近年来我国规模化养殖业发展迅速，养殖过程中产生的粪污大量积累，已成为影响环境的重要污染源之一，亟需找到迫切的、有效的处理污染物的途径和方法。粪便堆肥还田资源化利用，不仅可以解决农业废弃物的消纳问题，还能改善土壤结构，减少化肥施用量，提高肥料利用率，增加作物产量。然而过量施用粪肥易导致某些元素大量积累，反而会破坏土壤养分平衡，降低土壤环境质量和生态功能，对周边水域环境造成潜在威胁。如何科学合理地施用粪肥，是保障土壤环境质量安全、提高土壤生产力亟待解决的问题。本研究以中亚热带三种典型母质（花岗岩、红砂岩、红黏土）发育的红壤为研究对象，开展田间微区定位试验，设置常规化肥用量为对照，以及化肥减半条件下配施0、1750、3500、7000、14000、28000kg/(hm2·a)（以干重计）共6个用量腐熟猪粪处理（猪粪全磷含量均值为11.4g/kg），系统研究了不同用量猪粪配施对花生产量、土壤养分积累和生物群落的影响，进行了各施肥处理下红壤水土流失的环境效应分析，并深入探究了土壤pH、养分含量对土壤微生物和线虫群落的驱动作用及其与作物产量的关系，据此估算了红壤猪粪合理施用量和承载年限，为推进畜禽养殖废弃物资源化利用、农村生态环境保护以及红壤区域农业可持续发展提供科学依据。主要研究结果如下:　　(1)化肥减半条件下，随着猪粪施用量的增加，三种母质红壤pH值、有机碳、全量氮磷和速效氮磷含量均显著增加。连续施用猪粪对土壤碳氮的累积影响相对较小，高用量猪粪连续施用会增强土壤有效磷快速累积的叠加效应，土壤有效磷含量与猪粪累积施用量之间有极显著的线性正相关关系(p＜0.001)。花岗岩、红砂岩和红黏土红壤连续配施28000kg/(hm2·a)猪粪4年后，土壤有效磷含量分别高达66.10mg/kg、111.18mg/kg和147.85mg/kg，分别为常规化肥处理的5.7倍、10.5倍和3.7倍。三种母质红壤有效磷含量表现为红黏土红壤＞红砂岩红壤＞花岗岩红壤，土壤质地显著影响土壤对有效磷的积累。铵态氮仅积累在土壤表层，基本无淋溶特性。猪粪施用量超过7000kg/(hm2·a)时，硝态氮和磷素有不同程度淋溶迁移。硝态氮向下迁移比较明显，花岗岩和红砂岩红壤硝态氮迁移已超过55cm土壤深度，红黏土红壤也达到35cm处。连续施用猪粪明显促进磷素向下迁移，迁移能力表现为花岗岩红壤＞红砂岩红壤＞红黏土红壤。施肥4年后，花岗岩、红砂岩和红黏土红壤磷素垂直移动距离分别至55cm、35cm和25cm土层处。花岗岩、红砂岩、红黏土红壤表层土壤有效磷含量分别超过47mg/kg、68mg/kg、109mg/kg时，磷素淋失风险显著增加。　　(2)化肥减半条件下，随着猪粪施用量的增加，花生产量呈先增加后降低的趋势。花岗岩、红砂岩和红黏土红壤配施7000kg/(hm2·a)猪粪比施用常规化肥分别增产28.0％、48.3％和25.5％。猪粪施用量超过7000kg/(hm2·a)时，长期施用会导致花生减产。土壤养分的快速积累不利于花生高产稳产，花生产量与土壤有效磷含量呈显著的抛物线关系(p＜0.001)，有效磷含量分别超过62mg/kg、72mg/kg和100mg/kg时，花生产量明显下降。三种母质红壤花生产量表现为红黏土红壤＞红砂岩红壤＞花岗岩红壤。花岗岩红壤花生发病率较高，主要受土壤微生物群落组成差异的影响，而增加猪粪施用量能明显减少发病率。　　(3)化肥减半条件下，随着猪粪施用量的增加，三种母质红壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性增强，土壤细菌、真菌和线虫数量均显著增加。真菌群落比细菌群落对施用猪粪的响应更为敏感，配施高用量猪粪对土壤细菌群落组成的影响较大，而配施低用量猪粪已经对土壤真菌群落组成产生很大的影响。猪粪施用量增加使土壤细菌群落多样性呈现先增加后降低的规律，花岗岩、红砂岩和红黏土红壤猪粪施用量分别为7000kg/(hm2·a)、14000kg/(hm2·a)和14000kg/(hm2·a)时土壤细菌多样性最高;而施用猪粪7000kg/(hm2·a)时土壤真菌群落多样性下降最显著，高用量处理之间真菌群落多样性差异不显著。在低用量猪粪施用下，土壤中芽孢杆菌科(Bacillaceae)、链霉菌科（Streptomycetaceae）、微球菌科(Micrococcaceae)和热酸菌科(Acidothermaceae)相对丰度达到最高，对镰刀菌属（Fusarium）、茎点霉属（Phoma）、曲霉属（Aspergillus）、青霉菌属（Penicillium）、被孢霉属（Mortierella）、弯孢属（Curvularia）、炭疽菌属（Colletotrichum）和血赤壳属（Haematonectria）以及丛赤壳科(Nectriaceae)的一些病原真菌有较强的抑制作用，尤其在花岗岩红壤上。