干旱少雨是限制我国北方地区农业生产的重要因素之一。合理的水肥条件是促进作物健康生长的基础,土壤中的物质能量转化离不开土壤微生物的作用,因此结合作物不同生长阶段对水分的需求,研究水分调控对土壤碳氮含量及微生物特性的影响规律,对促进我国节水农业发展具有重要意义。冬小麦和大豆是我国重要的粮食作物和油料作物,麦豆复种是提高农田利用率的重要措施。本研究基于麦豆复种措施,进行不同水分调控处理,研究土壤有机碳、全氮、微生物量碳、氮含量、蔗糖酶和脲酶活性的变化规律,以揭示土壤碳氮含量及微生物特性与土壤含水量之间的关系。在此基础上,利用主成分分析法（Principal component analysis,PCA）构建土壤碳氮及微生物特性综合反映指标（Comprehensive index,CI）,对土壤原始光谱反射率数据进行倒数之对数（lg（1/R）,Lg）、一阶微分（First derivative,FD）、多元散射校正（Multiple scattering correction,MSC）、标准化正态变量（Standardized normal variate,SNV）以及连续统去除（Continuous removal,CR）等变换处理,并利用偏最小二乘法（PLS）构建高光谱监测模型,以期实现麦豆复种模式下土壤碳氮含量及微生物特性的快速监测。主要研究结果如下:（1）受天气、施肥等因素影响,两年试验测得的麦田和豆田土壤有机碳、全氮、微生物碳、氮含量、蔗糖酶和脲酶活性存在较大差异,但同一生长阶段各指标数据对水分调控的响应基本相同,随干旱胁迫加剧不同程度地表现为升高、降低或先升高后降低的趋势,其中以先升高后降低居多,同时达到最高点对应的水分处理不同。（2）各指标之间存在不同程度的相关性,基于PCA构建的CI可表征原始数据95.173%的信息,且各指标和CI均符合正态分布。（3）种植作物类型和水分调控处理对不同粒径土壤光谱反射率的基本特征没有影响,但水分调控处理会影响同一粒径土壤的光谱反射率,且不同粒径土壤光谱反射率在同一波长处存在一定的变化规律,表现为相同粒径的土壤在同一波长处的光谱反射率随干旱胁迫加剧而升高,同一水分处理的土壤光谱反射率随土壤粒径的增加而降低。（4）Lg、FD、MSC、SNV、CR五种变换算法对改变土壤光谱反射率曲线变化的作用不同,但均可以不同程度地改变土壤有机碳、全氮、微生物量碳、氮含量、蔗糖酶、脲酶活性和CI与对应光谱的相关性,其中Lg的效果较差,FD、MSC、SNV、CR的效果较好。（5）对土壤微生物量碳、氮含量、蔗糖酶活性构建的所有模型精度均较低,而土壤全氮含量和脲酶活性构建的各模型R~2均能达到0.6以上,RPD均大于1.4,可以实现高光谱监测;所构建的CI监测模型中,FD变换的模型可实现土壤CI的高光谱监测;此外,各变换算法中,FD变换对提高模型精度的作用最大。