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蔬菜是人类膳食中必不可少的食材,蔬菜品质的好坏将直接影响着人类身体的健康。我国土壤重金属污染严重,使蔬菜的品质受到很大的影响。其中,镉(Cd)污染最为严重,Cd是毒性最强的生物非必需的重金属元素之一,具有较强的水溶性,极易被蔬菜吸收。因此,快速、准确地检测蔬菜中的Cd含量对蔬菜食用安全和产业发展有重要的意义。高光谱遥感技术(Hyperspectral remote sensing)在精准农业中的快速发展,为准确、无损、动态地诊断和检测农作物重金属含量提供了可行性的方法。但目前对于精确的预测蔬菜可食用部分镉含量的研究较少,特别是对于蔬菜生长早期预测生长后期植物体或可食用部分的重金属含量的研究。本研究以盆栽模拟实验,研究了不同镉浓度梯度下茎瘤芥和辣椒对镉的富集、转移特征以及叶片高光谱反射率的变化规律。通过对原光谱数据进行一阶微分、重采样和小波变换等方法,筛选了对镉污染敏感的生长期、对应的敏感波段以及敏感生理参数,并建立反演了茎瘤芥瘤茎和辣椒果实的镉含量的一元回归、多元回归模型和小波分析模型。研究结果表明：(1)随着Cd处理浓度的增加,茎瘤芥和辣椒各器官的镉含量随之逐渐递增。茎瘤芥瘤茎和辣椒果实对镉的富集系数和转移系数呈先增加后下降的趋势。茎瘤芥膨大期的中高浓度处理组和成熟期低浓度处理组的转移系数均大于1,说明茎瘤芥具有超富集植物的特性。茎瘤芥瘤茎和辣椒果实与各生长期叶片的镉含量相关性较好,其膨大期和辣椒成熟期的与镉含量的相关系数R分别为0.942、0.925(P<0.01)。根据国家蔬菜质量安全标准(GB2762-2005),当茎瘤芥和辣椒处理组浓度分别大于01 mg/kg (T1)、0.3 mg/kg (T3)时,即土壤pH值为7.6,镉含量背景值分别为0.295、0.495 mg/kg时,茎瘤芥和辣椒将存在重金属超标危险。(2)不同Cd浓度污染处理下茎瘤芥和辣椒的叶片光谱反射率在可见波段和近红外波段均有明显的差异。茎瘤芥膨大前期时,反射率对镉的响应程度最明显,CK组与其他各处理组差异较大,在可见光波段(350 nm-680 nm),随着Cd处理浓度的增加,反射率呈减小的趋势,近红外、远红外波段呈增大的趋势；各处理组辣椒花蕾期的光谱反射率在近红外波段差异明显,反射率随着处理浓度的增加而逐渐增加。(3)茎瘤芥一阶导数敏感光谱参数R382和R359的二次模型预测镉含量的能力较好,R分别为0.763和0.758(P<0.01)；光谱敏感生理参数GRI、GRN、NDVI模型也具有较好的反演镉含量的能力,实测值与预测值的拟合度R可达到0.719(P<0.01)。其中,综合RMSE与R值,GR1模型预测能力较好。辣椒敏感参数DR和R2168的线性与非线性模型、R464的线性模型具有较好地反演辣椒果实镉含量的能力。其中R2168线性模型的预测反演能力最好,辣椒果实镉含量的实测值与预测值的拟合度R达到了0.771。(4)小波函数db5的分维数与叶片镉含量有较好的相关性,且对低浓度污染(T1-T4)下茎瘤芥和辣椒叶片镉含量的预测能力较好,R2最大分别为0.906、0.754(P<0.01)。小波函数db5对应的模型预算茎瘤芥瘤茎的镉含量与实测镉含量的拟合值为0.618,可以用于瘤茎镉含量的预测。db5对应模型预测辣椒果实镉含量的能力不强,预测值与实际值的拟合度仅为0.567,可以用于粗略的估计辣椒果实的镉含量。本研究结果表明,茎瘤芥的食用安全存在风险,人们应该更加重视茎瘤芥的食用安全。通过对镉污染下茎瘤芥和辣椒叶片光谱反射率与叶片镉含量的相关分析发现,叶片光谱反射率与其镉浓度之间存在着一定的规律。蔬菜在不同的生长时期,叶片反射率与镉含量的关系不同。其中,采用逐步回归的方法建立的模型对蔬菜可食用部分镉含量的拟合效果优于小波分析函数所建的模型,但小波函数模型更适用于精确预测镉含量。研究表明,基于光谱参数和维数建立的模型,均可以预测茎瘤芥瘤茎和辣椒果实的镉含量,但其预测精度还需要通过增加样本量等方法来进一步优化。