采取适宜的种植密度是优化棉花冠层结构、改善冠层光合能力的重要手段。本文选用北疆棉区大面积应用的棉花品种新陆早33号为试验材料,设置低、中、高3个种植密度(7.5、19.5和31.5株·m^-2),采用完全随机区组设计。在盛铃期,系统测定各处理不同冠层层次光分布、群体光合速率、叶片比叶重、叶绿素含量、氮含量、叶片净光合速率等指标。探讨了种植密度对冠层内叶片的最大光合速率和光合氮素利用效率的影响,并提出了大田棉花高光效冠层的特征和关键指标。2年的田间试验结果表明,种植密度对棉花冠层内叶片氮素分配及光合生理影响显著。叶片光合机构中氮素分配差异受比叶重的调控,并对冠层内叶片最大光合速率及光合氮素利用效率有显著影响。随种植密度的增加,冠层上部叶片中较多的氮素分配到光合作用系统,在叶片净光合速率增大的同时,提高了叶片光合氮素利用效率;然而,随种植密度的增加,冠层中、下部叶片氮素向光合作用系统中分配比例显著下降,致使叶片最大光合速率及光合氮素利用效率降低。适宜的种植密度条件下,冠层上部叶片具有较高的光合能力和光合氮素利用效率;而冠层下部光分布适宜,叶片比叶重、叶绿素含量及氮素含量保持较高水平,且能较高效地利用光能及叶氮资源,是大田棉花高光效冠层的主要特征。不同种植密度条件下,叶片比叶重和光合机构氮素分配比例合理的空间分布,是棉花调节冠层内叶片光合能力和光合氮素利用效率的关键生理指标。