化肥减半条件下，随着猪粪施用量的增加，线虫优势类群逐渐从植食性线虫向食细菌线虫和杂食/捕食性线虫转变。配施3500kg/(hm2·a)的猪粪土壤线虫群落Simpson多样性指数达到最大值，超过此用量则急剧下降。Pielou均匀度指数在低用量猪粪下表现出略有增加的趋势，高用量猪粪下急剧下降，Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数均在最高用量猪粪时达到最低值。适量配施猪粪，可增加土壤线虫的群落多样性;但配施高用量猪粪，少数高度竞争力的物种成为主导，抑制其他物种的生长和繁殖，导致多样性下降。成熟度指数PPI/MI也在配施3500kg/(hm2·a)的猪粪处理达到最大值，超过此用量则急剧下降。结构指数随着猪粪施用量的增加呈降低趋势，高用量猪粪施用使线虫群落结构单一，对土壤产生了一定的干扰。　　(4)相关分析表明，土壤细菌多样性指数与作物产量呈显著的正相关关系(p＜0.05)，可作为指示作物生产力的有效指标。冗余分析表明，土壤pH和有效磷含量是引起土壤细菌、真菌和线虫群落组成变化最重要的驱动因素，其中土壤有效磷更能对土壤环境微生物和线虫群落起到很好的指示作用。细菌多样性和有效磷含量呈明显的抛物线关系，真菌多样性和有效磷含量呈明显的指数关系。花岗岩、红砂岩和红黏土红壤有效磷含量分别超过40mg/kg、66mg/kg和105mg/kg时，细菌多样性下降;有效磷含量分别超过51mg/kg、78mg/kg和88mg/kg时，真菌多样性降低99.9％;有效磷含量在61～68mg/kg时，红黏土红壤线虫群落更稳定。　　(5)化肥减半条件下，配施1750～28000kg/(hm2·a)的猪粪，比施用常规化肥减少径流量5.5％～56.8％、减少泥沙量3.2％～52.9％，但径流氮、磷含量随着猪粪施用量增加呈线性增加趋势。花岗岩、红砂岩和红黏土红壤猪粪用量达到14000kg/(hm2·a)、28000kg/(hm2·a)和28000kg/(hm2·a)时，径流水总磷平均含量超过地表水环境质量标准V类限值。花岗岩红壤和红砂岩红壤配施3500kg/(hm2·a)的猪粪和红黏土红壤配施7000kg/(hm2·a)的猪粪可分别减少径流量28.0％、23.2％和40.7％,减少泥沙量6.3％、37.1％和12.8％，且暂未增加磷素流失风险，超过7000kg/(hm2·a)猪粪用量则径流水和泥沙磷素流失负荷显著增大。猪粪用量达到28000kg/(hm2·a)时，花岗岩红壤径流水总氮平均含量超过地表水环境质量标准V类限值，但红砂岩和红黏土红壤径流水未超标。增施猪粪由于径流量显著减少，径流水氮素流失负荷与常规化肥相比没有明显差别。不同母质红壤坡地水土流失和养分流失有明显差异，径流量和泥沙量均为花岗岩红壤＞红砂岩红壤＞红黏土红壤，主要与土壤质地差异有关。径流水总磷含量为花岗岩红壤＞红黏土红壤＞红砂岩红壤，而泥沙全磷含量则为红黏土红壤＞花岗岩红壤＞红砂岩红壤，施用猪粪花岗岩红壤的氮、磷流失风险最高。　　(6)利用不同用量猪粪施用下土壤微生物指标和有效磷含量的关系估算，在常规化肥减半条件下，猪粪的安全施用量为2500～3300kg/(hm2·a)，相当于承载产粪污标准猪21～28头/(hm2·a)。超过此用量，相应减少施用年限。红壤坡地猪粪施用7000kg/(hm2·a)，最长施用年限不超过5.5年，施用28000kg/(hm2·a)，可持续施用年限仅为1.2～2.2年，长期过量施用猪粪将导致土壤质量和作物产量下降，增加水环境风险。　　综上所述，红壤地区减少化肥用量适量配施猪粪，可使土壤养分含量稳步提高，避免单一元素的过量累积引起土壤质量下降和加剧环境风险。土壤养分平衡提升，能增加土壤有益微生物，降低病原微生物的危害，提高线虫群落的多样性和土壤食物网的稳定性，有利于作物持续高产稳产。红壤地区母质类型多样，实际农业生产中应针对不同母质红壤的特点和差异，综合考虑土壤本身的肥力水平、利用方式以及土壤养分收支平衡合理高效施用猪粪。在实施有机肥替代化肥行动中，建议根据粪肥中磷氮比高低决定按照磷或者氮为基准替代化肥，对于磷氮比高的粪肥应该以磷计，避免磷素大量积累。