氮素是植物生长发育所必需的大量元素之一,对于苹果树生长及果实品质的形成起着至关重要的作用。目前,利用高光谱对植被氮素含量的估测研究主要集中在大田作物,而对多年生的苹果树研究较少,且已有研究大都集中在果树的某一个生长时期,而对果树不同物候期的研究较少。因此对苹果树不同物候期的氮素含量进行高光谱估测研究,对快速、无损和准确地估测果树氮素含量,从而确定氮素含量的最佳估测时期,对果树的精准施肥具有重要意义。以山东省栖霞市为研究区,以红富士苹果树为研究对象。在2013年及2014年苹果盛花期(4月下旬)、新梢旺长期(5月中下旬)、春梢停长期(6月中下旬)、秋梢停长期(9月中下旬)四个物候期,利用ASD FieldSpec 4便携式地物波谱仪,对盛果期苹果树冠层光谱数据进行测定,同步采集苹果树冠的叶片,在室内对叶片N素含量进行测定。分析了不同物候期苹果树冠层N素含量变化规律及不同N含量苹果树冠层光谱特征;对原始光谱数据进行了预处理和15种变换,筛选了与氮素含量相关的敏感波长。同时选用了基于位置的和基于面积的高光谱参量以及其它三类植被指数。最后建立了不同物候期苹果树冠层氮素含量最佳估测模型。主要研究结果如下:(1)初步摸清了苹果不同物候期的冠层氮素含量和高光谱特征的变化规律从盛花期到秋梢停长期,苹果冠层氮素平均含量一直处于下降状态,其中从新梢旺长期到春梢停长期氮素含量降低幅度相对较小,相对比较稳定。不同物候期苹果冠层光谱反射率具有相似的变化趋势。在350~780 nm波段范围内,盛花期、新梢旺长期、春梢停长期以及秋梢停长期的反射率相差较小,但盛花期的光谱反射率要高于其他三个时期的光谱反射率,且在680 nm(红谷)附近差值达到最大。在1000~1300 nm形成高的近红外反射平台,盛花期的光谱反射率要明显低于其他三个时期的光谱反射率,而新梢旺长期、春梢停长期和秋梢停长期的反射率相差最大,表现为新梢旺长期光谱反射率>春梢停长期光谱反射率>秋梢停长期光谱反射率。在1419~2402 nm波段范围内,四个时期的光谱反射率出现交叉。(2)明确了苹果不同物候期冠层氮素含量的敏感波段及敏感高光谱参量绿光(500~560 nm)和近红外区域(780~1100 nm)受冠层氮素含量影响较为显著,是盛花期苹果冠层氮素含量敏感波段,SDg,CIGREEN,GNDVI为盛花期苹果冠层氮素含量敏感高光谱参量。新梢旺长期冠层氮素含量敏感波段主要集中在近红外区域(780~1100 nm),冠层氮素含量敏感高光谱参量为DVI、MSAVI和TVI。春梢停长期苹果冠层氮素含量敏感波长位于红光区域(620~760 nm)和近红外区域(780~1100 nm),λr,MCARI,TCARI为春梢停长期苹果冠层氮素含量估测敏感高光谱参量。近红外区域(780~1100 nm)为秋梢停长期冠层氮素含量敏感区域,DVI、MSAVI、TVI和MCARI这四种植被指数为秋梢停长期苹果冠层氮素含量估测敏感高光谱参量。(3)建立了不同物候期苹果冠层氮素含量的最佳估测模型通过对比不同物候期苹果冠层氮素含量的估测模型的建模和估测精度发现,最佳估测模型都是基于多元逐步回归提取的敏感波长所构建的BP神经网络模型。苹果冠层氮素含量估测精度呈现同样的变化规律,春梢停长期模型精度>新梢旺长期模型精度>盛花期模型精度。秋梢停长期模型的估测精度较低,模型不稳定。因此春梢停长期可作为苹果冠层氮素含量估测的最佳时期。