水资源严重短缺和氮肥常年过饱和投入是限制干旱区农业健康可持续生产的重要因素，因此合理的水肥投入，构建良好的根冠构型，提高水肥利用效率是棉花高产、高效的基础。本试验于2018年和2019年4月至10月在新疆农业科学院阿瓦提县棉花育种基地(N40°06，E80°44，海拔1025m)进行，大田试验采用裂区试验设计，设置灌溉量与施肥量两个调控因子，其中灌溉量为主区，施肥量为副区，均设置三个梯度，灌溉量依次为2250(低灌量)、3450(中灌量，传统经验灌溉量CK)、4650m3/hm2，(高灌溉量)；施肥量(折合纯氮)依次为0(空白)、300(中等施氮量，传统经验施氮量CK)、600kg/hm2(高施氮量，200%CK)。研究了不同灌溉施肥量下水氮耦合对棉花生长、干物质积累、产量及构成因素、冠层透光率、光合特性、根系构型和棉田水氮运移规律的影响，主要得到以下结论：
　　1.灌溉量和施肥量对植株生长和产量构成有一定促进作用，提高灌溉量和施肥量均能显著提高株高、叶片数和结铃率。在对干物质积累方面提高灌溉量可显著提高干物质积累总量，而提高施肥量主要促进了干物质更早的向经济器官积累。叶片SPAD值随灌溉量增加显著降低，随施肥量增加显著提高。相同施肥量下提高灌溉量可增产23.2%~31.4%，相同灌溉量下增施氮肥可显著增产12.5%~17.6%。进行F测验后发现，水氮耦合对棉花单铃重、籽棉产量和皮棉产量均有显著的调控作用。
　　2.提高灌溉量和施肥量均可显著增加叶面积指数，花铃期光层透光率降低，叶片对光能的利用面积增大，叶片温度和冠层温度随之上升，显著提高了叶片活性，进而显著提高了棉花光合速率，其中增施氮肥对光合特性的影响主要体现在对光合午休后净光合速率回升状况影响。但灌溉量达到4650m3/hm2时，施肥量为0kg/hm2的条件下，吐絮期仍保持较高的叶面积指数和较低的冠层透光率，棉花出现贪青晚熟现象。
　　3.灌溉量对0~20cm土层内根系生长影响较大，干旱条件下开花期0~20cm土层内根长密度显著增加但根表面积密度、根体积和根系平均直径均显著下降，这种现象在高施肥量条件下尤为明显。但提高灌溉量会导致吐絮期部分根系死亡，根长密度和根重密度显著降低，若要缓解这一情况需提高对氮肥的使用量。施肥量对20-40cm土层内各根系指标影响较大，增施氮肥可显著提高根体积和根系平均直径。
　　4.提高灌溉量显著提高了全生育期0~80cm土层含水率总平均值，而增加施肥量对全生育期0~80cm土层含水率总平均值无显著影响，仅在盛铃期后0~60cm土层含水率随施肥量增加而显著提高。2250m3/hm2灌溉量下全生育期内0-40cm土层均表现出严重干旱状况，而4650m3/hm2灌溉量下会导致吐絮期水分严重向深层下渗，适宜的施肥量可提高根系对水分的吸收，而过量施肥会使氮素随水下移。二元回归分析表明，灌溉量是影响0~40cm根系主要分布区土层硝态氮积累的主效应，而施肥量是导致硝态氮主要因子。