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针对高光谱遥感技术应用于水稻铜污染监测存在的不足,以实验室条件下的水培水稻为研究对象,通过设定不同浓度的铜污染,对水稻在铜胁迫下的生理变化(叶绿素a+b、类胡萝卜素总量、含水量和干物质含量)和光谱响应进行了研究。以叶片辐射传输模型PROSPECT为工具,研究了水稻叶片内部结构在铜胁迫下的变化以及反演得到的生化成分(叶绿素a+b、类胡萝卜素总量、含水量和干物质含量)在计算水稻叶片铜含量时的有效性和精度。主要研究结果体现在以下几个方面:1)水稻叶片生化成分含量随浓度和胁迫时间的变化。对照组和处理组水稻叶绿素含量没有显著差异,叶绿素含量在不同的测定时间有显著的差异;铜浓度和胁迫时间的交互作用对叶绿素含量无显著影响。类胡萝卜素含量的变化规律与叶绿素含量的变化完全一致;对照组与处理组的水稻叶片含水量没有显著差异,含水量在不同的测定时间没有显著的差异;铜浓度和胁迫时间的交互作用对含水量有显著影响。对照组与处理组的水稻干物质含量没有显著差异;干物质含量在不同的测定时间没有显著的差异;铜浓度和胁迫时间的交互作用对干物质含量没有显著影响。2)水稻叶片反射率随浓度和胁迫时间的变化。本研究发现,仅在铜胁迫7天时,叶片在550nm的反射率与铜浓度呈现的负相关关系最明显,这与色素含量的变化规律(与浓度负相关)一致;1450nm的反射率与含水量负相关,且含水量与浓度也呈负相关。相对容易诊断和区分不同处理组。3)水稻叶片结构参数随浓度的变化。铜浓度为1.64mg·L-1的组叶片结构参数的平均值最高,对照组次之;铜浓度41 mg·L-1的组叶片结构参数均值最小,并没有出现浓度导致叶片变厚的现象。4)利用PROSPECT模型间接反演水稻叶片铜含量的可行性。利用PROSPECT模型反演得到的叶绿素总量可以较好地拟合叶片铜含量(R2=0.83;P=0.61,n=17,α=0.01)。