作物秸秆和沼液是两大重要的有机肥源,含有大量的营养元素和有机养分等,为了寻找最佳的秸秆和沼液还田量,本研究在上海市奉贤区和江苏省大丰市,就不同秸秆和沼液还田量对作物土壤环境及产量的影响,开展了为期两年的大田试验。测定分析了土壤环境(土壤基本理化性质、土壤重金属等)、作物产量、经济效益和籽粒重金属等指标对不同处理的响应。通过综合比较,在保证产量和农民收益的同时,探索农田最佳秸秆和沼液还田量,旨在减少农业环境污染,并为农业废弃物的循环利用提供一定的科学依据和数据支持。主要研究结果如下:(1)秸秆还田对小麦土壤环境及产量的影响。试验共设六个处理,分别为空白处理(CK)、常规施肥处理(CF)、四分之一秸秆还田(CFS1/4)、二分之一秸秆还田(CFS1/2)、全量秸秆还田(CFS)以及二分之三秸秆还田(CFS3/2)。结果表明,两年秸秆还田处理后,不同秸秆还田量处理下小麦土壤容重及土壤含水量没有显著差异。但与常规施肥处理相比,不同秸秆还田处理下,CFS3/2处理的小麦土壤全氮含量最高,为1.00 g/kg,比常规施肥处理提高了11.10%,该处理土壤全碳含量也最高,为16.8 g/kg,比常规施肥处理提高了5.66%;各处理土壤铅、镉和铬含量平均分别下降了8.96%、11.08%和9.20%;两年秸秆还田处理的小麦平均产量为5769 kg/hm~2,其中CFS处理小麦产量最高,为6823.50 kg/hm~2;而不同秸秆还田处理与常规施肥处理相比,小麦籽粒中铅含量平均降低了34.96%;镉含量降低了13.37%;铬含量降低了8.86%。(2)秸秆还田对水稻土壤环境及产量的影响。试验共设六个处理(同上)。结果表明,两年秸秆还田处理后,不同秸秆还田量处理对水稻土壤容重及土壤含水量影响较小,没有显著差异。但与常规施肥处理相比,不同秸秆还田处理下,CFS3/2处理的水稻土壤全氮含量最高,为1.03 g/kg,比常规施肥处理提高了11.96%,该处理土壤全碳含量也最高,为17.1 g/kg,比常规施肥处理提高了7.55%;各处理土壤铅、镉和铬含量平均分别下降了8.97%、11.13%和10.42%。两年秸秆还田处理的水稻平均产量为9104.13 kg/hm~2,其中CFS处理水稻产量最高,为9370.5 kg/hm~2;而不同秸秆还田处理与常规施肥处理相比,水稻籽粒中铅含量平均降低了14.96%;镉含量降低了5.42%;铬含量降低了7.42%。(3)沼液还田对水稻土壤环境及产量的影响。试验共设五个处理,分别为空白处理(CK)、常规施肥处理(CF)、沼液替代1/2化肥处理(BL1/2)、沼液替代全量化肥处理(BL)以及沼液替代3/2化肥处理(BL3/2)。结果表明,两年沼液还田处理后,不同沼液还田处理对水稻土壤容重及土壤含水量影响较小,没有显著性差异。但与常规施肥处理相比,不同沼液还田处理下,BL3/2处理的土壤全氮含量最高,为1.47 g/kg,比常规施肥处理提高了14.84%,该处理土壤全碳含量也最高,为18.1 g/kg,比常规施肥处理提高了7.10%;各处理土壤铅、镉和铬含量平均分别提高了10.24%、16.60%%和12.57%%。两年沼液还田处理的水稻平均产量为9768.50 kg/hm~2,其中BL处理水稻产量最高,为10238 kg/hm~2;而不同沼液还田处理与常规施肥处理相比,水稻籽粒中铅含量平均提高了12.00%;镉含量提高了13.01%;铬含量提高了12.89%。整体来看,合理进行秸秆还田可以增加土壤碳氮养分、作物产量和农民收益,同时降低籽粒和土壤重金属的累积和富集。随着秸秆还田种植年限的增加,土壤铅、镉和铬含量呈现出逐渐降低的趋势。在保证环境效益和稳定经济效益的基础上,本研究推荐当地作物实际生产中选择全量秸秆还田。但是,过量沼液还田会引起作物籽粒和土壤重金属的累积和富集,且随着沼液还田年限的增加,作物籽粒和土壤重金属含量也有增加的趋势,因此,在作物生产上应尽量减少沼液还田量和控制连续还田年限。