增施氮肥可以加速棉花秸秆的分解,进而通过增加土壤氮素的供应能力和棉株氮素的吸收能力来提高棉花的产量。长期秸秆还田和高施氮量条件下,改变种植密度和施氮量是否可以提高棉花产量的研究目前尚不清楚。本研究于2016年至2017年在山东聊城进行,试验设置三个种植密度和五个施氮量,种植密度分别为5.25(D5.25)、6.75(D6.75)和8.25(D8.25)株m-2,施氮量分别为0(N0)、105(N105)、210(N210)、315(N315)和420(N420)kg ha-1,量化了种植密度和施氮量对棉花产量、氮肥利用、叶片衰老、土壤无机氮和表观氮平衡的影响。与常规组合(D5.25N315)相比,种植密度增加28.6%、施氮量减少33.3%(D6.75N210)可以保持较高的棉花产量,而种植密度增加28.6%、施氮量减少66.7%(D6.75N105)仅可在第一年实现高产;生物量则随着种植密度和施氮量的增加而增加,两年均在D8.75N420获得最高值。与D5.25N315相比,D6.75N105时NAE和NRE分别增加30.2%和54.1%,而D6.75N105时NAE和NRE则分别增加104.8%和88.1%;施氮量105 kg ha-1时土壤无机氮急剧下降,但在D6.75N210未发现差异;施氮量105 kg ha-1时,土壤氮素缺乏发生,但在D6.75N210时,土壤氮素缺乏未发生;施氮量为210-420 kg ha-1时叶片净光合速率和氮浓度均高于其他处理。综上,秸秆还田条件下,D6.75N210是黄河流域棉区和其他具有类似生态的地区的优先组合。