我国耕地资源紧缺,东部沿海滩涂盐碱地可作为重要的后备耕地资源加以开发利用。而新垦滩涂盐碱地特殊的土壤性质尤其是土壤高盐分和低肥力使得其必须经过熟化改良方可用于农业生产。在新垦滩涂盐碱地改良过程中,以增加土壤有机质为主导的土壤培肥是滩涂土壤快速改良的关键环节。来源丰富的生活污泥因富含有机质及氮磷等养分,能否作为低成本外源有机物进行盐碱地的高效培肥改良,实现废弃物资源化利用与营养、能量物质的再循环是一个值得研究的重要命题。为研究生活污泥施用对不同利用方式(稻田和旱作)新垦滩涂盐碱地土壤的改良效果,在以稻田为主的江苏盐城射阳滩涂盐碱地试验点和以旱作为主的江苏南通如东方凌滩涂盐碱地试验点开展多年大田定位试验,分别以水稻、甜高粱和大麦作为供试作物,研究一次性生活污泥施用对滩涂盐碱地稻田和旱作模式下土壤降盐、培肥和作物生长的影响,以及相应的重金属环境效应。同时通过室内水稻盆栽试验,研究在非淋洗降盐条件下滩涂盐碱地土壤施用生活污泥对水稻根系的影响。为探索生活污泥改良滩涂土壤过程中重金属的减量化和稳定化,降低生活污泥直接施用带来的重金属环境风险,在江苏盐城东台条子泥滩涂盐碱地试验点,以玉米和大麦作为供试作物,研究生活污泥经蚯蚓吞食消解后的产物污泥蚓粪施用对旱作盐碱地的改良效果及作物生长的影响,尤其是改良过程中的重金属环境效应。通过研究得到以下主要结果:(1)在滩涂盐碱地以稻田和旱作利用方式下生活污泥和污泥蚓粪的一次性施用均显著降低土壤盐分,且生活污泥和污泥蚓粪施用量越大,土壤盐分含量降幅越大。其中3年试验期间盐碱地稻田污泥用量处理(180 t ha-1)土壤盐分由5.25‰降至2.38‰,旱作模式下污泥用量处理(250 t ha-1)土壤盐分由8.35‰降至2.31‰,旱作盐碱地污泥蚓粪用量处理(250 t ha-1)土壤盐分由4.04‰降至1.96‰。随生活污泥和污泥蚓粪施用量的增加,单位生活污泥和污泥蚓粪施用所带来的土壤盐分降幅均逐渐降低。生活污泥和污泥蚓粪一次性施用后,3年试验期间盐碱地稻田和旱作模式下土壤盐分含量年度间均逐渐降低,且施用生活污泥和污泥蚓粪各处理年均降幅均明显高于对照处理。生活污泥和污泥蚓粪的施用均降低了盐碱地土壤pH,且土壤pH年度间整体呈降低趋势。(2)盐碱地稻田和旱作盐碱地生活污泥一次性施用均促进土壤水稳性团聚体的形成。3年试验期间污泥各处理土壤团聚体含量年度间逐渐增加,且年度间增幅要显著高于未施用污泥的对照处理。生活污泥和污泥蚓粪的施用均显著降低滩涂盐碱地土壤容重,且土壤容重年度间呈降低趋势。(3)生活污泥的一次性施用显著提高盐碱地稻田和旱作模式下土壤有机碳含量。与盐碱地稻田对照土壤有机碳含量相比,3年试验期间污泥用量处理(180 tha-1)土壤有机碳含量增幅分别达308.8%、248.4%和247.8%;旱作盐碱地3年试验期间生活污泥的施用可使土壤有机碳含量由2.22 g kg-1提高至20.77 g kg-1。污泥蚓粪的施用同样显著提高旱作盐碱地土壤有机碳含量。旱作盐碱地土壤有机碳的累积速率要高于盐碱地稻田土壤。随作物种植年限的增加,盐碱地稻田和旱作盐碱地土壤有机碳含量整体呈增加趋势。生活污泥和污泥蚓粪的施用均显著提高盐碱地土壤氮、磷养分含量,其中土壤全氮、碱解氮、全磷和有效磷含量与生活污泥和污泥蚓粪施用量呈显著正相关关系。(4)生活污泥的施用显著提高盐碱地稻田连续3季水稻产量,并促进水稻根系生长,提高水稻根系活力。3年试验期间施用生活污泥处理水稻产量最高增幅分别达125.2%、124.7%和127.9%。根据水稻产量和生活污泥用量拟合方程,在0-210t ha-1的生活污泥施用量范围内,生活污泥的施用均可有效提高水稻产量,但随污泥用量的增加,单位污泥施用量所带来的水稻增产量逐渐降低。