目的：研究超高产条件下杂交棉的光合生产特性、冠层结构特征及植株氮、磷、钾养分吸收特性，总结杂交棉超高产产量形成规律，提出超高产的产量结构、光合生理指标和养分吸收指标，总结杂交棉实现超高产的关键栽培技术，为构建杂交棉高产高效栽培技术体系提供理论依据。 方法：以杂交棉标杂A1和石杂2号为研究对象，采取定向培育超高产试验示范田，以一般产量水平条件下常规棉品种（系）为对照，系统测定超高产条件下标杂A1和石杂2号产量形成过程中叶面积指数、叶绿素相对含量（SPAD值）、光合速率、光合物质积累与分配，冠层的叶面积配置、叶倾角和光分布等冠层特性的变化及其与群体光合性能的关系，分析了植株氮、磷、钾的吸收动态和养分分配规律。 结果：本实验条件下，杂交棉标杂A1和石杂2号皮棉单产达到3500 kg hm-2。与常规高产棉田相比，杂交棉超高产田的叶面积指数高且持续期长，叶绿素SPAD值、单叶光合速率在盛铃期至初絮期显著高于前者；群体光合速率峰值高且持续时间长，群体呼吸速率占群体总光合的比例在生育中后期保持在较低水平，初絮期显著低于常规高产棉田，生育后期非叶器官仍维持较高的光合能力，特别是茎的光合贡献率为常规高产棉花的1.6～4.9倍，这是杂交棉在生育后期能保证群体光合优势的一个重要原因。杂交棉超高产田营养器官光合物质积累直线增长期的起始时间早、积累持续时间长、物质积累量大，群体总光合物质和生殖器官光合物质积累直线增长期及积累速率峰值出现较晚，积累活跃期较长，物质积累强度大。群体叶面积配置与光分布较均匀，花铃期冠层中部有较好的透光性，吐絮期底部漏光损失较小，整个冠层仍保持较高的光吸收率。超高产杂交棉的棉铃空间分布与叶分布、光分布和冠层光合分布比例的吻合程度较高，保证了光能的有效利用，促进同化物及时向棉铃转运，有利于挖掘杂交棉品种的增产潜力。超高产杂交棉对氮、磷、钾的需求量显著增加，氮、磷、钾养分最大需求时期结束时间和吸收峰值出现时间推迟，对氮、磷、钾养分均有较高的回收效率，但对氮素利用不经济。 结论：杂交棉皮棉单产达到3500 kg hm-2的产量结构和主要生理指标：总铃数每公顷应大于150万个，单铃重大于5.5 g，衣分不低于43％；叶面积指数在盛铃前期应达4.9～5.2，初絮期应维持在3.3以上；叶绿素SPAD值在盛铃期达到65.4～66.5，初絮期仍在64.8以上；单叶光合速率在盛蕾期至盛铃期保持在32.2～36.5μmol m-2 s-1，初絮期应高于22.2μmol m-2 s-1；群体光合速率盛铃前期达43.4μmol m-2 s-1，初絮期在16.3μmol m-2s-1以上；总光合物质积累量达26345.4 kg hm-2，经济系数不低于31％；植株氮、磷、钾积累量分别为478.2～517.9 kg hm-2、61.6～65.9 kg hm-2、401.2～442.8 kg hm-2。结合新疆杂交棉的高产实践，总结了杂交棉实现超高产的关键栽培技术。