我国畜禽养殖业沼气工程建设事业快速发展，沼气工程运行过程产生的大量沼液，其出路问题备受关注。由于沼液中含有丰富的营养元素，在我国农田灌溉缺水的背景下，沼液农田利用是比较理想的出路，但目前沼液在北方冬小麦-夏玉米轮作农田利用对环境的长期影响尚缺乏研究。本文以北京大兴麦玉轮作农田为例，设“化肥基肥+沼液”和“沼液基肥+沼液”两种沼液施用方式处理，每处理分别设低、中、高三个施用水平，分别对应小麦季施用沼液1次、2次和3次，同时设常规化肥施用处理作为对照，系统研究了连续三年沼液施用对土壤特性变化的影响，以及农田排出水和温室气体的排放情况，结合沼液利用对作物产量和品质的影响，探索沼液在北京地区进行大田利用的长期环境影响，研究结果表明：以“化肥基肥+沼液”和“沼液基肥+沼液”方式进行沼液施用的处理，土壤铜、锌、铅、镉含量均符合农业行业标准《小麦产地环境技术条件》（NY/T851-2004）规定。土壤全铜有累积趋势，但从第二年度开始，积累速度明显减小，以“化肥基肥+沼液”方式进行沼液施用的处理，第一、二、三年度土壤全铜含量分别为18.8、22.5和22.8mg/kg；以“沼液基肥+沼液”方式进行沼液施用的处理，第一、二、三年度土壤全铜含量分别为19.5、22.0和24.1mg/kg。两种方式施用沼液的处理，通过径流途径流失氮量小于7%，对地表水环境造成富营养化的风险较小。以“化肥基肥+沼液”和“沼液基肥+沼液”两种方式施用沼液，可提高土壤有机质及全量和速效态的氮、磷含量，显著改善土壤的氮、磷供应状况，同时降低土壤pH值。以“化肥基肥+沼液”和“沼液基肥+沼液”方式施用沼液的处理，土壤有机质分别为13.5和12.6g/kg，比化肥对照（11.6g/kg）分别提高1.9和1.0g/kg，同时较试验前的本底值（10.3g/kg）提高3.2g/kg和2.3g/kg。以“化肥基肥+沼液”和“沼液基肥+沼液”方式施用沼液的处理，土壤全氮分别为0.98和0.97g/kg，比化肥对照（0.76g/kg）分别高0.22和0.21g/kg，同时高于试验前的本底值（0.75g/kg），两沼液施用处理组中，最高施用水平处理T3和T6，土壤全氮均超过1.0g/kg，分别为1.04g/kg和1.12g/kg。施用沼液的两处理，土壤碱解氮含量均约为140mg/kg，化肥对照约为85mg/kg，施用沼液处理碱解氮含量较本底值（76mg/kg）提高约85%。以“化肥基肥+沼液”和“沼液基肥+沼液”方式施用沼液的处理，土壤全磷分别为0.92和0.95g/kg，化肥对照为0.72g/kg，两处理分别较对照提高0.20和0.23g/kg，沼液处理组中，最高施用水平处理T3和T6，土壤全磷分别为1.01g/kg和1.07g/kg。施用沼液的两处理，土壤速效磷含量分别为97和111mg/kg，显著高于化肥对照（31mg/kg）。以“化肥基肥+沼液”和“沼液基肥+沼液”方式施用沼液的处理，土壤pH值分别为7.9和7.8，显著低于本底值（8.3）和化肥对照（8.2）。施用沼液处理对冬小麦、夏玉米产量无显著影响。以“化肥基肥+沼液”和“沼液基肥+沼液”两种方式施用沼液，在前两年度提高了小麦籽粒的氮磷含量，但随着处理年限的加长，到第三年度，影响减小到不显著；处理对小麦籽粒含碳量无显著影响。“化肥基肥+沼液”处理组中，前茬施用水平为高时，玉米籽粒碳、氮含量较化肥对照显著提高（p<0.05），该处理组中，前茬施用水平为低和中时，在处理的第二年度，玉米籽粒含磷量有较化肥对照提高的趋势，但至处理第三年度，差异减小到不显著。T5为最佳沼液施用方式，以该方式进行沼液农田利用，年消纳沼液量为3000吨。