新疆是中国最重要的棉花种植区之一,但因棉花栽培面积和连作年限的提高,长时间以及大面积的连作现象发生普遍。为了缓解因棉花长时间连作带来的土壤问题,在棉花收获后,新疆兵团农场将全部秸秆粉碎还田,逐渐形成了棉花连作、秸秆还田的有机培肥模式。本试验通过使用¹⁵N同位素稀释法,探究秸秆还田下不同连作年限土壤氮素转化速率的变化,揭示其与土壤性质间的联系,明确棉田土壤各形态氮素转化规律及驱动机制,为评估与衡量棉秆还田的生态效应提供科学依据,为新疆棉区更恰当的运用秸秆资源提供理论支撑。主要的研究结果如下:（1）秸秆还田可以增加棉田土壤全氮和有机质的含量,提升土壤电导率值,降低土壤铵态氮、硝态氮含量和土壤pH值。随秸秆还田棉田连作年限的增加,土壤全氮与有机质含量均表现为上升趋势;土壤中铵态氮的含量随连作年限表现为先增加再减少的趋势,在连作22年其含量达最大值;土壤硝态氮含量随连作年限呈先上升再下降最后又上升的趋势,在连作17年时其含量达到最大值,连作年限达22年时含量又降至最低;土壤pH值随连作年限表现为先降低再升高最后又降低的趋势,其中连作17年时土壤pH值达最高值,连作27年时最低;土壤电导率值随连作年限总体表现为逐渐上升的变化规律,其中连作7年时电导率值最低,连作27年时最高。（2）与秸秆不还田棉田相比,秸秆还田显著提高了棉田土壤氮初级矿化速率、初级NH₄⁺同化速率与NO₃^-同化速率,抑制了土壤氮初级硝化速率、净矿化速率与净硝化速率。秸秆还田处理下,土壤氮初级矿化速率、初级NH₄⁺同化速率、初级硝化速率与初级NO₃^-同化速率都随连作年限表现为逐渐上升的变化规律,土壤氮净矿化、净硝化速率随棉田连作年限表现为下降趋势。在秸秆不还田各处理中,土壤氮素初级矿化与初级硝化速率、初级NH₄⁺同化速率以及净硝化速率随连作年限的增长表现为逐渐上升的变化趋势,初级NO₃^-同化速率随连作年限的增加总体表现为下降趋势,土壤氮净矿化速率随连作年限表现为先下再上的趋势。秸秆还田处理下,棉田连作年限与各个氮转化过程速率指标之间的相关性分析的结果显示,秸秆还田连作年限与初级硝化速率、初级NH₄⁺同化速率和初级矿化速率间表现为极显著正相关,与净矿化速率表现为极显著负相关,与初级NO₃^-同化速率表现为显著正相关,与净硝化速率相关性不显著。以上结果表明随秸秆还田棉田连作年限的增加,氮的矿化、硝化与固定作用均更加强烈,活跃的矿化与硝化作用提高了土壤对无机氮供应,而活跃的氮的固定作用又增强了土壤对无机氮的固定作用,一定程度上减少了氮的挥发淋洗损失。（3）棉田土壤基本性质和土壤氮素转化速率指标间的相关性分析结果表明,部分土壤理化性质和氮转化过程速率间存在显著的相关性,说明长期连作及秸秆还田引起的土壤理化性质的变化在一定程度上会影响土壤氮素的转化。