冬小麦是黄土高原的主要农作物,对其进行长势监测,科学施肥管理,有助于提高小麦产量,改善小麦品质,防止过量施肥引起水土污染。高光谱具有丰富的光谱信息,采用高光谱技术定量监测植被生长过程和反演生物理化参量已成为研究地表植被地学过程强有力的技术手段。本文基于35年长期定位试验,研究了黄土高原渭北旱塬不同施肥组合、不同生长期、不同施氮水平、不同重金属含量对冬小麦光谱特征的影响,揭示土壤养分含量-植被生物理化参量-冬小麦光谱特征之间的定量关系,为不同生育期冬小麦养分丰缺监测和科学合理指导施肥方案提供理论依据和技术支持。取得了以下研究成果:（1）冬小麦光谱特征因施肥处理的不同表现出显著差异。单一施肥条件下,单施P的蓝光吸收谷(CR₅₀₀)、红光吸收谷(CR₆₇₀)和绿光反射峰(CR₅₅₀)均高于CK,单施N、M的光谱反射率显著低于CK。近红外波段,单施P光谱反射率略低于CK,单施N、M的光谱反射率显著高于CK。在组合施肥条件下所有施氮组合的红、蓝光吸收谷吸收深度和绿光反射峰峰值反射率均显著低于CK;PM组合光谱反射特征值略低于CK。冬小麦拔节期和抽穗期,单施P的红边幅值(D_λred)和红边面积(S_red)均低于CK,表现出明显的胁迫状态。NM和NPM组合处理D_λred和S_red值在各个生长期均要大于单一施肥处理和CK处理。（2）同一施肥条件下（NM处理）,冬小麦拔节期、抽穗期、灌浆期冠层光谱在可见光波段光谱反射特征基本相似,但抽穗期、灌浆期蓝、红光吸收谷以及绿光反射峰特征差异比拔节期有明显增强;近红外波段拔节期到抽穗期冬小麦冠层光谱反射率呈高反射特征,其中,抽穗期反射率值最高,为0.549,其次为拔节期0.402和灌浆期0.326,到成熟期降到最低值,为0.198;红边参数也随生长期推进呈现先红移后蓝移的变化规律。不同生长期叶片光谱的反射率特征与冠层光谱相似。但与叶片相比,冠层蓝、红波段的吸收深度较深;近红外波段的高反射平台均较小,且980nm和1200nm处受水分影响的吸收特征增强,吸收谷深度大。（3）叶片氮素含量随生长期推进而逐渐下降,随施氮水平的增加而增大。冬小麦冠层光谱反射率随施氮水平的提高,在可见光波段降低近红外波段增大;随施氮量的增加,REP向长波方向移动,D_λred、S_red随施氮水平的提高而上升。叶片氮素含量最佳敏感波段分别为返青期760nm、拔节期670nm、抽穗期670nm、灌浆期1450nm;多项式预测模型能较好地反映光谱反射特征与叶片氮含量的定量关系。根据R²和RMSE对各生长期相关性较高的模型进行检验,得出红边幅值Dr和红边面积SDr是与叶片氮含量关系最为紧密和稳定的光谱特征参数。（4）研究区土壤铜含量与光谱特征变量R、FD、Log 1/R、CR响应敏感的光谱波段主要集中在600 nm、750nm、930nm处;土壤锰含量在750nm与光谱特征变量FD呈显著正相关。光谱植被指数NDVI、DVI、RVI、OSAVI与冬小麦叶片铜、锌含量呈负相关,与锰含量呈正相关;植被指数与铜、锌、锰含量变化敏感的最佳波段组合分别为DVI_{（680、760）}（r=-0.548,p<0.05）、NDVI_{（550、950）}（r=-0.658,p<0.01）和RVI（450、760）（r=-0.487,p<0.05）。