中国是传统农业大国，农田退化是困扰我国农业发展的重要问题。我国化肥需用量巨大，但利用率很低，由于化肥的过度使用，我国可耕土壤面积近年来剧减，土壤环境质量下降，严重影响食品安全，并造成巨大的经济损失。农业秸秆是农业固体废弃物的重要组成部分，秸秆是潜在的生物质能源，但我国60%以上的秸秆焚烧或堆置。以有机肥替代化肥，是解决以上问题，发展可持续农业的一条新途径，已经被一些研究所初步证实。我们认为，有机肥替代化肥不仅能够解决秸秆利用问题，为秸秆资源化利用提供思路，还可以提高土壤肥力，改善土壤环境，同时保证产量不下降。土壤碳氮含量和碳氮比可反映土壤供碳供氮水平，对耕地固碳潜力也有重要指示作用；pH值是反映土壤酸化程度的重要指标；容重、孔隙度、含水量等可反映土壤稳定性；碱解氮、速效磷、速效钾等是重要的理化指标，反应土壤肥力供应状况；化肥和有机肥施用会在土壤中引入一定量的重金属，测定土壤中铜、锌、铅、铬等重金属含量对反映土壤重金属污染程度具有重要意义，同时用单因子指数法对土壤环境质量进行评价，对耕地土壤保护和防控污染起到积极作用；土壤酶不仅可以反应土壤肥力状况，还可反映土壤污染状况。我们于2010年10月-2011年10月，于山东省临沂市平邑县弘毅生态农场进行了有机肥-化肥的不同配比梯度的施肥实验，针对土壤固碳潜力分析、土壤理化指标、重金属指标、酶指标和作物的产量进行了深入的研究。研究结果表明：1)施用化肥在增加土壤中的Zn、Cd和Cr方面作用明显。根据单因子污染指数法对研究区不同施肥处理下土壤中的重金属环境质量的评价结果，研究区内土壤中的四种重金属含量均未超标，土壤质量较好。使用化肥会增加土壤重金属污染风险，而施用有机肥会降低这种风险。2)有机肥施用对土壤理化性质的改善有积极作用，可以提高土壤中有机质含量，提高土壤碳氮比，降低土壤容重，提高土壤含水量，提高土壤磷、钾含量。试验结束时，在0²0cm耕作层，与处理NPK相比，M、MNPK1、MNPK2三个处理的土壤有机质含量分别高出43.8%、35.4%和13.1%；氮素含量与有机质呈现正相关；此外，有机肥处理下的土壤，具有更强的抵御土壤N的淋失的作用。有机肥施用量高的处理，土壤的涵养水分的能力也比其他处理为高。MNPK处理在土壤相对含水量方面保持最低。3)不同的施肥处理对小麦及玉米的产量有显著影响。在小麦季，小麦籽粒产量分别为M4910kg·hm^-22，MNPK15642.5kg· hm^-22，MNPK26023.5kg· hm^-22，NPK6078.5kg·hm^-22，MNPK2和NPK处理方差分析处理间差异不显著，减少一半化肥用量，小麦产量不会明显降低，基本与全化肥处理持平。在玉米季，籽粒产量为M4375.8kg·hm^-22，MNPK15384.99kg·hm^-22，MNPK26593.93kg·hm^-22，NPK6564.38kg·hm^-22，MNPK2和NPK处理方差分析处理间差异不显著；MNPK2处理产量超过NPK处理，居于最高。以有机肥部分替代化肥可以提高产量，提高农民的经济收入。在此基础上增加了土壤固碳潜力，稳定土壤生态系统，降低土壤重金属污染风险；改善土壤理化性质，缓解了传统化肥施用造成的土壤退化和环境污染。有机肥替代化肥是一种行之有效的可持续农业发展策略。