增施人粪肥对水稻产量及营养吸收的影响

2019-11-16宋洪锋李彤罗凤彬胡锦华郭绩宁潘玉欣

天津农业科学 2019年10期

宋洪锋李彤罗凤彬胡锦华郭绩宁潘玉欣

摘要：为合理利用人粪便，开发高效有机肥，本试验以水稻为试验材料，以化肥为对照（CK），研究化肥增施3种处理形式的人粪肥[农户双瓮式卫生厕所人粪便（SW）、SW于玻璃钢化粪池中充分发酵的粪便（BL）、BL与木醋酸混合充分发酵的粪便（JB）]对水稻基本农艺性状以及氮磷钾养分吸收情况的影响。结果表明，与CK相比较，增施人粪肥BL、SW和JB处理水稻产量、平均穗粒数、穗长、千粒质量和株高均有所增加，其中产量增幅为0.79%（JB）～5.28%（BL）;100 kg经济产量中，BL处理全氮、全磷、全钾吸收量分别显著增加16.82%，28.40%和48.11%（P<0.05），JB处理分别显著增加27.96%，20.45%和16.22%（P<0.05），SW处理全氮和全钾吸收量分别显著增加了15.64%和15.68%（P<0.05），全磷吸收量无显著变化（P>0.05）;增施人粪肥处理的水稻食味值均显著提升（P<0.05）。综合而言，人粪便可以作为优良的肥料资源，与化肥配施提高水稻产量和品质，促进水稻氮磷钾养分吸收，其中以充分发酵的BL处理效果最好。

关键词：人粪肥;水稻;产量;营养吸收

中图分类号：S147;S511 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2019.10.010

Abstract： In order to rationally utilize human excrement and develop efficient organic fertilizer， the chemical fertilizer application was as the control （CK）， three treatments were set， which included human manure from Shuangweng toilet（SW）， fully fermented feces of SW in a fiberglass septic tank （BL）， and fully fermented feces of BL combined with wood vinegar （JB）， the effects of chemical fertilizer combining different type human manure on rice basic agronomic characteristics and nitrogen， phosphorus and potassium absorption were studied. The results showed that compared with the control（CK）， BL， SW and JB treatments increased rice yield， average grain number per panicle， panicle length， thousand grain weight and plant height， and the yield increased by 0.79% （JB）～5.28% （BL）; in 100 kg economic yield， the uptake of nitrogen， phosphorus and potassium were significantly increased by 16.82%， 28.40% and 48.11% in BL treatment （P<0.05）， significantly increased by 27.96%， 20.45% and 16.22% in JB treatment（P<0.05）， the nitrogen and potassium uptake were significantly increased by 15.64% and 15.68%（P<0.05）， while the phosphorus uptake had no significant changes（P>0.05）; the rice eating quality in the three treatments was increased significantly（P<0.05）. In a word， human manure could be used as a good fertilizer resource to apply with chemical fertilization， improving the rice yield and quality， and promoting the nitrogen， phosphorus and potassium absorption in rice， among which the BL treatment with full fermentation was the best.

Key words： human manure; rice; yield; nutrition absorption

施肥是作物增产稳产的重要措施，但目前生产中存在有机肥用量不足，肥料利用率低，污染环境，土壤耗竭等问题[1]。有机肥能改善土壤性状[2]，与化肥配合施用有利于養分的吸收利用，其中磷钾养分的可持续性对有机肥的依赖性较大[3]。

作为培肥地力的有机肥料来源之一的人粪尿包含了农作物必需的氮、磷、钾、有机质等养分，其中有机质5%～10%，氮0.5%～0.8%，磷0.2%～0.4%[4];与禽粪便相比，其重金属含量低[5]。据记载，人粪便的应用已有3 000多年的历史，但其处理和应用方式仍较为传统，如在粪坑经过一段时间发酵后直接用于农作物和果树作基肥及追肥，或通过与作物秸秆堆沤发酵变成堆肥使用，或直接用于鱼塘养鱼，存在无害化处理效率和资源利用率不足及影响环境、卫生等问题[6]。合理开发人粪便高效有机肥，对人粪便资源进行安全、合理地利用，提高其养分利用效率，有助于促进化肥减施增效工作的开展，实现农业可持续发展[7]。

