田实测NPPME和ETME对卫星遥感估算NPPRS、ETRS及WUERS验证,发现模拟值与田间实测值存在显著的线性相关关系,其中棉田NPPRS校验结果为R~2为0.78、RMSE为5.48、偏差为5.21;ETRS校验结果为R~2为0.95、RMSE为1.30、偏差为1.32;WUERS校验结果为R~2为0.89、RMSE为0.56、偏差为-0.54。因此,构建的WUE模型测算精度能够满足农田防护林系统林、棉水分利用效率时间尺度的测算研究。（2）采用验证后的模型估算了防护林带与棉田的NPP,从时间尺度来看,实际面积上棉田及防护林耗水与棉花、林木的生长有明显相关性,棉花前期耗水量低于防护林,但随着棉花生长耗水量大于防护林;此外,发现棉田与防护林带的NPP、APAR、NDVI及光能转化率有明显的季节性变化,夏季的NPP、APAR及NDVI明显高于春秋两季,呈先升高后降低的趋势;而光能利用率与NDVI和APAR有明显的关系,呈相同趋势。（3）利用地面实测数据分别对无人机遥感估算的NPP、ET及WUE验证,发现遥感模拟值均与田间实测值存在显著的线性相关关系,其中,NPP的校验结果为R~2为0.94、RMSE为2.08、偏差为0.69;ET校验结果为R~2为0.93、RMSE为0.73、偏差为0.36;WUE校验结果为R~2为0.97、RMSE为0.31、偏差为-0.30。校验结果表明,与卫星遥感模拟值相比,无人机影像与简单水分利用效率模型结合模拟的作物水分利用效率、蒸腾耗水精度更高。（4）从整个生育期空间尺度来看,不同距离棉田的ETc有明显的梯度,农田防护林与毗邻棉田在0.1H～1H区域内存在水分竞争,大于1H时防护林对棉田的水分胁迫效应开始减弱,且整个生育期不同距离棉田总蒸腾耗水量表现为3H＞2H＞1H＞0.5H＞0.1H;同时,不同距离棉田及防护林的蒸腾耗水均呈先上升后下降趋势。（5）采用精度更高的简单水分利用效率模型估测不同距离棉田的棉花水分利用效率发现,防护林对棉田有明显的影响,但大于1H防护林对棉田的生长状况基本不影响;此外,防护林与棉田的水分利用效率均有先上升后下降的趋势,8月棉田的水分利用效率最高达防护林1.91倍。【结论】基于卫星遥感及无人机遥感分别估算林、棉的WUE,发现卫星遥感估测值和无人机烟感估测值与田间实测值的偏差分别为0.54、0.30,二者均能够满足田块尺度的估算要求,但无人机遥感估算精度更高（无人机R~2为0.97,卫星R~2为0.89）。林、棉的NPP、ET及WUE均有明显的先上升后下降趋势,三者与防护林与棉花的生育期有明显的相关性。不同距离棉田的WUE及生物量均表现为3H＞2H＞1H＞0.5H＞0.1H,不同距离棉田的ET表现为3H＞2H＞1H＞0.5H＞0.1H。