近年来,由于人为活动带来的土壤重金属污染问题越来越突出,对我国农田土壤环境及农产品安全造成了严重影响。本研究选取我国南北地区两种典型土壤,杨凌塿土(石灰性土壤)和江西红壤(酸性土壤),以土壤重金属污染较为突出的5种重金属(Pb、Cd、Hg、Cr和As)为研究对象,采用大田试验和化学分析方法分析了不同浓度外源重金属在农田土壤中的年际变化情况,以及重金属污染对土壤速效养分、有机碳稳定性和微生物活性的影响,旨在进一步弄清楚重金属在不同类型土壤中的环境化学行为,为污染土壤的质量评价及建立有效的土壤重金属污染预警和治理提供一定的理论依据,对评价重金属在农田环境中的影响和预测农田土壤重金属污染趋势具有重要的意义。获得的主要结论如下:1)外源重金属的固定反映主要发生于进入土壤初期,该时期重金属迁移转化明显,流动性较强,在土壤之中有明显的动态变化。土壤中有效态重金属的比例随试验周期的延长不断下降,在有机质、CaCO3和pH较高的塿土中,有效态Pb、Cd含量较低,重金属易于被固定;红壤中有效态Pb、Cd含量较高,重金属达到稳定的时间也更久。2)外源重金属污染对土壤养分循环产生了一定程度的影响,但影响程度因重金属种类及浓度的不同而不同。低浓度Pb处理下土壤中碱解氮含量下降明显;可溶态Pb、Cd能够与土壤溶液中的磷酸根生成难溶性盐,降低土壤速效磷含量,不利于植物的利用;Pb离子与土壤胶体或土壤矿物晶格中的K+发生置换,使土壤中速效钾含量升高,加大了其流失的倾向性;Cd污染则能够显著降低土壤速效钾含量。3)外源铅、镉污染导致了土壤有机碳和溶解性有机碳含量的显著下降,表明重金属污染加速了土壤有机碳的分解,从而对土壤长期的固碳潜力产生重要影响,导致土壤供给作物养分的能力下降,威胁农业生态系统的生产力。4)低浓度Pb和Cd的污染刺激了微生物的生长,提高了土壤微生物量碳水平,随着重金属浓度的升高这种刺激作用逐渐消失,并转向抑制的效果。这表明低浓度重金属的加入促进了土壤有机碳的分解,减弱了土壤有机碳的稳定性,不利于土壤碳的固持。由此看来,长期重金属污染对土壤有机碳稳定性的影响存在对碳的有效性和微生物活性的综合影响机制。5)塿土中微生物总量大于红壤,红壤中真菌的比例较高,土壤中种群数量大小为:细菌>放线菌>真菌,细菌的数量为主控因子。外源重金属添加到土壤中后,土壤三大类微生物数量均呈现下降趋势,说明高浓度重金属污染能够抑制土壤微生物的生长,其敏感性大小表现为细菌>放线菌>真菌。6)重金属污染下真菌数量变化最小,表明真菌能忍耐较高浓度的重金属而生长。同时,真菌在土壤中所占三类菌的比例有所上升,可能表明重金属污染导致土壤质量出现退化。7)不同季节中,铅污染对土壤脲酶活性和过氧化氢酶活性的影响差异较大。夏季,Pb在一定程度上激活土壤脲酶和过氧化氢酶的活性;冬季主要表现出抑制作用。夏季过氧化氢酶对铅污染更为敏感,而冬季脲酶较过氧化氢酶对铅的污染更为敏感。8)不同类型土壤铅污染下,土壤脲酶和过氧化氢酶活性变化不一致,且碱性塿土中酶活性显著高于酸性红壤中酶活性。土壤脲酶和过氧化氢酶可以作为表征土壤重金属铅污染程度的指标。