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近年来,覆盖作物凭借其种植成本低、减少冬闲田的养分流失及可为后期主要作物的生长提供养分等优点被广泛应用于农业领域。本研究在大田条件下设置棉花单作（SC）和棉田种植翻压二月兰（FO）两种种植制度,每种种植制度中设置0（N0）、112.5（N1）、168.75（N2）和225（N3）kg/hm2 4个施氮量（纯氮）。其中,SC+N3是黄河流域棉区常规生产方式。通过对棉田氮素损失的4条主要途径（氨挥发、硝化与反硝化脱氮损失、氮素淋溶和植株的氮素吸收）的研究,来探究棉田种植二月兰对氮素去向和棉花产量的影响,从而探索可以解决棉花冬闲问题、减少化肥用量、实现低碳高产可持续种植目标的棉花种植制度。主要试验结果如下:1.棉田氨挥发总量和N2O累积排放量随施氮量的减少而降低,且差异普遍达到显著水平（P<0.05）。相同施氮量下,棉田种植翻压二月兰的氨挥发总量和N2O累积排放量普遍高于棉花单作,其中,N2O累积排放量的差异达到显著水平（P<0.05）。2.土壤硝态氮（NO3--N）含量呈现棉花生长发育前中期含量高、生长发育后期含量低的时间变化特征。随着生育时期的推移,土壤NO3--N呈现0～20 cm土层含量最高、40～60 cm土层含量增加的空间变化特征,并且0～100 cm土体的土壤NO3--N累积量随施氮量的减少而降低,差异普遍达到显著水平（P<0.05）。相同施氮量下,棉田种植翻压二月兰普遍增加了0～100 cm土体的土壤NO3--N累积量。棉田冬闲期种植二月兰可降低0～100 cm土体的土壤NO3--N含量。3.各处理的棉株生物量和氮素吸收量在棉花生长发育前期表现的差异不明显,而在棉花生长中后期表现的差异较明显,且降低施氮量,棉株生物量和氮素吸收量随之减小。相同施氮量下,棉田种植翻压二月兰的棉株生物量和氮素吸收量普遍高于棉花单作。4.棉花籽棉产量和皮棉产量均随施氮量的减少而降低,且差异普遍达到显著水平（P<0.05）。相同施氮量下,与棉花单作相比,棉田种植翻压二月兰增加了棉花籽棉产量和皮棉产量。5.与SC+N3相比,FO+N2在2018和2019年的氨挥发总量分别显著降低了1.24和0.85 kg/hm2,降幅分别为13.2%和11.1%;N2O累积排放量分别显著降低了0.27和0.41 kg/hm2,降幅分别为20.5%和26.5%;0～100 cm土体内的土壤NO3--N累积量在棉花花铃期显著增加了60.09 kg/hm2,增幅为19.6%,在收获期略高于SC+N3;棉花生长发育中后期,FO+N2的棉株生物量明显高于或者相当于SC+N3;在9-06（2018年）和9-04（2019年）,FO+N2的棉花整株氮素吸收量分别显著增加了8.4%和7.9%;2018年的籽棉产量和皮棉产量分别增加了68.87和28.78 kg/hm2,增幅分别为2.1%和2.5%;2019年的籽棉产量和皮棉产量分别增加了31.94和33.94 kg/hm2,增幅分别为0.7%和2.2%。