快速、准确监测作物长势和生产力评价是现代农业发展的迫切需求,这可为田间管理措施的制定和政府政策的决策实施提供理论依据和参考。作物冠层结构存在空间差异性,主要体现在不同叶片位置的理化特性、光合特性以及光合有效辐射的不均一分布。开展基于冠层空间差异特性的研究,有利于实现小麦生长监测与评价,对提高小麦田间管理技术水平以及生产竞争力具有重要的现实意义。本研究的目的是基于不同年份、品种、灌水和施氮水平的田间试验,系统分析不同叶片位置的光合特性和冠层内光辐射分布状况,确立植株空间差异性与小麦长势指标间的关系,预期结果将为小麦生长监测诊断与田间优化管理提供技术指导。首先,分析了不同品种和施氮水平条件下小麦净光合速率（Pn）与叶绿素荧光参数随生育时期和叶序位置的变化趋势,确立了净光合速率与叶绿素荧光参数间的相关关系,进而利用叶绿素荧光参数评价小麦生物量及产量状况。结果表明:Pn和荧光参数Fv/Fo随生育期呈现先升高后降低的趋势,而Fm’和Fv’/Fm’则呈现逐渐降低的规律。Pn随叶片位置的降低而降低,而荧光参数Fm’、Fv’/Fm’和Fv/Fo则呈先增加后降低的趋势。光适应下荧光参数与Pn相关性较好,且相关性随叶位的降低而降低（L1>L2>L3>L4）。顶部四片叶的光合累积量与生物量呈极显著的正相关关系,且在孕穗期至灌浆中期相关性较好。顶部两片叶的荧光累积量(AFm’₁₂)与生物量和产量均呈较好的线性相关关系,且在灌浆前期最好,决定系数（R²）分别为0.826和0.755。总体而言,对于不同小麦品种及施氮处理而言,开花期和灌浆前期的荧光累积量AFm’₁₂可以较好地预测评价小麦生物量和产量状况。其次,将小麦冠层划分为不同水平方向和垂直方向,分析了冠层内不同测定位点PAR截获率的空间分布,及其与小麦生长指标间的相关性。结果表明:越靠近小麦植株PAR截获率（Ir）越高,越靠近行间Ir越低。在冠层垂直方向,随着空间高度的增加,PAR截获率逐渐降低。叶片氮含量在孕穗-抽穗期较高,之后逐渐下降;叶面积指数自孕穗期随生育时期呈现先增加后降低的趋势。PAR在近地面层的空间差异指数(PAR_1-3)与LNC呈良好的线性相关关系,但时期间存在较大的差异;PAR_1-3与LAI相关性不仅在各个生育时期间相关关系均较好,而且综合不同的生育时期（拔节期至灌浆中期）数据,可以用统一的线性回归方程评价小麦LAI变化。叶面积氮指数综合了叶片大小和叶片氮含量两方面的信息,更能表征小麦生长状况,结果显示PAR_1-3与叶面积氮指数LANI相关性好于LNC和LAI,这将有利于利用光辐射的空间差异实时监测小麦生长状况。光辐射是作物生长的物质基础,冠层内光辐射截获数量的多少对小麦生物量形成及产量的提高具有重要意义。结果表明,在小麦冠层垂直方向上,冠层底部的累计光截获高于顶部;在水平方向上,越靠近植株累计光截获越高,越靠近行间光截获降低;冠层垂直方向上近地层面和水平方向上行间界面的累计光截获量与产量、穗粒重和穗粒数相关性较好,其中,以冠层近地层面累计光截获(APAR₁₂₃)表现最好。不同生育时期间比较,相关性存在较大差异。对于生物量而言,拔节期至成熟期APAR₁₂₃与生物量相关系数为0.752,拔节期至开花期APAR₁₂₃与该阶段生物量增加量的相关系数为0.806,开花期至成熟期APAR₁₂₃与该阶段生物量增加的相关系数为0.694。这表明作物冠层近地面层累计光截获可以较好地评价小麦产量要素及生物量状况,为在小麦关键生育阶段加强田间管理与调控具有重要意义。综上所述,小麦叶片光合特性及冠层内光分布的差异与小麦生长关系密切,基于冠层空间差异特性可以实时、快速监测小麦生长状况,预测评价植株生产力,这将为精准农业的发展提供理论依据和技术参考。