生物质炭具有富含碳、高度芳香化和稳定性高的特点,使其成为农业环境改良与治理的优良材料。本研究采用田间对比试验,以灰漠土、风沙土、棉花种植体系为研究对象,以450℃炭化1 h的棉秆炭为试验材料,研究灰漠土、风沙土中添加0、1.5%(1.5Bc)、3.0%(3.0Bc)棉秆炭对棉花生长、根系特性以及土壤环境的影响,明确生物炭施入对土壤环境质量以及棉花根系特性的作用效应,阐明棉秆炭施用和棉花根系、土壤性质之间的关系,为新疆农林废弃物质资源化利用和新疆土壤环境改良及治理提供应用参考。研究结果:(1)添加棉杆炭增加了灰漠土棉花种植体系中棉花的茎粗、株高以及地上地下生物量,促进了棉花的生长,显著提高了棉花的产量;不同添加量的棉杆炭对不同直径范围棉花根系的响应也存在差异,棉花细根和粗根的根长、根表面积和根体积都随着棉杆炭量的增加呈下降趋势。风沙土棉花种植体系中,添加棉杆炭增加了棉花的株高和茎粗,但NPK1.5BC处理中提高了棉花的产量,NPK3.0BC处理中,降低了棉花的地上地下部分生物量和产量。(2)随着棉杆炭添加量的增加降低了灰漠土、风沙土、棉花种植体系中棉花根系中过氧化氢含量。随着棉杆炭添加量的增加,丙二醛的含量在灰漠土、棉花体系中,呈现先增加后降低趋势;棉花根系中IAA的含量则随着棉杆炭添加量的增加显著降低(P<0.05)。风沙土种植体系中,丙二醛的含量随着棉杆炭添加量的增加而降低,棉花根系IAA的含量则显著增加(P<0.05)。(3)添加棉杆炭可以提高灰漠土、风沙土、棉花种植体系中棉田土壤中碱解氮、速效磷的含量,对土壤p H值影响不大,但在风沙土中速效钾含量降低了。同时,添加棉杆炭增加了灰漠土中土壤的全氮、全磷和全钾的含量,降低了风沙土中全氮、全磷和全钾含量。(4)随着棉杆炭添加量的增加,增加了灰漠土中细菌的数量,NPK6.0BC处理增加最为显著,土壤中放线菌和真菌的数量则呈降低趋势。风沙土中,随着棉杆炭添加量的增加,土壤中细菌、放线菌、真菌的数量显著降低,NPK3.0BC处理降低更显著。