核桃(Juglans regia)是新疆南疆环塔里木盆地特色林果产业的主栽经济树种之一。长期以来,由于缺乏快捷、适时、无损的叶片营养元素诊断方法,使得南疆地区开展大面积树体营养诊断和科学施肥工作受到限制。为此,本试验以新疆阿克苏红旗坡地区核桃为研究对象,利用光谱分析技术和室内化学分析相结合的方法,分别在叶片和冠层尺度上,从不同观测期核桃光谱特征、营养元素含量光谱敏感波段和营养元素含量高光谱估算模型等方面进行了研究,主要研究结果如下:光谱特征研究表明,叶片光谱反射率主要受色素和组织结构的影响,在观测期内差异不大;冠层光谱反射率与地物反射、水分含量、冠层结构和植被生长发育水平有关,其中以6月光谱反射率最高,随后依次是9月、8月和7月。核桃叶片不同营养元素含量有所不同,且不同时期动态变化规律也表现出一定的差异,6月和7月由于核桃处于硬核期和速生生长期,叶片营养元素运移速度较快,其含量差异较大,而8月和9月则表现为含量波动小,处于相对的稳定期。叶片营养元素含量与叶片、冠层光谱相关性分析表明,利用归一化一阶微分预处理方法能够提高光谱与各营养元素含量的相关性,各营养元素含量与核桃不同时期叶片、冠层光谱间存在不同的光谱敏感波段。由于受叶片色素及细胞组织结构的影响,叶片光谱敏感波段多分布于可见光和近红外波段;受色素、光照、冠层结构、地被物反射和水汽等的综合影响,冠层光谱敏感波段在整个光谱范围(350～2 500 nm)都有分布。叶片、冠层各营养元素含量高光谱估算模型研究表明,在叶片和冠层水平采用主成分回归法建立各营养元素含量模型均表现出较好的拟合效果。不同时期核桃叶片各营养元素光谱模型的拟合度均在0.600以上,且在营养元素含量较多时,预测精度更为准确。其中,Ca、Mg元素含量在6月的模型拟合效果较好;N、Cu元素在7月模型拟合效果最好;P、K、Mn元素在8月的模型拟合效果最好;Fe、Zn元素的最佳预测模型是9月;不同时期核桃冠层各营养元素光谱模型的拟合度均在0.490以上,拟合效果略低于叶片水平,其中N素在6月建模效果最佳,P、K、Ca、Mg和Mn素在8月建模效果最好,Fe、Cu和Zn素在9月模型拟合度最好。冠层结构、地被物反射等因素的影响可能是冠层光谱模型精度低于叶片水平的主要因素。