光合作用是作物产量形成的基础。作物冠层结构状况影响群体光合物质生产，合理的冠层结构是作物实现高产高效的基础。本论文在大田定向培育超高产棉田，总结超高产棉花冠层结构形成特征及与群体光合生产关系研究的基础上，针对影响棉花冠层结构指标变化的品种类型、种植密度和化学调控等因素，设置小区控制试验，分析棉花不同年代品种、不同株型与叶型品种、棉花杂交种等对冠层结构形成的影响，探讨种植密度和化学调控等栽培技术措施对棉花冠层结构形成的调节效应，明确棉花产量提高过程中冠层结构指标的变化，揭示新疆超高产棉花冠层结构形成机理及增产潜力的挖掘途径，研究结果为新疆棉花大面积高产超高产栽培提供理论依据。主要研究结果如下：　　1新疆超高产棉花冠层光分布特征及与群体光合生产关系　　超高产田棉花（皮棉产量在4000kg·hm-2以上）盛花期到盛铃后期冠层上、中、下层光吸收率的比例为2:2:1，呈均匀分布；群体散射辐射和直射辐射透过系数处于较适宜范围，冠层中、下层叶片受光良好，冠层各层次的叶片群体光合速率差异较小。与高产（3500kg·hm-2左右）和一般高产（3000kg·hm-2左右）棉田相比，超高产田在盛铃前期具有较高的叶面积指数和群体光合速率峰值，初絮期和盛絮期叶面积指数下降缓慢，群体光合速率峰值仍保持较高值；非叶绿色器官对产量形成的光合贡献增大，群体干物质积累量较高。　　2新疆超高产棉花叶、铃空间分布及与群体光合生产的关系　　超高产棉花形成的生理基础在于，盛花期至盛铃后期主茎中上部节间长，叶层间隙及叶倾角大，中下部叶面积指数分布比例高，叶片群体光合速率高且在冠层垂直方向呈均匀分布；吐絮期上层叶面积指数和叶片群体光合速率下降缓慢，棉铃空间分布与叶片群体光合速率的空间分布相吻合，叶铃关系协调。　　3棉花冠层不同部位光温差异及对光合能力的影响研究　　盛铃期棉花冠层各部位单叶光合速率与群体光合速率变化规律及影响因素具有一致性。在测定的时刻里（北京时间11:00、14:00和17:00），整个冠层群体光合速率和冠层各部位单叶光合速率平均值最高值出现时刻为14:00。单叶光合速率和群体光合速率冠层上部14:00低于其他测定时刻，其原因是出现了光抑制。17:00时低于11:00是由于温度过高引起的气孔导度下降等气孔因素造成的。　　4棉花品种演替过程中冠层结构变化及与光合能力关系研究　　在棉花品种演替产量提高过程中，群体光合速率和叶倾角不断增大；早期和中期品种LAI不断下降，单叶光合速率不断增大；近期和最新品种LAI不断增大，其中近期品种单叶光合速率有所下降，最新品种单叶光合速率迅速上升。早期和最新品种培育品种冠层总吸收率较高，中期和近期品种培育品种冠层总吸收率无明显差异；中期品种光分布较为均匀，其次是最新品种，中下部光截获比例较大。冠层优化指数随产量提高而增大，最新品种生育后期（盛铃后期和吐絮期）提高尤为明显。　　5棉花不同株型、叶型品种冠层结构特征及与群体光合生产关系　　常规叶形塔状杂交棉新陆早43号叶面积指数和叶绿素SPAD峰值较高且达到峰值较晚，盛铃期叶倾角调整幅度较大，冠层开度维持在0.09-0.12，吐絮期数值较小，有助于优化光环境，充分利用光能，提高棉花光合生产能力。杂种优势通过影响叶倾角调整幅度，提高叶面积指数和叶绿素SPAD值峰值及功能期长短，增大光合面积和光合速率；株型通过影响叶倾角大小和冠层开度改变光合有效面积和冠层光环境。　　6杂交棉F1、F2代和亲本冠层结构、光合特性及与产量的关系　　杂交棉F1叶面积指数、单叶光合速率、群体光合和呼吸速率具有超亲优势，冠层光截获率和生育后期叶绿素SPAD值具有中亲优势。叶面积指数和冠层光截获率具有明显的母系遗传特性，而叶倾角显著受到父本的影响，在父母本共同影响下更有利于杂交棉F1群体和单叶光合速率、叶绿素SPAD值的提高，具有较小呼吸速率的亲本组合有利于降低杂交棉的群体呼吸速率。杂交棉F2代冠层和光合特性主要受杂交棉F1和衰退率影响，叶面积指数、群体光合速率和生育后期群体呼吸速率具有的中亲优势减小了衰退率；杂交棉F1及F2代光合物质积累最大增大速率出现时间和直线增长期开始时间较晚，呼吸消耗比例较小，最终积累量和最大增大速率较大以及直线增长期、活跃期较长，杂交棉F1具有明显的光合生产和产量优势，F2代具有一定的产量优势。　　7棉花不同密度冠层结构差异及与群体光合生产的关系　　随密度增加，叶面积指数、叶倾角和群体光合速率越大，下降越快；冠层开度越小，密度过大或过小增大越快。单株干物质重、单株铃数和单铃重下降，群体干物质重和总铃数增加。密度过高或过低皮棉产量均会下降。盛蕾期到盛铃后期透射率和下层吸收率减小，上层吸收率增大。在各处理中，19.5万株hm-2处理生育后期冠层开度最小，吐絮期透射率最小，下层吸收率、产品器官干物质重和群体干物质重最大；且具有最大的中层吸收率、最大增大速率、光合物质直线增长期和积累活跃期，皮棉产量最高。　　8缩节胺（DPC）对杂交棉冠层结构及群体光合生产的调节　　轻量化调下，杂交种标杂A1和石杂2号棉株主茎第6及以上节间长度明显增加，叶面积指数增大且生育后期下降较缓，光截获量增加；植株叶倾角增大，叶片较直立，冠层开度较大，透光良好，群体光合速率峰值高且高值持续期较长，光合物质积累量明显增加，皮棉产量显著提高。常规棉花品种新陆早13号和新陆早36号第6及以上节间长度变化不大，叶面积指数峰值高但生育后期下降较快，生育后期漏光损失严重，群体光合速率下降，产量显著降低。因此，采用轻量化调，有助于杂交种形成高光效冠层结构，增强群体光合生产能力，发挥其生长优势，提高产量。