现代节水农业的研究己发展至以作物的生理生态为依据，以现代测试技术为手段，通过研究不同水分胁迫程度的作物生理生态响应规律，分析其与土壤含水量的相互关系，从而探索出行之有效的节水灌溉方案。本研究以新台糖22号和粤糖96-86甘蔗为研究对象，通过连续3年(2009～2011年)的甘蔗水分胁迫试验研究，分析了甘蔗的耐旱特性及不同生育期对水分的需求特性，获得了对土壤水分响应敏感的生理生态指标，并通过分析它们之间的相互关系，确定了这些指标作为灌溉指标的可行性，为甘蔗水分胁迫快速诊断及精准灌溉提供理论依据和技术支撑。主要研究结果有：　　(1)对不同水分处理下叶水势进行了测试和分析，结果表明不同天气条件下叶水势的日变化节律相似，表现为早晨和傍晚较大，而在中午前后较小，呈现抛物线的曲线走向，在午后14:00左右出现叶水势曲线拐点；阴雨天4个不同水分处理的叶水势差异不显著，而晴天天气条件下不同水分处理间叶水势差异显著。因此，选择晴天进行甘蔗叶水势的监测，可以更好地反映甘蔗水分亏缺的情况。　　(2)对不同生育期甘蔗叶水势与土壤含量的相互关系进行了分析，结果表明盆栽和大田条件下甘蔗不同生育时期的土壤水分含量和叶水势都显著线性相关，叶水势随土壤含水量的降低而减小，并随植株生长发育呈逐渐下降的趋势。甘蔗苗期叶片永久性萎蔫的叶水势临界值为-1.91～-1.95MPa，相对应的土壤体积含水量为14.9％～15.6％，相当于田间持水量的37％左右；分蘖期叶片永久性萎蔫的叶水势临界值为-1.96～-2.07MPa，相对应的土壤体积含水量为16.8％～17.2％，处于重旱状态；伸长期叶片永久性萎蔫的叶水势临界值为-2.22～-2.28MPa，相对应的土壤体积含水量为18.6％～20.6％，处于重旱状态。　　(3)基于光谱数据预处理→敏感波段提取→建立各种特征参量的光谱分析技术路径，分析了光谱特征参量和土壤水分的相互关系，结果表明甘蔗冠层光谱特征参量对土壤水分的敏感程度不同，诊断甘蔗水分状况时可以选择的参数较多，但相对最优的参数为P_ND552、NDVI1、GVMI4和VI1，当这4个参数的值各为0.099～0.12，0.4668～0.4841，0.3081～0.3253，4.26～4.42，土壤水分处于中早状态，当这4个参数的值各为0.077～0.099，0.4495～0.4668，0.2908～0.3081，4.42～4.58，土壤水分处于重旱状态。　　(4)基于甘蔗冠层光谱特征参量与土壤含水量的相关性分析结果，选用与土壤水分相关性较高的光谱特征参量和叶水势进行相互关系分析，建立了基于光谱特征参量的叶水势估算模型，并对拟合精度大于0.65的模型进行了校验，结果表明VI1对叶水势的估算最优，NDVI1次之，P ND552较差。　　(5)对不同水分处理下茎直径微变化指标进行了监测，分析了其与土壤含水量的关系，结果表明茎直径微变化指标与土壤含水量有较好的线性相关性，能够很好的反映甘蔗的水分状况，且不同生长阶段宜采用不同参数作为水分诊断指标。在茎生长阶段，即甘蔗的苗期、分蘖期和伸长期，不同水分处理间的DI差异显著，DI的变化能更好地反映甘蔗水分亏缺程度，而在茎成熟阶段即甘蔗的成熟期，日最大收缩量MDS对水分亏缺较敏感，是适宜的甘蔗水分诊断指标。在苗期，DI为0.087～0.160mm时土壤水分处于中旱状态，DI为0.012～0.087mm时土壤水分处于重旱状态。在分蘖期，DI为0.256～0.111mm时土壤水分处于中旱状态，DI为-0.038～0.111mm时土壤水分重早状态。在伸长期，DI为0.063～0.236mm时土壤水分处于中早状态，DI为-0.114～0.063mm时土壤水分处于重旱状态。在成熟期，MDS为0.072～0.114mm时土壤水分处于重早状态。　　(6)对不同水分处理下的甘蔗植株茎流进行了监测，分析了其与气象因子之间的关系，结果表明正常灌溉下蔗植株茎流受太阳辐射和饱和水气压的影响最大，日均气温次之，空气湿度的影响最小。在晴好天气情况下，土壤水分状况会明显影响甘蔗植株茎流速率，茎流速率随水分胁迫加剧而骤减，而阴雨天气情况下土壤水分对甘蔗茎流的影响较小，日茎流总量差异不显著，因此利用茎流速率监测甘蔗的水分亏缺情况需要选择晴好天气进行监测。　　(7)对植株日茎流量与土壤含水量的关系进行了分析，得到了利用植株日茎流量划分土壤水分状况的界限值，即当日茎流总量处于981～1195g.d-1数值范围时，土壤水分处于重旱状态；当日茎流总量处于1195～1402 g.d-1数值范围时，土壤水分处于中早状态。在甘蔗成熟期茎流和MDS的相互关系分析结果表明，这两个反映作物水分亏缺的指标之间有良好的关联性，利用它们来指示作物水分状况时，指标之间可以相互补充，以便更加准确的反应甘蔗水分状况。　　(8)水分胁迫下新台糖22号和粤糖96-86在不同生育期的叶水势、冠层光谱反射、茎直径和茎流等响应规律表明，伸长期是甘蔗生长最旺盛的时期，此阶段生理生态指标对水分亏缺非常敏感，成熟期对水分亏缺最不敏感；两个品种中，粤糖96-86对于水分胁迫比较敏感，抗旱性能相对较差。