地膜的长期不合理使用,使得新疆膜下滴灌棉田残膜污染问题日益加重,长期的残膜积累势必会严重影响农业的可持续发展。无膜滴灌棉花试验示范取得成功,为彻底解决残膜污染问题提供了新思路,无膜滴灌棉花有望解决困扰已久的残膜污染问题。为推动无膜滴灌棉花在新疆的大面积种植的需求,本研究于2020～2021年在新疆阿拉尔市中国农业科学院棉花研究所兵团十团综合试验基地开展田间试验,研究了不同灌溉制度对无膜滴灌棉田土壤水热时空变化特征,探讨了不同灌溉制度对无膜滴灌棉花棉铃分布状况、冠层光合有效辐射截获率（CPARIn）、植株生长发育以及产量的影响,主要研究结果如下:（1）棉花株高、茎粗、LAI和干物质积累速率在全生育期表现为慢～快～慢的“S”型变化曲线;各处理株高、茎粗、LAI以及干物质积累速度和积累量与灌水频率和灌溉定额成正比,灌水频率和灌溉定额过低时虽然生殖器官干物质比例高,但积累量最低;灌水频率提高,棉花生育期延长;当灌水频率为6 d/次、灌溉定额为625.5 mm时,营养器官干物质积累量所占比例增加,生殖器官干物质比例下降,不利于高产;当灌水频率为7 d/次、灌溉定额在573 mm时,生殖器官干物质积累量明显大于各无膜处理。（2）各处理成铃率均表现为从下向上、从第1果节到第4果节呈现递减的趋势;随着灌水频率和灌溉定额的增加,第7果枝及以上果枝成铃率增加;两年均表现出外围铃和上部果枝棉铃脱落率高的规律;在相同灌水定额下,低频和高频灌溉都会使成铃率下降且蕾、铃、花脱落率上升,导致棉花单位面积铃数和产量下降;W7在吐絮期时成铃率最高。（3）棉花冠层对PAR的截获率表现为随着生育进程的推进先升高后下降;在水平方向上,距离棉株越近,CPARIn越大,行间光截获率明显小于棉行处;在垂直方向上,从冠层底部到冠层顶部,累计光截获率逐渐降低,即冠层上部的透光率明显大于冠层底部,这与棉花的整体株型结构有关;不同灌水频率和灌溉定额下,棉花株高和叶面积等指标不同,处理间CPARIn在时间和空间上差异明显。蕾期地膜覆盖条件下棉花整体长势较好,CPARIn较高;在盛花期灌水频率和灌溉定额主要影响冠层中上部的CPARIn,下部分布差异不明显;盛铃期和吐絮期灌水频率和灌溉定额对无膜滴灌棉田CPARIn的影响增大,高灌水频率、高灌溉定额处理W7、W8在不同的冠层深度CPARIn均明显大于低水处理。（4）土壤含水量受灌溉时间、降雨以及棉花所处生育时期的影响,灌溉或降雨后土壤含水量明显高于灌溉或降雨前,出现含水量峰值,随着土层深度的增加这种变化趋于平缓;灌溉定额及灌水频率对水分下渗有较大影响,灌水频率和灌溉定额最高的处理W8在7月中旬至最后一次灌水期间各个土层含水量均大幅度增加,低灌水频率和低灌溉定额处理W3、W4在70～90 cm土层含水量受灌水影响较小,各处理含水量均在下次灌水前持续下降,灌水停止后土壤含水量随时间变化持续下降,不同处理不同土层含水量的增加和减少速度不相同,含水量高低在一定范围内还与相对湿润区域有关,0～50 cm土层水分含量变化幅度更加明显。同一个处理不同时期的下降速度也不相同,具体表现为:盛花期土壤含水量下降较快,盛铃期下降变缓,吐絮期叶片开始衰老、脱落,气温下降,植株和土壤蒸腾下降,土壤水分含量变化趋于平缓;灌水会短暂提高各处理的耗水量,灌水当天及灌水后一天,耗水量明显大于灌水前;进入花铃期各个处理的土壤耗水量逐渐增加,至盛花期土壤水分消耗达到最大,后又逐渐下降,各个处理土壤耗水量的大小与土壤含水量、植株的生长情况以及生育时期有关,各处理达到最大土壤耗水量的时间存在差异,W8灌水偏多导致贪青晚熟,在吐絮期时整体的耗水量明显最大。（5）各处理不同时期的地温变化受土壤水分、棉花长势、气温综合影响。土壤温度剧烈变化较明显区域为30 cm以上土层,30～50 cm土层土壤温度亦随着时间的变化在小范围内波动,随土层深度的增加,各土层气温日变化趋于平缓,深层土壤温度基本恒定,各土层土壤温度随时间的变化存在明显的滞后性。不同灌水频率和灌溉定额处理在不同生育时期不同土层土壤温度的日变化存在差异:苗期、蕾期地膜覆盖具有明显的保温效果,无膜滴灌棉田温度日变化下降较CK快,最低温度较CK处理低1.28℃,并在22:00时温度出现明显的下降;花铃期地膜覆盖对棉田地温的日变化影响较小,各处理灌水2 d后土壤温度出现回升;对于长势较弱处理W3、W4、W5,地表温度变化快,10～30 cm最低温度低于其他处理;对于生长旺盛处理W6、W7在10～50 cm土层温度较W5处理低,但深层土壤温度处在较高水平;高频率和高灌溉定额处理W8,各个土层土壤含水量自盛花期开始均高于其他处理,各土层土壤温度明显高于其他处理;盛铃期后,气温下降,W8表层10～30 cm土层含水量最高,太阳辐射的增温效果缓慢,加之地表蒸发强烈,温度较低。（6）棉花产量与密度、单株铃数、单铃重直接相关。灌溉频率和灌溉定额过高或过低都会导致单位面积铃数、单铃重下降进而导致产量下降,且过多的灌水使得水分利用效率降低,不利于节水灌溉。蕾期灌水2次、花铃期灌水频率7 d/次、灌水定额69 mm、灌溉定额为573 mm的处理W7,单位面积铃数、单铃重和产量均较高,产量为5 718.24 kg/hm~2,与对照CK产量之间差异不显著。因此处理W7对应灌溉制度可为南疆无膜滴灌棉花灌溉制度的制定提供参考。