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作物冠层光合有效辐射（Photosynthetically Active Radiation,PAR）与产量形成高度相关,研究冠层PAR截获率时空分布特征、基于数字图像使用机器学习方法估测PAR截获率,对实现作物长势监测、信息化管理具有重要意义。本试验以6个种植密度（D1:1.5万株/hm~2、D2:3.3万株/hm~2、D3:5.1万株/hm~2、D4:6.9万株/hm~2、D5:8.7万株/hm~2、D6:10.5万株/hm~2）的棉花群体为研究对象,探索棉花不同群体冠层PAR截获率时空分布特征及其与棉花生长发育的相关性,并基于数字图像来估测冠层光截获,主要研究结果如下:1.不同种植密度棉花群体PAR截获率在不同生育时期均具有高度空间自相关性,两年偏基台值/基台值（C/Sill）在蕾期、花铃期、吐絮期的值分别为:0.70-0.90,0.95-1.00,0.92-1.00,其变异程度随生育期发展呈先升高后降低的趋势。PAR截获率在垂直方向上由顶部到底部逐渐增加,水平方向上靠近棉行位置上升速度较快。在花铃期和吐絮期冠层下部行中间低密度PAR截获率变化更快,而冠层中部行中间高密度PAR截获率变化更快。PAR截获率在蕾期、花铃期和吐絮期冠层内变化范围分别为:0.05-0.60,0.25-0.90,0.10-0.95,可知PAR截获率在冠层内表现出明显的空间异质性。2.棉花群体全生育期PAR截获率随出苗后天数呈开口向下的抛物线,PAR截获率值随密度增加而增加。随着种植密度的增大,叶面积指数（Leaf Area Index,LAI）、地上部和地下部生物量增多。两年不同种植密度棉花群体产量形成部位主要集中在冠层下部果枝和内围果节,其中D5处理的籽棉产量最高。PAR截获率与农艺性状拟合结果显示:LAI与光截获呈指数关系;累计光截获量与地上部生物量呈高度线性关系,与地下部生物量呈指数关系;累计光截获量与每平方米铃数、铃重呈线性关系,累计光截获量差异与籽棉产量差异呈线性关系;冠层各区域累计光截获量与对应区域成铃率呈负相关,且垂直方向中下部和水平方向外围与成铃率关系更密切,与对应区域脱落率呈开口向上的二次曲线,且垂直方向中下部和水平方向内围与脱落率关系更密切。3.不同棉花群体PAR截获率与冠层数字图像特征具有较好的相关性。颜色特征与光截获建立回归模型,其中颜色特征B估测光截获较准确,估测模型为:Y=0.00002X~2+0.003X+0.168（R~2=0.711,RMSE=0.088）。纹理特征与光截获建立回归模型,其中逆差矩估测结果较好,估测模型为Y=4.041X~2-7.623X+3.823（R~2=0.770,RMSE=0.079）。冠层覆盖度与光截获建立回归模型,模型为Y=0.558X~2+0.134X+0.197（R~2=0.700,RMSE=0.090）。4.PAR截获率基于人工神经网络模型,估测效果理想。将颜色特征B、纹理特征逆差矩、冠层覆盖度三个向量一起进行估测结果最理想,将PAR截获率实测值与人工神经网络预测值相关性分析,R~2为0.835,RMSE为0.055。综上所述,不同密度棉花群体PAR截获率在冠层内有明显的空间异质性,且PAR截获率与棉花生长发育息息相关,采用数字图像可以快速估测光截获,为优化棉花冠层结构、快速简便获取棉花长势信息提供理论支撑。