新疆棉花长期连作,严重影响了棉花产量、品质和经济效益。添加生物炭与施用有机肥能有效缓解作物连作障碍,而生物炭与有机肥对土壤及其作物的作用效果与土壤类型、作物种类紧密相关。同时,灰漠土与风沙土是新疆棉田的主要土壤类型。因此,研究棉花秸秆生物炭和有机肥对连作棉田的消减效果,以及不同土壤类型的棉田对棉花秸秆生物炭和有机肥的响应,可为新疆棉田连作障碍消减提供科学合理的理论依据。本研究于2018年,在石河子大学教学试验场,以新陆早45号为试验材料,采用田间埋管法。在两种类型土壤上分别进行添加生物炭和施用有机肥的正交试验,设置3个生物炭添加量:0%(B0)、1%(B1)、3%(B3);3个有机肥施用量:0%(M0)、3%(M3)、6%(M6);两种土壤类型:灰漠土、风沙土。研究了生物炭与有机肥添加对棉花关键生育期(蕾期和吐絮期)的土壤养分、根系生理活性、根系生长、生物量积累以及籽棉产量的影响,分析了灰漠土与风沙土对连作障碍消减措施的响应差异,主要研究结果如下:1.单独添加生物炭和单独施用有机肥能够显著增加灰漠土和风沙土土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量。此外,单独添施用有机肥显著增加灰漠土全磷含量,显著降低风沙土全钾含量。值得注意的是,单独添加生物炭和单独施用有机肥对风沙土的土壤pH值和养分的影响程度高于灰漠土。生物炭和有机肥二者配施显著影响风沙土pH值,而不影响灰漠土pH值。两种类型土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量在配施条件下均显著高于对照或单独施用。此外,二者配施条件下的土壤全磷和全钾在两种土壤类型中存在差异。2.添加生物炭和施用有机肥能够改善灰漠土和风沙土棉田的棉花根系生理活性,提高棉花根系活力、谷氨酰胺合成酶活性(GS)和硝酸还原酶活性(NR),缓解根系衰老损伤,显著维持灰漠土棉花生育后期的养分吸收利用能力,且对风沙土的改善程度大于灰漠土。生物炭和有机肥二者配施,在提高棉花根系活力和养分吸收利用相关酶活性方面均优于单独施用有机肥或生物炭,但在两种土壤类型中最佳配施组合存在差异。3.单独添加生物炭均改善了两种土壤类型棉田的棉花根系构型,通过建立庞大的吸收和运输功能的根系系统,为棉花生长提供有力的资源保障。单独施用有机肥对两种土壤类型的棉花根系相同特征的影响有所差异。灰漠土中棉花根系在有机肥施用下,具有更加庞大的根系结构以及更加高效的吸收功能。而风沙土中的棉花根系通过增粗以此提高棉花根系的物理功能。生物炭和有机肥配施显著增加棉花根系指标,且配施中生物炭起主导作用,与有机肥配施过程中弥补了有机肥的不足,提升改良效果。风沙土棉田棉花根系对二者配施引起的土壤环境变化较灰漠土棉田棉花根系更加敏感,对棉花根系生长的促进作用显著。4.单独添加生物炭在灰漠土中通过严格调控全生育期地下和地上生物量分配,优化根冠比,提高产量。风沙土中由于生物炭抑制了生育前期棉花根系和地上生物量,导致棉花生育后期产量增加不显著。单独施用有机肥均增加两种土壤类型中棉花生育前期的根系和地上生物量,降低生育后期地上冗余,有效提高籽棉产量。适合的根冠比是提高棉花籽棉产量的关键。生物炭和有机肥二者配施在风沙土中,可显著提高棉花产量,但在灰漠土中对棉花产量影响不显著。因此,综合分析土壤养分变化,棉花根系生长生理特征并结合棉花产量,根据不同土壤类型要因地采取连作障碍消减措施,灰漠土棉田采取6%有机肥配施1%生物炭,风沙土以6%有机肥与3%生物炭配施为最佳消减措施。