生活污泥一次性施用后水稻产量年度间呈逐渐增加趋势。3年试验期间120 t ha-1的污泥施用量所获经济效益最高。非淋洗降盐条件下,生活污泥的施用促进了盆栽水稻根系的生长,提高水稻根系生物量,增强水稻植株伤流液强度,提高伤流液中可溶性糖和氨基酸含量,并同时提高水稻根系活力,且污泥施用量越高,水稻根系活力越强。(5)在旱作盐碱地上,生活污泥的施用显著提高甜高粱单株茎、叶干物重和生物量。根据甜高粱生物量和生活污泥施用量的拟合方程,在0～450 t ha-1污泥施用量范围内,每施用100吨生活污泥平均可获得约2.02吨的甜高粱干物质。随污泥用量的增加,可获取的甜高粱总热能不断增加,3年试验期间最高可达115.0 GJ ha-1。生活污泥的施用显著提高旱作盐碱地大麦生物量和产量,且污泥用量越高,大麦生物量和产量越高。(6)在旱作滩涂盐碱地上,污泥蚓粪的施用促进玉米和大麦生长,且玉米和大麦生物量以及产量随污泥蚓粪施用量的增加显著提高,但单位污泥蚓粪施用所带来的作物增产量逐渐降低。污泥蚓粪的一次性施用对玉米和大麦产量增加具有持续效应。玉米和大麦产量随种植年限的增加呈增加趋势,其中污泥蚓粪处理玉米产量年度增幅可达11.8%,大麦产量年度增幅达31.8%。(7)生活污泥的一次性施用提高了盐碱地稻田和旱作模式下土壤重金属全量和有效态含量,但其含量低于国家相关标准限值。3年试验期间盐碱地稻田和旱作盐碱地土壤全量重金属含量年度间呈降低趋势,有效态重金属含量年度间呈增加趋势。综合评估生活污泥施用对盐碱地稻田和旱作盐碱地的重金属风险发现,在盐碱地稻田生活污泥施用重金属淋洗风险高,但作物重金属吸收累积风险低,而在旱作盐碱地生活污泥施用重金属淋洗风险低,但作物重金属吸收累积风险相对较高。生活污泥的施用提高了水稻和大麦植株对重金属的吸收。水稻和大麦各器官对重金属的吸收能力整体上是:根>茎>叶>籽粒。随污泥施用量的增加,水稻和大麦根、茎、叶中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn含量均逐渐增加,水稻籽粒中Cd、Ni、Zn含量随污泥用量的增加不断增加,水稻籽粒中Cr、Cu、Pb含量无明显变化,大麦籽粒中Cd、Cu、Ni、Pb、Zn含量同样随污泥用量的增加不断增加,大麦籽粒中Cr含量无明显变化。3年试验期间,一次性施用污泥各处理水稻和大麦根、茎、叶、籽粒中重金属含量年度间整体均呈下降趋势。本试验条件下水稻籽粒和大麦籽粒中重金属含量均低于相关标准重金属限值。(8)污泥蚓粪的一次性施用同样提高旱作盐碱地土壤重金属全量和有效态含量。在生活污泥和污泥蚓粪等碳量投入下,污泥蚓粪施用后更易使重金属在0-20 cm 土层累积,生活污泥施用后重金属有向深层土壤下渗趋势。污泥蚓粪的施用提高了玉米植株和大麦植株体内重金属含量。玉米和大麦各器官对重金属的吸收能力整体上是:根>茎>叶>籽粒。随污泥蚓粪施用量的增加,玉米和大麦根、茎、叶中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn含量均逐渐增加,玉米籽粒中Cd、Cr、Pb含量逐渐增加,Cu、Ni、Zn含量无明显变化,大麦籽粒中Cd、Cr、Ni、Zn含量逐渐增加,Cu、Pb无明显变化。3年试验期间,污泥蚓粪各处理玉米和大麦根、茎、叶、籽粒中重金属含量整体呈现出下降趋势。在生活污泥和污泥蚓粪等碳量投入下,旱作盐碱地上生活污泥的施用更易导致重金属在玉米植株体内的累积,可见,将生活污泥经蚯蚓吞食消解制成污泥蚓粪用于滩涂盐碱地改良,重金属会以更稳定的形态存在于土壤中,并有效降低重金属在植株中的累积风险。