本研究通过将不同发酵形式人粪便施用于土壤，分析其对水稻产量、营养成分含量及地上部分营养吸收量的影响，以期在提高水稻产量、改善籽粒品质的基础上，提出合理的人粪便发酵利用方式，有效减少人粪便的污染，为人粪便的合理利用提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 供试材料

试验所用人粪便包括直接收集的农户双瓮式卫生厕所人粪便（SW，发酵不完全），SW粪便于玻璃钢化粪池中再次充分发酵（BL），BL粪便与木醋酸混合充分发酵（JB）。供试水稻品种为‘津原47。

试验区位于唐山市乐亭县阎各庄镇胜利村（北纬39.42°，东经118.90°），海拔7 m，气候为温带季风气候。土壤养分：全氮0.114 g·kg-1，有效磷53.0 mg·kg-1，速效钾160 mg·kg-1，有机质18.4 g·kg-1，pH值为6.58。

1.2 试验设计

试验于2016年5月开展，设置4个处理。处理1（CK）：施底肥（磷酸二铵）750 kg·hm-2;处理2（SW）：CK+SW粪便4 500 kg·hm-2;处理3（BL）：CK+BL粪便4 500 kg·hm-2;处理4（JB）：CK+JB粪便4 500 kg·hm-2。试验采取随机区组设计，3次重复，小区面积约0.03 hm2。除施肥外，其他田间管理同一般水稻田。

1.3 数据采集及指标测定

1.3.1 水稻基本农艺性状水稻成熟期，根据1 m样段，测定不同处理水稻株高、穗长、穗粒数、千粒质量、产量等性状。

1.3.2 稻米氮磷钾养分吸收水稻收获前分别采取各小区植株样10穴，将籽粒和茎秆烘干后分别粉碎制样检测籽粒和茎秆养分含量。计算水稻100 kg经济产量氮、磷、钾养分吸收量[8]，公式：100 kg经济产量养分吸收量=[（籽粒产量×籽粒养分含量+茎叶产量×茎叶养分含量）/籽粒产量]×100。

水稻养分测定方法：取样测定籽粒和茎叶全氮、全磷、全钾含量。烘干样品后，用H2SO4-H2O2消煮，然后用全自动定氮仪测全氮，分光光度法测磷，火焰原子吸收分光光度法测钾[9]。

1.3.3 稻米淀粉、蛋白质、食味值称取30 g精米，磨成细米粉，装入塑料瓶放入恒温箱中1 h，拿出部分装入测试盘中，将其放入食味仪中测试，可得出稻米直链淀粉，蛋白质含量和食味值[10]。

1.4 数据处理

数据采用Microsoft Excel 2010和SPSS 19.0软件进行统计分析，通过最小显著性差异检验法（LSD）进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同发酵形式人粪便处理对水稻农艺性状的影响

从表1看出，各处理产量在7 623.6～8 025.9 kg·hm-2之间，增施人粪肥的处理均较CK产量增加，增幅为0.79%～5.28%，其中BL产量最高，增产效果显著（P<0.05），SW和JB与CK差异不显著（P>0.05）;千粒质量表现为BL>SW>JB>CK，处理间差异不显著（P>0.05）;穗粒數表现为在人粪便处理均高于CK，以BL最多，较CK增长17.95%，差异显著（P<0.05）;穗长表现为SW>BL>JB>CK，其中SW和BL与CK差异显著（P<0.05）;株高表现为BL>SW>JB>CK，BL与CK差异显著（P<0.05）。

综合以上结果，增施人粪肥能提高水稻产量及其基本农艺性状，不同发酵形式人粪效果不同，其中以BL处理效果较好，可能与有机肥养分释放缓慢、试验期内养分释放不完全有关[11]。

