面对沼气工程普遍化和规模化,沼液的合理处置显得尤为重要,目前已建或在建的大中型沼气工程中,绝大多数的沼液采取就近农地消纳,仅有极少部分采用环保达标排放。经过厌氧发酵后产生的沼液中仍然含有大量的化学需氧量(COD)、总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、总磷(TP),加上沼液还田缺乏相应的技术指导,不合理的沼液灌溉将给作物安全和土壤环境带来一定的压力。本论文采用盆栽试验,研究水稻(Oryza sativa)、莴笋(Lactuca satiua)、黑麦草(Loliun perenne)三种不同利用方式下,沼液还田对作物产量、安全性的影响,探讨不同施灌水平对土壤、上覆水和下渗水的影响,评价沼液还田的环境效应,为了解农田生态系统消解沼液潜力提供理论和技术依据。沼液还田可以显著提高作物产量。水稻增产率为29.84%-112.69%,莴笋增长率为67.39%～88.24%,黑麦草鲜草增产率为53.04%～96.64%,干草增产率为13.04%-19.03%。但值得注意的是,植物产量并没有随着沼液灌溉强度的增加而持续增长,高施灌水平的沼液反而会阻碍作物生长,降低作物产量,因此沼液还田的用量必须控制在适当范围。沼液还田对植物硝酸盐的影响不大,莴笋、黑麦草植株体内的硝酸盐远远低于国家标准限值。植物可食部分重金属均未超过国家限量标准,但高施灌水平已造成沼液中重金属在植物体内累积,水稻As含量和莴笋的Pb含量均接近国家限量标准,存在安全风险；而黑麦草远远低于标准限量,所用沼液的量尚不足以造成黑麦草重金属污染。在保证作物安全的前提下,以消纳最大量沼液为目标,水稻单季施灌量应控制在2970m3/hm2以内,莴笋单季施灌量应控制在1584m3/hm2以内,黑麦草单季施灌量应控制在2112m3/hm2以内。不同土地利用方式下,沼液还田对土壤的理化性质影响不同,在淹水环境下,沼液提高了土壤的pH值,在旱地耕作方式下,施灌沼液处理pH有所下降,但总体变化不大。沼液还田方式能有效提高土壤中养分元素含量,改善土壤肥力,在三种土地利用方式下,盆栽试验表层土壤中的有机质、N素、P素均出现增长趋势,特别是硝态氮的累积明显,并随着沼液灌溉强度的增大而增大。沼液还田处理会使表层土壤中Cu、Zn、Pb、Cd、As等重金属出现一定的增长,但单季施灌沼液不会导致重金属含量超过国家土壤环境质量标准的限量范围,沼液中重金属在土壤中累积风险较小,所用沼液灌溉量尚不足以对土壤安全造成威胁。盆栽试验中,水稻单季施灌3960m3/hm2处理、莴笋单季施灌2112m3/hm2处理和黑麦草单季施灌2112m3/hm2处理均符合要求。沼液农田消解利用的适宜用量及施用周期,有待进行长期定位研究。施灌沼液对水稻上覆水的影响很小,各处理上覆水pH变化不大,COD、N素、P素在经过一个波动变化以后在水稻生长后期趋于逐渐趋于平衡,和对照保持一致。上覆水中重金属元素含量在整个生长过程中变化不大,且含量很低,单季施灌沼液不会对水稻地表径流造成污染。施灌沼液对下渗水的影响明显,水稻盆栽试验中,高处理的养分淋溶严重,超出水稻生态系统承受范围,COD、TN、氨氮、硝态氮、TP、DP在第8次灌溉后,均出现大幅度增长趋势。旱地耕作方式下,莴笋、黑麦草高施灌处理下渗水中的养分含量也明显高出对照,对水环境造成威胁。施灌沼液对下渗水中重金属含量也有一定的影响,但在被试植物的整个生长过程中,各处理下渗水Cu、Zn、 Pb、As的含量均远远低于地下水环境质量标准(GB/T14848-93),而Cd的含量偏高可能与沼液本底值有关。在保证上覆水和下渗水安全的前提下,以消纳最大量沼液为目标水稻单季施灌量应控制在2970m3/hm2以内,莴笋单季施灌量应控制在1320m3/hm2以内,黑麦草单季施灌量应控制在1320m3/hm2以内。在本试验条件下,从沼液还田的角度出发,以环境安全最大承载量为首要目标,以植物安全最大承载量为第二目标,水稻单季施灌量应控制在2970m3/hm2以内,莴笋单季施灌量应控制在1320m3/hm2以内,黑麦草单季施灌应控制在1320m3/hm2以内。