棉花是世界范围内主要纤维作物。在过去的三十年里,中国是世界上最重要的棉花生产国与消费国,而长江流域棉区是中国棉花主产区之一。成本投入,尤其是化肥投入过高成为棉花种植的主要限制因素。以晚播、增密、减氮和一次施肥为特点的棉花新型种植模式,已逐渐取代传统棉花生产模式,且种植效益较高。为进一步明确这种新型种植模式下,密度和施氮量的互补关系,在华中农业大学试验农场进行了2年（2018-2019）大田试验。采用裂区试验设计,以密度为主区(D₁=6株m^-2,D₂=8株m^-2,施氮量为副区(N₁=150 kg ha^-1,N₂=180 kg ha^-1,N₃=210 kg ha^-1,同时施用54 kg ha^-1P₂O₅、1.5 kg ha^-1B和180 kg ha^-1k₂O。棉花品种Huamian-3097（Gossypium Hirsutum L.）均于5月24日播种。主要考查了棉花根系、叶片形态,棉花氮代谢、逆境生理及棉花产量等,结果如下:1.D₂处理的平均籽棉产量高于D₁,而施氮量的增加也提高了棉花籽棉产量。施氮量的增加提高了两种密度的籽棉产量。D₁时,D₁N₃处理的籽棉产量最高;D₂时,D₂N₃籽棉产量最高,但D₂N₂与D₂N₃无差异。随着施氮量的增加,根系形态指标量逐渐增加,并于N₃达最高值。单位面积根干重、鲜重、体积、表面积和长度等,均在D₁N₃最大。2.D₂氮代谢酶活性高于D₁处理,而增加施氮量也使氮代谢酶活性提高。总的来说,与D₁相比,N₂、N₃显著提高了D₂的氮代谢酶活性,如GOT（谷草酰乙酸转氨酶）、GPT（谷丙转氨酶）、GOGAT（谷氨酸合酶）、GS（谷氨酰胺合成酶）、Ni R（亚硝酸盐还原酶）和NR（硝酸还原酶）。此外相较于N₁处理,N₂和N₃的游离氨基酸和叶绿素含量更稳定。3.D₂抗氧化酶活性高于D₁,同时随施氮量的增加而下降。抗氧化酶（POD、CAT和SOD）活性,高施氮量（N₂和N₃）时保持较好水平;因此,N₁丙二醛（MDA）含量增加,表明N供应不足。结果表明,获得最高籽棉产量的组合是D₂N₂或D₁N₃,二者具有良好的互补关系。较高密度和较低氮肥或较低密度和较高氮肥提高氮代谢活性,维持较好抗氧化代谢平衡,从而提高作物产量。因此,在长江流域新型棉花种植模式下,密度6株m^-2、氮肥210 kg ha^-1或密度8株m^-2、氮肥180 kg ha^-1是棉花生产最经济的选择。