主动式遥感技术在农业上的广泛运用为作物氮素营养状况的实时监测提供了新的方法，对于精确农业的发展具有重要意义。本研究的目的是通过不同氮肥水平处理下的稻麦大田试验，探明不同条件下麦稻叶片荧光参数变化特征及其与叶片氮素状况的关系，建立基于荧光参数的叶片氮素营养及色素含量的监测模型，明确小麦叶片荧光参数的敏感反射光谱特征参量及定量反演模型，从而为作物生长状况的无损监测提供了新的技术途径。首先，分析了不同氮素水平下不同品种小麦上部叶片氮含量和荧光参数随生育进程的变化模式，确立了小麦叶片氮含量与荧光参数的相关关系，提出了小麦叶片氮含量的预测方程。结果表明，小麦上部4张叶片氮含量和荧光参数F_v／F_m、F_v／F_o均随施氮量的增加呈上升趋势。从孕穗到成熟，小麦叶片荧光参数F_v／F_m和F_v／F_o表现为先上升后下降的趋势。小麦各叶位叶片氮含量与荧光参数F_m、F_v、F_v／F_m、F_v／F_o、F_s和F_o′都呈极显著正相关，且顶部2张叶片的相关性最好。不同小麦品种的叶片氮含量分别与荧光参数F_v／F_o和F_v／F_m呈良好的幂函数关系，平均决定系数分别达到0.66和0.61。对于低、中、高蛋白质含量不同的小麦品种类型，可以利用统一的回归方程来描述顶部2张叶片氮含量随荧光参数F_v／F_o的变化模式。在分析不同氮素水平下不同品种小麦上部叶片氮积累量和荧光参数随生育进程变化模式的基础上，探明了小麦叶片氮积累量与荧光参数的相关关系，提出了小麦叶片氮积累量的预测方程。结果表明，小麦不同叶位叶片氮积累量和荧光参数F_v／F_m、F_v／F_o均随施氮量的增加呈上升趋势。不同小麦品种的叶片氮积累量与荧光参数F_v／F_o呈良好的指数函数关系，平均决定系数达到0.74，表明利用荧光参数F_v／F_o估算小麦叶片氮积累量是可行的，但对于低、中、高蛋白质含量不同的小麦品种类型，最好采用不同的回归方程以提高叶片氮积累量估测的准确性。测试分析了不同供氮水平和品种条件下水稻顶部4张完全展开叶片氮含量、氮积累量及对应的荧光参数。结果表明，不同供氮水平下的水稻叶片氮含量、氮积累量和荧光参数差异明显，均随施氮量的增加呈上升趋势。叶片荧光参数随生育期推迟呈抛物线型变化，以抽穗期为界先上升后下降，直到成熟降为最低。叶片荧光参数随不同叶位的变化规律为：顶一叶＞顶二叶＞顶三叶＞顶四叶。同一水稻品种各叶位叶片氮含量分别与荧光参数呈极显著相关，且华粳2号的相关性高于武香粳9号。组合水稻品种的不同叶位叶片氮含量与荧光参数Φ_PSⅡ、qP均呈良好的线性相关。基于Φ_PSⅡ和qP宜采用不同的回归方程来反演不同叶位叶片氮含量。荧光参数F_m和F_v与水稻不同叶位叶片氮积累量都具有较好的相关关系。因此，荧光参数(Φ_PSⅡ、qP)和（F_m、F_v）有可能分别用来估算水稻叶片氮含量和氮积累量。研究了不同施氮水平下不同麦稻品种上部各叶位叶片色素含量及荧光参数的变化特征，分析了麦稻叶片色素含量与荧光参数之间的关系。结果表明，不同施氮水平下麦稻不同叶位叶片色素含量和荧光参数具有明显差异，叶片叶绿素a、总叶绿素、类胡萝卜素含量、荧光参数（F_v／F_m、F_v／F_o）均随施氮量的增加而上升，叶绿素a／b值随施氮量增加而下降。小麦从拔节到成熟，叶片荧光参数呈逐渐下降趋势。叶片荧光参数随不同叶位的变化规律为：顶二叶＞顶一叶＞顶三叶＞顶四叶。同一品种小麦各叶位叶片色素（叶绿素a、总叶绿素、类胡萝卜素）含量及叶绿素a／b值分别与不同荧光参数F_m、F_v、F_s、F_m′、F_o′、F_v／F_m、F_v／F_o、F_v′／F_m′呈极显著正相关，其中F_s、F_m、F_v／F_o可以分别准确地反演不同品种小麦各叶位叶片叶绿素a含量、类胡萝卜素含量和叶绿素a／b值。与小麦相比，水稻叶片色素含量与荧光参数的关系较差，但Φ_PSⅡ还是可以对水稻叶片叶绿素a含量进行定量反演。因此，基于荧光参数监测麦稻叶片色素含量及叶绿素a／b值是可行的。研究了麦稻叶片光合特性及荧光参数随氮素水平的变化模式及其相互关系。结果表明，适当增施氮肥提高了麦稻叶片净光合速率及蒸腾速率。荧光参数F_v与小麦叶片净光合速率呈良好的线性正相关关系，而与水稻叶片蒸腾速率呈极显著线性负相关关系。表明利用荧光参数F_v可以估测小麦叶片净光合速率和水稻叶片蒸腾速率。同时麦稻不同叶位结果表明，不同叶位叶片光合特性宜采用不同的回归方程来反演。利用不同小麦品种在不同施氮水平下的2年田间试验数据，分析了小麦叶片荧光参数与反射光谱的动态关系。小麦叶片荧光参数（F_v／Fm、F_v／Fo）随施氮水平呈上升趋势，同时叶片光谱反射率在不同施氮水平、不同叶位、不同生育期均存在明显差异。对于小麦不同叶位叶片，顶1叶和顶2叶叶片反射光谱在可见光（550-680nm）和近红外光范围内（750-850nm）与荧光参数呈稳定的相关关系。可以利用顶端2张叶片的光谱指数DVI（750,550）、DVI（735，690）和TVI对荧光参数F_o、F_m、F_v、F_v／F_m、F_v／F_o、F_s、F_m′、F_o′、F_v′、F_v′／F_m′进行定量监测。本研究确立的小麦叶片荧光参数与反射光谱的定量关系可用于不同的小麦品种、生育时期和施氮水平，表明可以利用小麦叶片反射光谱来监测叶片荧光参数。