从我国钾肥资源匮乏及转基因抗虫棉易缺钾而秸秆施入可部分替代化学钾肥施入的实际情况出发,为研究棉田化学钾肥的秸秆替代施入对棉仁含油量的影响及其生理生化基础。本试验于2012-2013年在不同肥力土壤类型上设置麦(转基因抗虫)棉两熟周年秸秆还田与施钾量定位实验,进行麦棉两熟周年秸秆还田定位试验,研究:(1)基于棉籽产量的麦棉两熟周年秸秆还田替代钾肥效应;(2)棉仁油分累积对麦棉两熟周年秸秆还田替代化学钾肥的响应;(3)棉仁碳氮代谢对麦棉两熟周年秸秆还田替代化学钾肥的响应。主要研究结果如下:1.短期麦棉两熟周年秸秆还田根据还田年限、还田量以及土壤肥力的差异而不同程度地替代化学钾肥施用在合理施用氮磷肥基础上,秸秆还田显著提高棉籽产量。不同肥力土壤秸秆还田替代钾肥能力存在处理间、年际间差异。南京试点(基础土壤速效钾含量达155 mg·kg-1),2012年仅小麦秸秆还田量4500 kg·hm-2处理即能起到基本完全替代化学钾肥施用;至2013年小麦秸秆还田量4500-9000 kg·hm-2其对应的钾肥替代率为36.5%-87.8%,此时配施棉花秸秆量9000 kg·hm-2增加6.3%-32.0%的钾肥替代率。大丰试点(基础土壤速效钾含量达316 mg·kg-1),2012年无须额外施用钾肥即能保证棉籽产量;2013年除小麦秸秆还田量4500 kg·hm-2、棉花秸秆还田量3750 kg·hm-2(W1C1)(钾肥替代率为71.7%)处理,其它小麦秸秆还田量4500 kg·hm-2处理均能完全替代化学钾肥施用。2.从棉仁油分累积角度来看,秸秆替代化学钾肥施入条件下,花后17d、24d的棉仁钾含量是影响棉仁含油量的关键时期,PPase较G6PDH、PEPc对棉仁油分的影响更为关键。在适宜氮肥(300kgN·hm-2)、磷肥(150kgP2O5·hm-2)水平下,随着秸秆还田与施钾逐年进行,土壤速效氮、有效磷年际间差异均不显著,但土壤速效钾含量年际间存在显著差异;花后17d、24d是不同处理条件下棉仁含油量差异形成的关键时期;相较于6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G6PDH)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPc),花后17d、24d的磷脂酸磷酸酯酶(PPase)的活性对棉仁油分的通径系数更大,表明PPase较G6PDH、PEPc对棉仁油分的影响更为关键。3.从碳源供给与竞争角度来看,秸秆替钾肥施入增加棉仁发育前期蔗糖、可溶性糖输入,提高蔗糖合成酶与转化酶活性,但会降低棉仁蛋白质含量。短期秸秆还田与施钾处理下,花后17d的可溶性糖含量、蔗糖含量显著增加;生育期内的蔗糖转化率、可溶性糖转化率亦明显升高。除磷酸蔗糖合成酶(SPS)外卜,平均蔗糖合成酶(SuSy)、转化酶(酸性、碱性)活性与蔗糖转化率、可溶性糖转化率呈显著正相关。秸秆还田与施钾降低棉仁发育过程中的蛋白质含量,但提高了GS/GOGAT的酶活峰值。油分的钾胁迫系数绝对值大于蛋白质,说明油分较蛋白质对低钾胁迫更敏感。