【研究背景】新疆是我国最大的棉花生产基地,但水资源短缺,制约了棉花生产的发展。目前实行严格的水资源管理制度,为满足国家棉花战略需求,棉花生产能力将面临产量提高和水资源紧缺的双重压力,挖掘棉花生物节水潜力,实现水分高效利用是缓解水资源紧张的必由之路。光合作用是影响作物产量形成和水分高效利用的重要生理过程。棉花具有无限生长习性,源多库多且对应关系复杂,从单叶光合作用角度很难理解并调控产量形成和水分利用规律,因此也未能发展出相应的生物节水措施。本文在前人研究基础上提出"铃叶系统光合作用"的概念简化源库关系,理解棉花铃叶系统的光合功能,进而阐述其对水分利用效率的调节。【材料与方法】在田间条件下,采用随机区组试验设计,以新陆早45号和新陆早72号为试验材料,设置5个水分处理(土壤相对含水量分别为田间最大持水量的70-80%、60-70%、50-60%、40-50%和30-40%)。【结果与分析】在棉铃发育过程中,随水分亏缺程度的加剧,铃叶系统的净光合速率呈现较大的变化,系统整体光合作用的稳定性降低。水分亏缺抑制了棉株果节的分化,改变了棉铃的空间分布,减少了铃叶系统的数量和单铃重。与主茎叶相比,果枝叶的数量和光合面积及占比随水分亏缺程度的加剧逐渐降低,反映了棉花单个铃叶系统光合源的简化是对水分胁迫的重要适应。随生育进程的推进和水分亏缺程度的加剧,棉花铃叶系统内果枝叶干物质的占比减小的幅度为51%,相反,主茎叶干物质的占比增加的幅度可达61%,苞叶干物质的降低幅度较大;此外,茎秆和铃壳干物质的变化幅度比较稳定。随水分亏缺程度加剧,铃叶系统还弱化了果枝叶的光合功能,但主茎叶光合功能维持在较高水平。水分亏缺提高了棉花经济产量的水分利用效率,主茎叶的水分利用效率维持较高。【结论】水分亏缺下,与铃叶系统内其他器官相比,果枝叶光合性能具有更强的可塑性,弱化果枝叶并维持主茎叶光合功能对棉花铃重和水分利用效率起到重要作用。研究结果为棉花生产上通过栽培技术措施,实现棉花水分高效利用提供了理论支持。