本篇论文通过利用南疆农田得到的废弃棉花秸秆作为原材料,利用马弗炉高温炭化热解制备棉秆基生物炭。通过多次正交试验科学性的选择出主要的三个影响因素,并在成炭率最高的结果下得到棉秆基生物炭的最优制备工艺参数。然后利用X射线电镜扫描和傅里叶变换红外光谱来测定棉秆基生物炭的元素分析、官能团种类、表层分布、空间孔隙度等特性,来充分了解棉秆基生物炭的物理化学特性。结合棉秆基生物炭的理化性质添加普通分析纯肥料以及水溶液作为粘合剂制备出棉秆基炭肥。将棉秆基炭肥添加到土壤中来检测土壤pH、土壤容重、土壤饱和含水率以及土壤饱和导水率的变化,以此测试出棉秆炭基肥对土壤的改良效果。将棉秆炭基肥以不同的配比添加到土壤中培育作物种植,并以添加等量元素成分的普通肥料组作为对照,豌豆的种植试验通过测定豌豆的发芽势、发芽率、根冠比、干物质积累量以及作物单株产量来检测出棉秆基炭肥对土壤肥力的增强效果。新型棉秆炭基肥的利用不仅能够将废弃的棉花秸秆变废为宝,而且对环境的污染问题得到了一定的解决。本课题研究结论为:(1)棉秆基生物炭的热解制备以成炭率作为最终实验指标,通过正交实验,最终选择炭化热解温度,热解时间,剂料比三个影响因素做多次正交实验分析来优化制备工艺参数。通过对此条件下制得的棉秆基生物炭进行X射线和傅里叶变换红外光谱来测定得知最佳工艺参数条件下得到的棉秆基生物炭具有良好的表面特征,同时含有不同种类的含氧官能团能够改善生物炭的孔隙度,提高棉秆生物炭的吸附能力,进而施加到土壤中吸附水分有机物和肥料元素达到预期提高土壤肥力的目标。(2)棉秆基炭肥的实验制备最终选择以蒸馏水作为粘结剂,将制备的棉秆生物炭与分析纯普通肥料混合搅拌均匀,然后用多功能万能材料机挤压成型制作成棉秆炭基复合肥。此时制备出的棉秆基炭肥颗粒在颗粒分析仪扫描下看出颗粒大小适中表层粘结的生物炭均匀,由软件计算的球形度结果可知炭肥呈现出椭圆形状近似于圆形,这将有利于表层充分吸附土壤的水分有机物达到固定土壤元素的目的。土壤通过炭基肥的添加表明,棉秆炭基肥能够减少土壤容重添加到土壤中能够使土壤变的透气疏松。由于制备出的棉秆炭基肥呈现出弱酸性能够有效中和沙化土壤的碱性,进而调节土壤的pH趋向于中性,另外炭基复合肥的添加对土壤饱和导水率也有良好的改良效果。(3)本文最后通过室内豌豆种植试验结果表明土壤添加炭基肥后能有效的提高豌豆的发芽势和发芽率,对豌豆幼苗初期的根冠干物质总积累有一定的促进作用,通过对比普通常用肥料处理组,添加棉秆基炭肥组的作物最终产量也有明显的提升。由此可见棉秆炭基肥能有效改良土壤的理化性质,达到固碳保水保墒,吸附更多的有机物和肥料元素以此提高土壤的整体肥力。本文的试验不仅制备出了棉秆基生物炭,并对生物炭进行了各种物理和化学分析,同时棉秆基炭肥也为南疆沙化土壤的理化性质和土壤整体肥力的改良提供了新方法,为更好的利用废弃棉秆做出了新的途径。