化肥替代与减量是“十四五”期间农业与环境高质量发展的国家战略需求。沼液是畜禽养殖粪污厌氧发酵的副产物,富含氮素和作物需要的各类营养物质,是我国种养结合农业发展战略下农田化学氮肥最具潜力的替代品。然而沼液含有微量重金属,长期、过量施用可能会提高土壤重金属的潜在生态风险。生物炭是生物质在缺氧条件下高温裂解产生的富碳多孔物质,由于其具有比表面积大、多孔以及含氧官能团丰富等特性,施用于土壤能通过吸附、螯合等途径降低土壤重金属的生物有效性,是目前修复农田重金属污染土壤最常见的钝化剂。以往研究集中于沼液施用对土壤或籽粒重金属含量的影响,有关土壤重金属含量-有效性-作物根系-地上部分-籽粒连续体的研究很不充分,特别是添加生物炭措施下,不同沼液用量以及沼液不同比例替代化肥对土壤重金属有效性的研究鲜见报道。本论文以中粮家佳康（江苏）有限公司规模养殖场产生的沼液（CSTR工艺）为例,在江苏滨海盐土农区进行田间试验,分别在稻季和麦季设置（1）0（不施肥）、低（当地农田推荐施用N量,稻季:250 m3/ha,麦季:150 m3/ha）、中和高（当地实际施N量范围,稻季:500、750 m3/ha,麦季:300、450 m3/ha）四个沼液用量水平以及0、15 t/ha两个生物炭用量,共8个处理;（2）在保持总N量一致的前提下（稻田225 kg/ha,麦田150 kg/ha）,设置0、33%、66%、100%四个沼液替代化肥水平,0、15 t/ha两个生物炭用量,共8个处理,研究Cu、Zn、Pb、Cd、Cr和Cd等六种重金属在0-20 cm土壤中含量及有效性的变化特征,同步分析重金属在作物根系、茎叶和籽粒的含量,基于潜在生态风险指数法和人体健康风险模型（膳食暴露）评价重金属的环境风险,以期明确沼液替代化肥对土壤重金属有效性及风险的影响,为沼液的可持续消纳提供理论和实践依据。本论文取得的主要研究结果和结论如下:（1）不同沼液用量下,无论是否添加生物炭,施用低量沼液对稻麦田土壤中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr和As含量无显著影响,但中、高量沼液时,稻麦田土壤Cu和Zn含量分别增加了9.0%-15.4%和9.7%-15.0%。因此,在滨海盐土农区,稻田沼液施用量大于500 m3/ha,麦田沼液用量大于300 m3/ha时,可能导致土壤Cu、Zn的蓄积。（2）无论是否添加生物炭,沼液替代化肥对稻麦田土壤Cu、Zn、Pb、Cd和As含量均无显著影响,但沼液100%替代化肥使麦田土壤Cr含量提升了9.2%-16.8%。（3）土壤重金属的有效性表现为:添加生物炭前,施用低量沼液对稻麦田土壤Cu、Zn、Pb、Cd、Cr和As的弱酸提取态（F1）质量分数无显著影响,但中、高沼液用量下,稻麦田土壤Cu、Zn和Pb的F1质量分数显著增加（P<0.05）。添加生物炭后,中、高沼液用量下稻麦田土壤Cu、Pb的F1质量分数显著降低。这表明,当稻田沼液施用量为500-750m3/ha,麦田沼液用量为300-450 m3/ha时,稻麦田土壤Cu、Zn和Pb的生物有效性显著增加,添加生物炭能降低Cu、Pb的生物有效性。（4）添加生物炭前,沼液替代化肥（33%-100%）使稻麦田土壤Pb的F1质量分数显著降低（P<0.05）。添加生物炭后,沼液33%替代化肥水平下稻麦田Pb的F1质量分数较添加前显著降低,在沼液100%替代化肥水平下稻麦田六种重金属的F1质量分数均无显著差异。（5）添加生物炭前,三个沼液用量均使稻麦籽粒中Cu含量增加了10.8%-116.5%,小麦籽粒中Pb、Cr含量降低了33.7%-112.5%。添加生物炭后,中、高沼液用量下稻麦籽粒中Cu含量较添加前降低了9.8%-37.5%。尽管不同沼液用量下稻麦籽粒中Cu含量均有所增加,但低于食品中污染物限量标准限值（GB 2762-2017）。（6）无论是否添加生物炭,沼液替代化肥（33%-100%）均能降低稻麦籽粒中Pb含量,其中,水稻籽粒的降幅为19.4%-39.9%,小麦籽粒的为6.3%-27.0%。（7）无论是否添加生物炭,Cu、Pb、Cd、Cr和As均富集于作物根系中。有所不同的是,Zn在水稻中富集于茎叶中,而在小麦中富集于籽粒。（8）潜在生态风险指数法评价结果显示,不同沼液用量及沼液替代化肥处理下土壤重金属污染风险程度均为轻微等级。在六种重金属中,Pb的污染风险相对较高。相比较而言,人体健康风险评价（膳食暴露）结果表明,各处理稻麦籽粒均不会威胁人体健康,但由于As、Zn、Cu的污染风险熵值相对较高,今后在籽粒安全性评估应给予充分的关注。综上所述,在滨海稻麦田沼液替代化肥并不会产生重金属污染风险,稻麦籽粒均处于安全水平。因此,推荐沼液100%替代化肥,稻田推荐沼液用量为225 kg·N/ha,麦田为150kg·N/ha。从重金属污染控制角度出发,添加生物炭能显著降低Cu、Pb的生物有效性。