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华北地区降雨量少且时空分布不均，作物很难有效利用土壤中有限的水分和养分，水分胁迫已成为农业减产的主要原因。本研究以冬小麦和夏玉米为研究对象，以大田试验为依托，结合现代遥感信息对作物生长特性、生理生态状况进行了观测，运用统计回归分析等手段，确立了冬小麦和夏玉米的光谱特征与作物叶片叶绿素、长势、产量等的关系，构建了基于植株光谱特征的冬小麦和夏玉米的灾损模型。
本研究通过对冬小麦和夏玉米进行水分胁迫处理，研究了不同水分条件下农作物形态、生理、生态方面的差异以及植株的光谱特征，其中，冬小麦为抗旱性研究，设立了正常(充分)供水、轻度干旱、中度干旱、重度干旱、严重干旱和极重干旱；夏玉米为抗涝性研究，设立了重度淹水处理，重度淹水处理，轻度淹水处理和正常供水(对照)处理。主要研究结论如下：
1.水分胁迫对冬小麦和夏玉米生长发育影响十分明显，表现为不同水分条件下株高增长速率、干物质积累等之间差异显著，而且不论是缺水还是淹水都表现出抑制株高增长的趋势，使植株生长受阻，灌浆受损，最终影响产量。其中，冬小麦干旱后合理复水对其生长恢复、产量提高有重要影响。
2.水分胁迫对于冬小麦光合速率的影响有两种表现形式，一种为轻度干旱条件下冬小麦的光合速率日变化特征与正常供水条件变化趋势相同，另一种为重度干旱条件下，光强未达到最大时，光合速率已经达到一天中最大值，这种胁迫条件下冬小麦在光强较弱时，光合接近于正常供水条件下的光合速率。总之，干物质积累能力对水分条件的依赖性非常强，但由于光合速率的影响因素较多，作为抗旱指标需要综合考虑，谨慎使用。
水分条件对夏玉米的光合速率的影响也表现为两种形式，重度淹水和中度淹水下玉米的光合速率日变化呈现两个峰值，而正常供水和轻度淹水下玉米的光合速率最大值和光强的最大值吻合。
3.对于冬小麦来说，叶绿素值同水分条件的关系不同于其他参数同水分条件的关系，表现为水分条件处于中等水平的叶绿素值最大，水分胁迫严重下叶绿素值最低。
4.不同水分处理下冬小麦叶绿素值和千粒重与光谱反射率的相关系数差异较大，其他特征参数与光谱反射率的相关系数差异不大。通过分析发现，光合速率和增强植被指数EVI同冬小麦的减产率能够建立很好的关系模型。
在不同水分处理下，夏玉米的光谱反射率与这些生理生态、形态指标因素的相关性规律不如冬小麦的清晰，分析其原因可能在于，冬小麦冠层比较密集而夏玉米相对要稀疏，测量玉米冠层光谱时受地物影响要大于小麦的地物影响。最终得到，玉米基径和增强植被指数EVI同夏玉米的减产率能够建立很好的关系模型。