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氮素对作物生长发育和产量品质形成能产生显著影响。作物氮素营养的精确诊断与动态调控是精确农业技术的重要内容和科学依据。本研究以小麦为研究对象，基于不同年份、氮素水平和品种类型的田间试验，系统分析小麦各器官（叶片、穗和地上部植株）干物质、叶面积指数和氮含量的动态变化特征，构建了基于干物质(LAI)的小麦不同器官临界氮浓度稀释模型（Criticalnitrogenconcentration，Ncnc），氮素需求模型（Accumulativenitrogendemand,Nand）和氮营养指数模型（Nitrogennutritionindex，NNI），最后利用SPAD预估小麦NNI，从而为小麦氮素营养诊断和调控提供有效的理论基础和技术支撑。 首先，在明确小麦叶片干物质和氮浓度随施氮水平和生育进程的变化规律的基础上，依据Justes构建临界氮浓度稀释模型的方法，分别构建了小麦叶片的临界氮浓度稀释模型(N1cnc）、氮营养指数模型(NNI1)和氮素需求模型(N1and）。结果表明:小麦叶片临界氮浓度与干物质之间符合幂函数关系(N1cnc=a1cncDM1-b);模型参数a1cnc在品种之间存在差异，使用充足氮肥处理条件下小麦返青期比叶面积(SLAs)对品种参数a1cnc进行修正，新构建了小麦叶片临界氮浓度稀释模型:N1cnc=0.095SLAs×DM1-0.18(DM1≥0.5t.ha-1)和N1cnc=0.105SLAs(DM1＜0.5t.ha-1);叶片氮营养指数模型:NNI1=N1a/N1cnc;叶片氮素需求模型:N1and=N1cna-N1na。利用独立试验资料对模型进行验证，结果表明临界氮浓度稀释模型能较好的诊断小麦叶片氮营养状况;氮营养指数模型和氮素需求模型可以定量计算小麦叶片的需氮量。 其次，系统分析小麦穗部的干物质和氮浓度的动态变化趋势，并构建了小麦穗部临界氮浓度稀释模型(Nscnc）、小麦穗部氮营养指数模型(NNIs)、小麦穗部氮素需求模型(Nsand)。结果显示:穗部干物质积累量与氮浓度间符合幂函数关系（Nscnc=ascncDMs-b）;模型参数ascnc在品种之间存在差异，利用充足氮肥处理条件下小麦抽穗期比叶面积(SLAb)为品种参数，新构建了小麦穗部临界氮浓度稀释模型Nscnc=0.1SLAb×DMs-0.17(DMs＞1.7t.ha-1)和Nscnc=0.095SLAb(DMs＜1.7t.ha-1);穗部氮营养指数模型:NNI1=N1a/1cnc;穗部氮素需求模型:N1and=N1cna-N1na。利用独立试验资料对上述模型进行检验，结果表明模型能够较好诊断小麦穗部氮素营养，并且在适宜氮素水平下小麦产量最高。 然后，在阐明小麦植株干物质和氮浓度之间关系的基础上，构建了基于干物质的小麦地上部植株临界氮浓度稀释模型（Ncnc），氮营养指数模型(NNI)和氮素需求模型（Nand）。结果表明:小麦地上部植株临界氮浓度稀释模型(Ncnc=acncDM-b)具有明确的生物学意义，参数acnc在品种之间有显著差异。利用在氮肥充足小区的小麦返青期比叶面积(SLAs)对模型系数acnc进行修正，从而构建小麦植株临界氮浓度稀释模型:Ncnc=0.11SLAs×DM-0.44(DM＞1.7t.ha-1)和Ncnc=0.135SLAs(DM＜1.7t.ha-1)，地上部植株氮营养指数模型:NM=Na/Ncnc;小麦地上部植株氮素需求模型:Nand=Ncna-Nna。利用独立试验资料对模型进行检验和测试，结果表明模型能够较好诊断小麦植株氮素营养，并且在适宜氮素水平下小麦产量最高。 进一步分析了小麦植株叶面积指数与氮浓度的动态关系，分别构建了基于叶面积指数的小麦植株临界氮浓度稀释模型(Npcnc)、氮营养指数模型(NNIp)。结果显示，基于叶面积指数构建的小麦植株临界氮浓度稀释模型（Npcnc=apcncLAI-b）结构相同，参数apcnc在品种之间也有显著差异。利用在氮肥充足小区的小麦返青期比叶面积(SLAs)对模型系数apcnc进行修正，重新构建的小麦植株临界氮浓度稀释模型为Npcnc=0.125SLAs×LAI-0.4(LAI＞1.5)和Npcnc=0.11SLAs(LAI＜1.5)。进一步基于临界氮浓度稀释模型构建了小麦植株氮营养指数模型:NNIp=Na/Npcnc。利用独立试验资料对模型进行检验和测试，结果表明模型能够较好诊断小麦植株氮素营养，并且在适宜氮素水平下小麦产量最高。并利用独立试验比较了Npcnc模型和Ncnc模型诊断效果，结果表明诊断发生错误的概率Npcnc模型为15.30％,而Ncnc模型为17.30％，Npcnc模型优于Ncnc模型。 最后，系统分析了小麦上部4张单叶和不同叶位归一化SPAD指数(NDSPADij)与植株氮营养指数的关系，构建了基于SPAD的植株氮营养指数定量估算模型。结果表明，小麦上部不同叶位SPAD随施氮量提高而提高，而NDSPADij随施氮量的提高而降低。小麦单叶SPAD与NNI的关系呈显著正相关，但在不同品种或年份之间表现不稳定;除NDSPAD12外，NDSPADij与NNI之间呈显著负相关，以NDSPAD14表现最佳，其定量估算方程为NNI=-2.019NDSPAD14+1.18（R=-0.838**）。