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本研究于20162017年在山东农业大学棉花科研基地聊城市茌平县振兴办事处和德州市德城区黄河涯镇进行。大田生产条件下,选用聊棉6号为供试品种,设5.25、6.75、8.25万株hm-2三个种植密度,0、105、210、315和420 kg hm-2五个施氮量处理,尿素为肥源,基追比1:1,P2O5和K2O施用量分别为90、105 kg hm-2一次性基施,2016年盆栽试验同步进行。研究种植密度和施氮量互作对棉花产量品质形成与氮肥利用效率的影响及其生理基础,以明确增密减氮对棉花生长发育和产量品质形成、植株体内氮素运移规律、氮肥流向及氮素利用效率的影响,为黄河流域棉区棉花高产优质增效栽培提供理论依据和技术支撑。主要研究结果如下:1增密减氮对干物质和氮素积累与分配的影响随着种植密度和施氮量增加,不同生育阶段干物质和氮素积累量均呈上升趋势,D8.25N420时最大,现蕾期花铃期是干物质和氮素积累关键时期,其积累量分别占整个生育期积累量的79.24%83.69%、78.04%78.71%,而干物质和氮素积累量分配到生殖器官比例下降,D8.25N420时最低。两者互作下,与D5.25N315相比,D6.75N210干物质和氮素积累量分别提高了12.98%19.82%、1.21%5.18%,生殖器官分配量提高9.77%15.12%、3.23%4.66%,最大积累速率提高7.94%9.46%、6.94%8.94%。与干物质积累动态特征值平均值相比,氮素快速积累期起始时间提前4.106.40d,最大积累速率出现时间提前1.406.60d,氮素吸收高峰期出现时间提前1.406.60d,棉花养分吸收早于干物质积累,表明氮素积累是干物质积累的基础。2增密减氮对产量和氮肥利用率的影响随着种植密度和施氮量增加,棉花产量呈先升高后降低的趋势,2016年D5.25N315、D6.75N105和D6.75N210、2017年D5.25N315、D6.75N210时可获得高产,而D8.25时任何施氮量均不高产,表明在一定种植密度和施氮量范围内棉花产量可保持相对稳定,适当增加种植密度可以优化施氮量,增密减氮后群体铃数显著增加是棉花能维持高产的重要保证。对皮棉产量回归分析表明,与D5.25N315相比,种植密度增加到D6.75,2016年施氮量减少到222 kg hm-2,2017年减少到231 kg hm-2可以获得最高产量,若以最高产量的95%为实际目标,2016年施氮量减少为100.57 kg hm-2,2017年为110.65 kg hm-2,可以获得目标产量皮棉1652.88 kg hm-2、1690.32 kg hm-2。种植密度和施氮量互作对氮肥利用率影响显著,氮肥回收率在D6.75N105、D8.25N105时显著高于其他处理,氮肥农学利用率和氮肥生理利用率则在D6.75N105时最大,且显著高于其他处理,氮肥内在利用率D5.25N0、D6.75N0、D6.75N105、D8.25N0时显著高于其他处理。与D5.25N315相比,D6.75N105、D6.75N210氮肥回收率分别升高了85.61%91.16%、43.49%64.07%,氮肥农学利用率分别升高了86.75%120.97%、23.39%36.49%,表明增密减氮后氮肥利用更为高效。3增密减氮对棉铃时空分布的影响从时间分布来看,伏桃是构成产量主体,随着种植密度增加,伏前桃占比下降,秋桃占比则呈升高趋势。2016年三桃分配比例为伏桃>伏前桃>秋桃,伏桃占比50%以上,2017年三桃分配比例为伏前桃>伏桃>秋桃,伏桃占比40%以上。2016年2017年前两次收获皮棉占比为86.89%92.43%,在D5.25N315、D6.75N210时高产。从空间分布来看,内围铃是构成产量主要部位,内围铃收获皮棉占比为77.95%78.99%,2016年UFB12、2017年MFB12占比显著高于其他部位。D5.25、D6.75时LFB3</sub>、MFB12、MFB3</sub>、UFB12皮棉产量均随施氮量升高呈先升高后降低的趋势,种植密度与施氮量互作下,D5.25N315、D6.75N105、D6.75N210时皮棉产量高,增密减氮可以调节三桃分布及不同部位棉铃对产量的贡献率。4增密减氮对棉铃纤维品质的影响从时间分布来看,后两次收获棉铃纤维品质优于第一次,与D5.25N315相比,2016年D6.75N210比强度第一次显著升高、第三次则显著降低、第二次无显著变化,其他指标三次均无显著变化,2017年所有指标均无明显变化。从空间分布来看,中上部果枝收获棉铃纤维品质优于下部果枝,中上部果枝内围铃是形成优质铃的主要部位,与D5.25N315相比,D6.75N210纤维品质各项指标均无明显差异,高密高氮条件下纤维品质降低,气候条件是造成年际间棉纤维品质差异的主要原因,增密减氮对棉铃纤维品质各项指标无显著影响。5增密减氮对功能叶生理特性的影响随着种植密度和施氮量增加,叶面积指数呈升高趋势,D8.25N420时最大,光合速率和SPAD值随着施氮量的增加而增加,D8.25N315、D8.25N420时显著高于其他处理,与D5.25N315相比,D6.75N210叶面积指数、光合速率、SPAD值均无显著变化,生育后期N0处理各项指标迅速下降,而高密高氮则保持较高的叶面积指数、光合速率和SPAD值,说明N0后期缺氮会引起棉株早衰,而氮过多会出现贪青晚熟。NR和GS活性随着种植密度增加而降低,随着施氮量增加而升高,与D5.25N315相比,盛花期D6.75N210处理NR和GS活性无显著变化,而后期NR活性显著升高,增密减氮后功能叶氮同化能力增强,为后期氮素积累奠定基础。6增密减氮对土壤硝态氮含量的影响收获时060cm土层中土壤NO3--N含量随着种植密度的增加而降低,不同密度条件下,则随施氮量增加而增加。D5.25、D6.75和D8.25条件下,施氮量为N0或N105,NO3--N含量急剧下降,而施氮N420时NO3--N含量较试验前所有密度处理下均显著增加。与试验前土壤相比,收获时D6.75N105中NO3--N含量持续下降,而D6.75N210中NO3--N含量在两年内没有差异。说明增密减氮后D6.75N210土壤无机氮含量既可满足棉株需求,又可以维持土壤平衡。7施氮量对肥料15N吸收利用和流向的影响随着施氮量增加,棉株肥料15N吸收量显著升高,而肥料15N回收率呈下降趋势,棉株吸收土壤氮素量呈升高趋势,而棉株吸收氮素来源于土壤比例（Ndfs）呈下降趋势。高氮条件下棉株吸收土壤氮素量升高表现出氮素激发效应,棉株吸收氮素来源于土壤比例为66.35%81.87%,土壤是提供氮素的主体、是棉株最大供氮源,减少施氮量可以进一步发掘土壤供氮潜力,达到高产高效。随着施氮量增加,肥料15N流向不同,15N残留量、15N损失量呈上升趋势,与基施氮肥相比,追施氮肥后15N残留量升高了40.34%82.23%,15N损失量升高了15.69%73.92%,而15N残留率则降低了8.89%29.83%,15N损失率降低了13.04%42.16%,生育中后期加快对肥料15N吸收利用,棉株15N回收率升高,残留率和损失率降低。