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作物冠层温度是指作物冠层茎、叶表面温度的平均值，是衡量作物水分多少和有效性的重要指标，它取决于土壤-植物-气连续体内的热量和水汽通量，反映了作物和大气之间的能量交换，该值不仅受土壤水分状况的影响，还受环境因素的影响。因此，冠层温度可以作为一个综合性的生理指标，用于诊断作物缺水状况、指导水分管理。采用冠层温度诊断作物缺水状况的主要原理是: 作物会将吸收的太阳辐射转化成热能，使得叶片的温度升高。而作物的蒸腾作用会消耗热量，使叶片的温度降低。当作物供水充足时，蒸腾量较大,散失的热量较多作物温相对较低。而当作物水分供应不足时，作物的蒸腾速率下降，蒸腾作用所消耗的热量会减少，使得显热通量增加，造成作物温度升高。而植物水分亏缺指数对衡量作物水分多少和有效性具有重要意义。植物水分亏缺指数（Crop Water Stre ss Index，CWSI) 的提出，为植物水分亏诊断从理论到实践的应用带来突破。该指数从最初只涉及冠层和空气温度，逐渐开始考虑微气象因子的影响，其经验模型具有较好的实际应用价值，而理论模型则具有较强的理论基础，这两种模型被广泛使用。最初，研究人员在晴朗天气条件且土壤水分充足时，测量了首蓿、大豆以及南瓜的冠层温度和空气温湿度，研究表明植物冠层和空气的温差与空气饱和水汽压差（Vapor Pressure Deficit，VPD)之间存在线性关系。且这种线性关系几乎不受环境因子的影响（如:风速、温度和太阳辐射)，所以将植物存在的这种线性关系定义为“非水分胁迫下基线”。但是，阴雨天气会降低植物冠层温度，从而影响这一线性关系中的经验系数，因此，该经验模型的建立必须在晴朗天气条件下进行。随后对26种植物进行了“非水分胁迫下基线”分析，比较后得出不同植物的“非水分胁迫下基线”存在一定的差异，同时也取决于植物生长区域的水分条件。另外，计算CWSI的关键就在于上下基线的获取，研究人员认为超饱和状况下才能完全抑制植物的蒸腾作用，因此将充分供水条件下的冠层与空气温度差的下基线延伸至该负的VPD点,即得到零蒸腾时的上基线，该状态为气温的函数。并根据冠层和空气温差上下基线的经验方程，提出了一种用于监测植物水分亏缺的指标,只需要观测植物冠层温度和空气温湿度以及计算饱和水汽压差就能得到CWSI。在理想情况下，CWSI的值应该在0~1之间，当植物处于充分供水状态下，CWSI的值应该为0，而在严重缺水状态下，CWSI的值应该为1。在土壤水分供给不足时，CWSI会随着土壤水分的减小而增大，相反补充供水后，CWSI则会逐渐减小。随后的相关研究也证明了CWSI具有快速诊断植物水分亏缺的能力。 CWSI 的经验模型（CWSI Empirical Model，CWSIE) 根据实测的冠层温度以及湿参考面的温度，而干参考面的温度设定为Tdry=Ta 5℃,Twet是根据实测湿参考面温度（Wet artificial reference surface，WARS)。
式中，Tdry代表非水分胁迫极限的上线，即非蒸腾叶片温度;Twet代表非水分胁迫极限的下线，即潜在蒸腾的叶片温度，温度单位都是℃。 CWSI 的理论模型（CWSI Analytical Model，CWSIA） 基于Penman-Monteith公式,普朗克法则,维恩位移定律和冠层能量平衡守则，换算求得公式如下: 式中，Ta是空气温度(℃);Rn是净辐射(W·m2 ): rHR是热量传输的空气动力学阻力(m·s -1);ρ是干空气密度(kg·m-3);Cp是干空气的比热(J·kg-1·℃-1);rv是潜热传输的空气动力学阻力(m·s-1);γ是干涅表常数(kPa-1);Δ是空气饱和水汽压随温度变化的斜率(kPa·℃-1);是VPD饱和水汽压差(kPa)。
式中，rH是显热传输的空气动力学阻力;rR是热辐射流失的空气动力学阻力，单位都是m·s-1 
式中，d叶片的维度特征(m); u是风速（m·s-1 );ε是叶片辐射率(ε=0.96):δ是斯蒂芬玻尔兹曼常数(δ=5 67x108 W-m-K m)
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