新疆是我国最大的植棉区，2017年棉花种植面积和产量分别占全国的60.8%和74.4%。新疆绿洲棉花生产集约化、机械化程度高，导致棉花常年连作，同时秸秆全量还田成为绿洲农田有机培肥的主要方式。棉花长期连作导致连作障碍发生严重，使土壤肥力下降，棉花品质下降。土壤氮素（N）是土壤肥力的重要组成部分，也是作物氮素营养的主要来源，结合无机态氮和有机氮组分的含量特征以及有机氮的矿化特征，可以综合反映土壤肥力状况和土壤的供氮能力。故本文以长期棉花连作定位试验田为基点，来研究长期连作棉田在棉秆还田后不同土壤氮素形态含量及有机氮的矿化特征，揭示长期连作及秸秆还田下绿洲棉田土壤氮素的演变规律和土壤供氮机理。主要得到以下研究结果：
　　1.秸秆还田后0~60cm长期连作棉田土壤全氮含量明显增长，且随着连作年限的增加0~60cm土层土壤全氮含量逐渐累积。秸秆还田也可以促进长期连作棉田0~60cm土壤硝态氮、交换性铵和固定态铵的含量，且随着连作年限的增加各土层含量逐渐增加。同一土层和连作年限的秸秆还田棉田硝态氮和铵态氮含量显著高于无秸秆还田棉田。随着土层深度的加深，土壤硝态氮和交换性铵含量逐渐降低，而固定态铵含量则逐渐升高。
　　2.秸秆还田与秸秆不还田相比较，秸秆还田后0~60cm长期连作棉田土壤酸解有机氮及各组分含量提升明显，且随着棉田连作年限的增加，各组分含量逐渐增加。无论秸秆还田还是无秸秆还田，长期连作棉田有机氮各组分的分布趋势总体呈现：非酸解性氮（NHN）＞酸解未知态氮（HUN）＞氨基酸态氮（AAN）＞酸解氨态氮（AN）＞氨基糖态氮（ASN）。且随着土层深度的加深，有机氮各组分含量逐渐降低。与无秸秆还田相比，秸秆还田增加了耕层土壤氨基酸态氮和氨基糖态氮比例，降低了酸解未知态氮的比例。说明长期秸秆还田促进了土壤氮素的转化。长期连作及秸秆还田20年以后，0~60cm土层棉田土壤增加的氮素主要集中在氨基酸态氮、酸解未知态氮和非酸解性氮中。
　　3.秸秆还田后，棉田0~20cm、20~40cm和40~60cm三个土层的土壤氮素矿化累积量和土壤易矿化氮含量提升明显，秸秆还田条件下，土壤累积矿化氮量和土壤易矿化氮量都随年限的增加而增大（除15年增加不明显），随土层深度的加深逐渐降低。总的趋势表现为：20a＞15a＞10a＞5a＞CK20＞CK10＞CK5。不同连作年限的土壤氮素矿化累积量与培养时间的关系均可以用一级动力学方程很好地拟合。同时秸秆还田可以促进耕层土壤氮矿化酶（脲酶、蛋白酶、脱氢酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶）活性的增强。
　　结论：秸秆还田能够明显促进棉田土壤无机态氮和有机氮组分含量的增加，且随着连作年限的增加，无机态氮和有机氮组分含量逐渐累积，无秸秆还田下的土壤氮素增加不明显。秸秆还田促进了土壤有机氮的矿化，且随着连作年限的增加，土壤氮素矿化累积量逐渐上升，无秸秆还田下的氮素矿化量增加不明显。总之，秸秆还田可以显著提高长期连作棉田土壤各形态氮素含量，影响土壤氮素矿化势，进而改善棉田土壤供氮能力。