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生物炭是植物秸秆等农业废弃物在高温低氧条件下产生的，是改变土壤性质的一种新的物质，能有效改善低产土壤的肥力。灰漠土是新疆主要农业土壤，其白板干特性使得氮肥得不到很好的利用。新疆棉花秸秆约占其农业秸秆的三分之一，将其直接还田可能导致还田质量不稳定，而对其进行炭化后施入到灰漠土中是改善其肥力的新途径。因此，本文利用马弗炉对棉花秸秆进行炭化，主要探讨炭化温度（300、450、600℃）和时间（0.5、1、2、4、6h）与棉秆炭（棉秆炭）特性的相关关系；通过室内培养试验，研究了不同棉秆炭施入量对土壤养分和不同炭化温度下的不同棉秆炭施入量对土壤中氮素的矿化和硝化的影响；通过盆栽试验探讨不同棉秆炭施入量对灰漠土-玉米种植体系中玉米植株生长及其在不同氮肥条件下对氮肥利用率的影响。本文主要研究结果如下：（1）棉秆炭产出率及其有机碳含量随炭化温度的升高和时间的延长而降低；pH值在300℃下，随着时间的延长而增大，450℃和600℃下基本保持在10.5左右；电导率随炭化温度的升高而增加，在炭化时间内变化不显著，且炭化温度300～450℃对棉秆炭的电导率影响相对较小，600℃影响较大；阳离子交换量（CEC）随炭化温度的升高而降低，在300℃下随炭化时间的延长而增大，450和600℃下则降低。棉秆炭磷和钾随着温度的升高和时间的延长逐渐增加，氮含量则相反。炭化温度和时间与产出率、CEC、有机碳、氮含量之间呈负相关，而与pH值、磷和钾含量呈正相关。（2）灰漠土pH值、电导率和有机碳、速效磷、速效钾含量随棉秆炭的用量增加而增加，而棉秆炭用量(0、0.5、1.0、2.0%)对灰漠土CEC、全量氮磷钾影响差异不显著。土壤pH值随培养时间的延长而有所降低，电导率、速效氮和速效磷在培养前期有一定的降低幅度后趋于平缓，其CEC在培养期间有一定幅度的升高。土壤有机碳、全氮、全磷和速效钾在整个培养期间没有显著的变化。（3）在培养第一周，灰漠土氮素矿化量和硝化量随棉秆炭施用量（0、0.1、0.5、1.0、2.0%）的增加而降低，其矿化量降低幅度大于硝化量。相同施炭量下，600℃棉秆炭施用下的土壤氮矿化量要显著高于300℃。而300℃棉秆炭施用下的土壤氮矿化多数发生在培养的第二周，但各处理之间差异不显著。在600℃和300℃棉秆炭施用下土壤氮硝化量在第一周都达到80%以上，各处理间的氮硝化率差异不显著，两周后硝化率达95%以上。（4）灰漠土-玉米种植体系在不同施氮水平下棉秆炭施用量对玉米植株氮素利用率的影响总体差异不显著（P>0.05）。不施加氮肥处理中棉秆炭对玉米生长有一定抑制作用，但在施氮处理中，棉秆炭可增加玉米植株生物量，并随其用量的增加对玉米生物量有一定提高，但对其氮素吸收量的影响不显著（P>0.05）。同一施炭水平下，较低施氮量（N150）下的氮肥吸收效率均高于较高施氮量（N200），不同棉秆炭施用量下差异不显著（P>0.05）。较低施氮量与较高施氮量的最高氮肥表观利用率分别在1.0%和0.5%的棉秆炭处理组中，二者均比不施加棉秆炭的处理组提高了近3%。