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水稻是我国主要的粮食作物之一,提高水稻产量,可以改善国民生活水平,为粮食安全提供保障。氮肥是影响作物生产的重要因素之一,氮肥使用对作物的产量与品质有很大的影响。为了提高水稻产量,常常过量施用氮肥,致使环境遭到严重破坏,因此合理施肥已经变得很有必要。科学施肥是解决这个问题的一条重要途径,有利于提高氮肥利用率,使粮食增产,同时减少对环境的污染。高光谱遥感技术获取作物信息时,具有快速、准确、实时、无损的特点。因此,在农业生产中,可以使用高光谱技术监测水稻氮素营养状况,进行施肥指导,对精准农业的发展具有重大意义。本文以江西省灌溉试验中心站高田试验基地为研究区,测定水稻的各种农学参数和对应的冠层光谱数据。研究了不同施氮水平下,水稻的光谱响应特征,基于水稻光谱数据提取与叶片氮素和叶片SPAD值相关性高的单波段、“三边”参数和植被指数,构建相关监测模型。主要研究结果如下:1.通过对水稻冠层光谱特征的分析,发现反射率变化存在规律性:可见光区域反射率小,近红外区域反射率大;随着施氮水平的升高,在可见光区域冠层光谱反射率随施氮量的升高而降低,在近红外区域冠层光谱反射率随施氮量的升高而增大。2.对水稻冠层光谱反射率求导后,可以提取“三边”参数。其中红边幅值Dr、红边面积SDr都随施氮水平的增加而增大;红边位置λr随着施氮量的增大而增大,即水稻的红边位置λr随着氮含量的增大发生了“红移”;绿峰位置λg随着施氮量的增加而不断减小,所以水稻的绿峰位置λg随着施氮量的增加发生了“蓝移”。3.研究不同施氮水平下水稻叶片氮素含量变化发现,随着生长发育进程,水稻叶片氮素含量在分蘖期以后呈现不断减小的现象;在同一时期,随施氮量的增加而增大。4.分析水稻冠层光谱反射率与叶片氮素含量可知,在波段1397nm处相关系数最大,为0.994。基于该单波段构建了氮素营养监测模型,为y=1.3594e0.0343x,R2=0.9995。对水稻冠层光谱求导,提取“三边”参数,选取与叶片氮素含量相关性高的参数红边面积SDr构建模型,为y=0.0006x2-0.0241x+2.2794,R2=0.9984。在前人关于植被指数的基础上,选取与叶片氮含量相关高的5种植被指数mSR705、VOG2、VOG3、R-M、MTCI,其中R-M的决定系数（R2）最大,构建模型为y=1.695e0.0197x,R2=0.9721。5.分析水稻冠层光谱反射率与叶片SPAD值的关系,在波段1464nm处相关系数最大,为0.963。基于波段1464nm处构建单波段模型为y=27.894e0.0248x,R2=0.9302。选择与叶片SPAD值相关性高的绿峰位置λg构建模型为y=-594.5n（x）+3787.6,R2=0.924。选取与叶片SPAD值相关性高的5种植被指数R’665、DVI（R’665,R’460）、NDVI（R’665,R’460）、PRI、NDVI（R’665,R’460）,其中NDVI（R’665,R’460）的决定系数（R2）最大,构建的模型为y=-4.5261x+47.005,R2=0.9916。