本文基于不同氮肥水平的田间试验，分析对比根钻法和微根窗观测系统法的简便性及数据准确性，研究不同氮肥水平下水平距离棉株10cm和25cm处的棉花根系形态及根分布、地上部形态、伤流液和主茎叶中的生理活性物质、干物质积累分配、棉花的产量品质的影响，并分析根系与地上部指标的相关性以及产量和各指标之间的相关性，揭示了不同氮肥水平下棉花根系生长与“根—冠”生理特征的内在联系，主要结论如下:　　1)棉花根系研究过程中，根钻法的操作过程、所用时间、涉及人员数量均大于微根窗观测方法，且冲洗过程中容易引起细小根系的损失，并且每次取样地点均更换，因此根钻法误差大于微根窗法。但微根窗法取样体积较小。　　2)根钻法和微根窗法测定的根形态指标（根长密度、根投影面积密度、根表面积密度、根平均直径密度、根体积密度）等呈极显著相关关系。且两种方法观测结果表明氮肥对棉花的总根长密度、浅层土壤根长密度的影响结果基本一致，中氮处理达到最大值，显著大于对照处理。根钻法观测的根形态密度、浅层土壤的根分布均低于微根窗法观测得到的数值，且处理间效应变化值也较大。　　综合分析表明根钻法和微根窗法均能有效的用于棉花根系的观测，其处理间效应得到结果基本一致，且微根窗法处理间差距更明显且测定结果更精确。　　3)氮肥促进距离棉株10cm及25cm处棉花根系的生长。在蕾期、初花期、花铃期和吐絮期各个生育时期，随氮肥用量的增加，大部分土层中尤其是浅层土壤中的根长、根投影面积、根表面积、根体积及总根形态密度均呈先增加后降低趋势，中氮处理(240kg·hm-2)达到最大值，显著大于对照处理(水平距离植株10cm和25cm)。中氮处理促进根系的生长及深扎，降低浅层土壤根系所占比例。氮肥促进棉花地上部的生长，中氮和高氮处理显著增加棉株的株高、茎粗、叶面积，其中以高氮处理的株高最大。根系形态和地上部植株的形态有一定的相关性，吐絮期距离植株10cm处棉花根平均直径和株高、茎粗显著相关，距离植株25cm处棉花根投影面积、根体积和茎粗显著相关。并且水平距离植株10cm处各个生育时期的棉花根系总根长，初花期和花铃期的总根投影面积，以及距离植株25cm处花铃期、吐絮期的总根长、总根投影面积显著影响棉花产量，说明氮肥会促进棉花根系的生长，进而影响其地上部形态的生长。　　4)氮肥促进棉花伤流液和叶片内生理活性反应。中氮处理显著增加棉株叶片中的叶绿素含量，棉株根系和叶片中的可溶性蛋白、硝态氮含量、硝酸还原酶活性、可溶性糖含量、氨基酸含量、SOD活性、POD活性，显著降低MDA含量。并且伤流液和叶片中的生理物质很多均显著相关，且可溶性蛋白含量、硝态氮含量、硝酸还原酶活性、氨基酸含量与产量也有一定的相关性。说明中氮处理能促进棉花根系和地上部的代谢相关酶类合成，促进氮素吸收利用，协调碳氮代谢，缓解棉花衰老。　　5)氮肥增加棉株根系和地上部器官的干物质积累，中氮处理下根系干物重显著大于对照处理。高氮处理主要促进植株的叶片和茎等营养器官的干物质积累，而中氮处理则能增加最终棉花蕾铃分配比例。棉花根系的干物重尤其是生长发育后期浅层根系干物重、总干物重和地上部干物重积累有一定的显著相关性。不同生育时期的棉花根系总干重、生育后期的地上部总干重、蕾铃干重与棉花产量显著相关。中氮处理的蕾铃所占比例最大，产量最高，品质最优。综合分析认为中氮处理(240kg·hm-2)能促进植株根系和地上部的干物质积累，调节其干物质分配，平衡棉株的根-冠关系提高棉株的产量品质。