2.2 不同发酵形式人粪便处理对水稻地上部分营养累积量影响

从表2可以看出，增施人粪肥处理籽粒全氮含量均显著高于CK，增幅为18.13%～23.83%;BL和JB籽粒全磷含量高于CK，其中JB比CK高出10.14%，差异显著（P<0.05），SW对比CK有所下降，但差异不显著（P>0.05）;增施人粪肥处理的籽粒全钾含量与CK均无显著差异（P>0.05）。与CK相比较，JB处理茎叶全氮含量显著增加（P<0.05），SW和BL茎叶全氮含量显著降低（P<0.05）;茎叶全磷含量表现为BL>JB>CK>SW，其中BL和JB较CK分别高出63.75%（P<0.05）和12.92%（P>0.05）;茎叶全钾含量为BL>CK>JB>SW，BL较CK显著增加27.97%（P<0.05），SW和JB与CK无明显差异（P>0.05）。

综合以上结果，说明BL处理水稻籽粒全氮、全磷含量和茎叶全磷较高，JB处理次之，SW处理仅籽粒全氮含量较CK有所增加，说明充分发酵的人粪便有机肥更利于植株氮磷的吸收。

从表3可以看出，各处理100 kg籽粒全氮、全磷、全钾吸收量与CK相比较， BL处理分别显著增加16.82%，28.40%和48.11%（P<0.05）;JB处理分别显著增加27.96%，20.45%和16.22%（P<0.05）;SW处理全氮和全钾吸收量分别显著增加了15.64%和15.68%（P<0.05），全磷吸收量降低了1.14%但差异未达显著水平（P>0.05）。综合而言，增施人粪肥促进了籽粒养分吸收，其中充分发酵的人粪肥（BL和JB）处理效果优于发酵不完全（SW）处理。

从表4可以看出，与CK相比，增施人粪肥处理的大米淀粉含量均显著降低（P<0.05），降低幅度为1.62%～7.02%，具体表现JB>SW>BL，处理间差异均显著（P<0.05）;大米蛋白质含量有所提升，其中BL显著提高了1.44%（P<0.05）;所采用试验品种的大米食味值偏低，施用人粪肥处理的大米食味值明显增加（P<0.05），以BL处理增幅最大。综合而言，增施人粪肥有利于水稻品质的改善，其中以BL效果最好。

3 结论与讨论

王得贵[12]研究表明增施有机肥能够显著提高作物产量。作为有机肥的一种，人粪便含有农作物必须的氮、磷、钾、有机质等资源，发酵处理后作为有机肥施入土壤可减少化肥污染，提高资源利用率[13]。本研究表明：增施人粪肥的BL、SW和JB三组的水稻产量、平均穗粒数、穗长、千粒质量和株高均高于仅施加化肥的CK，说明增施人粪肥促进了植株基本农艺性状的提升，是提高产量的有效措施。生物有机肥可促进植株对土壤中氮磷钾含量等养分的吸收，提高了肥料利用率[14-20]。本研究在水稻中也有类似结果，增施人粪肥3个处理水稻的氮磷钾养分吸收量除SW处理全磷外均显著高于CK（P<0.05）。马国泰等[21]研究表明禽畜粪便有机肥可提高辣椒品质。本试验中，增施人粪肥处理水稻的品质均优于CK，说明作为有机肥的人粪肥对水稻品质有促进作用，其中充分发酵的人粪肥处理效果优于不完全发酵的处理。

综上所述，化肥配施人粪肥有利于提高水稻产量、食味和品质等，促进植株生长及氮磷钾等养分的吸收，说明人粪肥可以作为优良的肥料资源，施用于土壤，减少污染，并且从本试验各项指标看，以充分发酵人粪肥BL组处理综合效果优于发酵不完全的SW组和与木醋液混合充分发酵的JB组，更有助于水稻产量的提高及养分的吸收。

参考文献：

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[4]刘君秀.果园多施有机肥[J].河南科技，2002（20）：14.

[5]孙胜龙，刘歆瑜，李雪飞，等.玉米秸秆作为生态厕所基质处理人粪便的实验研究[J].环境科学学报，2006，26（6）：2195-2199.

[6]骆世明.人类排泄物在中国的农业利用传统和面临的挑战[EB/OL].[2019-02-20].https：//wenku.baidu.com/view/3f81fb1afc4ffe473368abea.html

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