根据作物水分状况实施精量控制灌溉是提高水的利用率和水分生产效率的重要途径之一。本文运用植物生理生态学理论，研究棉花在不同生长阶段茎秆直径随土壤水分动态变化的规律和特征，定量分析环境条件对监测效果的影响，旨在研究建立了一套基于茎直径变化无损实时监测诊断棉花水分状况的指标体系，为作物水分信息的实时监测预报和精量控制灌溉提供一个有效的手段。 通过研究与分析，得出如下基本结论： (1) 茎直径变化测量参数能较好的反应棉花水分状况，但茎直径变化受外界环境因素和作物自身发育特性共同影响，在不同生长阶段，宜采用不同参数作为水分诊断指标。在茎生长阶段，茎直径最大值随时间的变化(DI)能较好地反映棉花水分亏缺程度，而不同水分处理间的日最大收缩量(MDS)差异不显著；在茎成熟阶段，日最大收缩量对水分亏缺的反应非常敏感，是适宜的水分诊断指标。 (2) 茎直径与叶水势，叶片相对含水量，叶片气孔导度等作物水分诊断指标之间均具有高度相关性，说明茎直径变化能很好地反映作物水分状况，是理想的作物水分监测诊断指标。 (3) 对棉花茎直径日最大收缩量(MDS)、日增长量(DI)，复原时间(RT)，叶水势(LWP)和细胞液浓度(CSC)等五个作物水分监测指标的变异性和敏感性分析表明，基于茎直径变化监测的指标尽管变异性较大，但由于很强的信号强度，信噪比明显高于叶水势和细胞液浓度。说明茎直径变化监测指标与叶水势和细胞液浓度相比能更敏感地反映作为水分亏缺状况。 (4) 对影响茎直径变化的环境因素进行分析得出，土壤水分、辐射和空气饱和差影响最大，相对湿度次之，气温和风速的影响很小。在此基础上建立了棉花茎直径日最大收缩量与环境因子之间的回归模型，可为利用茎直径变化评价作物缺水状况提供依据。 (5) 茎直径变化关键指标与土壤相对含水量的相关性分析结果表明：在茎生长阶段，茎直径日增长量DI与土壤相对含水量呈正相关关系，相关系数(r<2>)为0.8745；在茎成熟阶段，茎直径日最大收缩量MDS与土壤相对含水量呈负相关关系，相关系数(r<2>)为0.8513。根据茎直径变化与土壤相对含水率的关系式，得出了棉花不同生长阶段水分状况茎直径变化诊断的量化指标，可作为启动灌溉自动控制系统参考指标。棉花花铃期茎直径收缩后恢复时间(RT)和土壤相对含水率之间呈极显著负相关关系(r<2>=0.613)，RT在土壤相对含水率减低到65％时表现出明显的阈值反应，因而在用茎直径变化法指导棉花灌溉时，可将RT与DI和MDS结合使用。 (6) 提出了茎变化监测诊断作物水分状况的技术操作规程，主要包括：系统组成、传感器安装方法、传感器与数据采集器的联结、数据采集器程序的设置、数据下载、数据处理、资料分析与应用、传感器调整与维护等。