本研究旨在探究大气CO₂浓度升高对冬小麦全生育时期冠层光谱特征的影响, 并基于筛选的敏感波段建立地上生物量(AGB)与光谱参数的定量关系。为此, 在2021—2022年的冬小麦生长季, 利用开放式CO₂富集系统(Mini-FACE), 设定大气CO₂浓度(ACO₂, (420±20) μL L^-1)和高CO₂浓度(ECO₂, (550±20) μL L^-1)两个处理水平, 分析了高CO₂浓度下光谱特征变化, 基于连续投影算法(SPA)、逐步多元线性回归(SMLR)和偏最小二乘法回归(PLSR)筛选AGB敏感波段并构建估算模型。结果表明: CO₂浓度升高使冬小麦拔节期和开花期AGB显著增加。红边和近红边反射率及红边面积在拔节期增加, 在开花期和灌浆期降低, 蓝边、黄边和红边位置在不同生育时期均发生移动; AGB的敏感光谱波段主要分布在红边和近红边区域, CO₂浓度升高缩小了AGB敏感波段范围, 但不影响AGB的估算; AGB的SMLR和PLSR模型均取得了较高的估算精度(R²>0.8), 其中SMLR模型中的R₇₉₉′、D_y、SD_y和PRI等特征参数与AGB显著相关, R²为0.866。PLSR模型(R²>0.9)在估算精度和稳定性上优于SMLR模型。本研究可为未来高CO₂浓度下冬小麦生长发育的遥感监测提供理论基础和技术方法。