棉花是世界上最重要的纤维作物。中国在世界棉花生产中居领先地位,而湖北是中国产棉大省之一。然而尽管推广了高产品种,采用了育苗移栽这种高投入生产模式,但近年来该地区棉花单产仍然停滞不前。因此,棉花生产面积因利润低下而逐渐减小。为了提高农民的植棉收入,已经探索出一种新型高效种植模式,其特点是生长期短、晚播、直播、高密和减少氮肥、且一次施肥,而不影响棉花产量。但是,这种新的棉花种植模式,是否也需要较高的钾氮比例?为此,我们于2016-2017年,在中国武汉华中农业大学试验农场（北纬30°37′,东经114°21′,海拔23米）进行了大田试验。完全随机区组设计,品种为华棉3109（Gossypium hirsutumn L.）。试验设置3个钾氮比例（施钾量）[K08{K（K₂O）:N=0.8:1(168:210 kg ha^-1)},K10{K（K₂O）:N=1:1(210:210 kg ha^-1)}和K12{K（K₂O）:N=1.2:1(252:210 kg ha^-1)}]。见花期（田间出现第一朵花时）,将全部肥料210 kg ha^-1N、相对应的K₂O、63 kg ha^-1P₂O₅和15 kg ha^-1B肥混匀后一次施入大田。结果表明,K10和K12的籽棉和皮棉产量分别比K08增加15-16%,而K10和K12之间没有差异。本研究的其他主要结果如下:1.较高钾氮比例（施钾量）显著提高了叶面积（26-68%）、叶片生物量（19-35%）及叶片相对含水量（10-14%）等,但降低了叶片比叶重（4-18%）。2.主茎功能叶叶绿素相对含量（SPAD值）在出苗后32-82 d内持续增加,后稳定至盛花期（出苗后92 d）,其后逐渐降低,至吐絮期最低。果枝叶叶绿素含量趋势相似,而叶绿素荧光参数在在较高施钾比例下表现更好。3.植物光合特性随光照强度、叶片种类、主茎叶位、生育时期、时间间隔、单叶和全株叶不同而异。Pn、Gs和Tr值都从8:00增加到13:00,然后迅速下降,直到18:00。这些指标值,从蕾期（SQ）到盛花期（PB）,逐渐增加,而后下降,在吐絮期降至最低。第6主茎叶（从上至下）的指标值,与同节位果枝的第1果节叶相比,初花期（FB）和吐絮期（BO）较高,而盛花期（PB）较低。另外,主茎功能叶的所有指标值高于其他叶片除了胞间CO₂浓度（Ci）外,上述光合特性指标值K12>K10>K08。4.各处理使总Rubisco活性上调11-62%,同时使ATP含量降低了10-22%,使棉花植株有更好的光合性能。不同施钾量对碳水化合物代谢酶和含量有影响显著。施钾量的升高使蔗糖代谢相关酶,包括磷酸蔗糖合成酶（SPS）和蔗糖合酶（SS）的活性上调（分别为8-36%和7-35%）;而使蔗糖降解相关的酶,包括蔗糖转化酶（SAI）和6-磷酸葡萄糖脱氢酶（G6PDH）活性下调（分别为5-17%和7-31%）。综上所述,较高钾氮比例有利于光合同化物向库器官的转运,从而提高棉花产量。因此,可以认为在新的种植模式下,K10是获得较高棉花产量和经济效益的最佳选择。