水稻营养水平是判断作物长势与估产的重要标准，生理参数是反映作物营养水平的指示器，对于水稻研究有重要意义。本实验区位于黑龙江省水稻主要种植区，测试了水稻植株全氮含量、冠层叶绿素浓度、叶面积指数与地上部分干生物量，提取各生理参数的反射光谱特征，建立了水稻不同生理参数光谱预测模型。分析得出：全氮含量在485～702nm波段与反射率呈极显著相关，相关系数为0.6；叶绿素浓度在659～675nm波段内与水稻冠层反射率显著相关，最大相关系数为0.4；叶面积指数与近红外波段（>760nm）之间相关系数达到0.6的极显著相关水平；全氮与叶绿素预测模型决定系数R2为0.7、叶面积指数的多元逐步回归模型精度（R2）为0.8，模型精度良好，满足实际监测要求；叶面积指数预测模型的均方根误差（RMSE）值为0.4，模型稳定，表明叶面积指数是水稻孕穗期内的最佳观测生理参数。试验结果为东北地区水稻长势监测与估产提供技术支持与理论依据。