增施人糞肥對水稻產(chǎn)量及營養(yǎng)吸收的影響

宋洪鋒 李彤 羅鳳彬 胡錦華 郭績寧 潘玉欣

摘 ? ?要：為合理利用人糞便，開發(fā)高效有機(jī)肥，本試驗(yàn)以水稻為試驗(yàn)材料，以化肥為對照（CK），研究化肥增施3種處理形式的人糞肥[農(nóng)戶雙甕式衛(wèi)生廁所人糞便（SW）、SW于玻璃鋼化糞池中充分發(fā)酵的糞便（BL）、BL與木醋酸混合充分發(fā)酵的糞便（JB）]對水稻基本農(nóng)藝性狀以及氮磷鉀養(yǎng)分吸收情況的影響。結(jié)果表明，與CK相比較，增施人糞肥BL、SW和JB處理水稻產(chǎn)量、平均穗粒數(shù)、穗長、千粒質(zhì)量和株高均有所增加，其中產(chǎn)量增幅為0.79%（JB）～5.28%（BL）;100 kg經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量中，BL處理全氮、全磷、全鉀吸收量分別顯著增加16.82%，28.40%和48.11%（P<0.05），JB處理分別顯著增加27.96%，20.45%和16.22%（P<0.05），SW處理全氮和全鉀吸收量分別顯著增加了15.64%和15.68%（P<0.05），全磷吸收量無顯著變化（P>0.05）;增施人糞肥處理的水稻食味值均顯著提升（P<0.05）。綜合而言，人糞便可以作為優(yōu)良的肥料資源，與化肥配施提高水稻產(chǎn)量和品質(zhì)，促進(jìn)水稻氮磷鉀養(yǎng)分吸收，其中以充分發(fā)酵的BL處理效果最好。

關(guān)鍵詞：人糞肥;水稻;產(chǎn)量;營養(yǎng)吸收

中圖分類號：S147;S511 ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? DOI 編碼：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

施肥是作物增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要措施，但目前生產(chǎn)中存在有機(jī)肥用量不足，肥料利用率低，污染環(huán)境，土壤耗竭等問題[1]。有機(jī)肥能改善土壤性狀[2]，與化肥配合施用有利于養(yǎng)分的吸收利用，其中磷鉀養(yǎng)分的可持續(xù)性對有機(jī)肥的依賴性較大[3]。

作為培肥地力的有機(jī)肥料來源之一的人糞尿包含了農(nóng)作物必需的氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)等養(yǎng)分，其中有機(jī)質(zhì)5%～10%，氮0.5%～0.8%，磷0.2%～0.4%[4];與禽糞便相比，其重金屬含量低[5]。據(jù)記載，人糞便的應(yīng)用已有3 000多年的歷史，但其處理和應(yīng)用方式仍較為傳統(tǒng)，如在糞坑經(jīng)過一段時(shí)間發(fā)酵后直接用于農(nóng)作物和果樹作基肥及追肥，或通過與作物秸稈堆漚發(fā)酵變成堆肥使用，或直接用于魚塘養(yǎng)魚，存在無害化處理效率和資源利用率不足及影響環(huán)境、衛(wèi)生等問題[6]。合理開發(fā)人糞便高效有機(jī)肥，對人糞便資源進(jìn)行安全、合理地利用，提高其養(yǎng)分利用效率，有助于促進(jìn)化肥減施增效工作的開展，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[7]。

本研究通過將不同發(fā)酵形式人糞便施用于土壤，分析其對水稻產(chǎn)量、營養(yǎng)成分含量及地上部分營養(yǎng)吸收量的影響，以期在提高水稻產(chǎn)量、改善籽粒品質(zhì)的基礎(chǔ)上，提出合理的人糞便發(fā)酵利用方式，有效減少人糞便的污染，為人糞便的合理利用提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)所用人糞便包括直接收集的農(nóng)戶雙甕式衛(wèi)生廁所人糞便（SW，發(fā)酵不完全），SW糞便于玻璃鋼化糞池中再次充分發(fā)酵（BL），BL糞便與木醋酸混合充分發(fā)酵（JB）。供試水稻品種為‘津原47。

試驗(yàn)區(qū)位于唐山市樂亭縣閻各莊鎮(zhèn)勝利村（北緯39.42°，東經(jīng)118.90°），海拔7 m，氣候?yàn)闇貛Ъ撅L(fēng)氣候。土壤養(yǎng)分：全氮0.114 g·kg-1，有效磷53.0 mg·kg-1，速效鉀160 mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)18.4 g·kg-1，pH值為6.58。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2016年5月開展，設(shè)置4個(gè)處理。處理1（CK）：施底肥（磷酸二銨）750 kg·hm-2;處理2（SW）：CK+SW糞便4 500 kg·hm-2;處理3（BL）：CK+BL糞便4 500 kg·hm-2;處理4（JB）：CK+JB糞便4 500 kg·hm-2。試驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)面積約0.03 hm2。除施肥外，其他田間管理同一般水稻田。

1.3 數(shù)據(jù)采集及指標(biāo)測定

1.3.1 水稻基本農(nóng)藝性狀 ? ?水稻成熟期，根據(jù)1 m樣段，測定不同處理水稻株高、穗長、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、產(chǎn)量等性狀。

1.3.2 稻米氮磷鉀養(yǎng)分吸收 ? ?水稻收獲前分別采取各小區(qū)植株樣10穴，將籽粒和莖稈烘干后分別粉碎制樣檢測籽粒和莖稈養(yǎng)分含量。計(jì)算水稻100 kg經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量[8]，公式：100 kg經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量養(yǎng)分吸收量=[（籽粒產(chǎn)量×籽粒養(yǎng)分含量+莖葉產(chǎn)量×莖葉養(yǎng)分含量）/籽粒產(chǎn)量]×100。

水稻養(yǎng)分測定方法：取樣測定籽粒和莖葉全氮、全磷、全鉀含量。烘干樣品后，用H2SO4-H2O2消煮，然后用全自動定氮儀測全氮，分光光度法測磷，火焰原子吸收分光光度法測鉀[9]。

1.3.3 稻米淀粉、蛋白質(zhì)、食味值 ? ?稱取30 g精米，磨成細(xì)米粉，裝入塑料瓶放入恒溫箱中1 h，拿出部分裝入測試盤中，將其放入食味儀中測試，可得出稻米直鏈淀粉，蛋白質(zhì)含量和食味值[10]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010和SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，通過最小顯著性差異檢驗(yàn)法（LSD）進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同發(fā)酵形式人糞便處理對水稻農(nóng)藝性狀的影響

從表1看出，各處理產(chǎn)量在7 623.6～8 025.9 kg·hm-2之間，增施人糞肥的處理均較CK產(chǎn)量增加，增幅為0.79%～5.28%，其中BL產(chǎn)量最高，增產(chǎn)效果顯著（P<0.05），SW和JB與CK差異不顯著（P>0.05）;千粒質(zhì)量表現(xiàn)為BL>SW>JB>CK，處理間差異不顯著（P>0.05）;穗粒數(shù)表現(xiàn)為在人糞便處理均高于CK，以BL最多，較CK增長17.95%，差異顯著（P<0.05）;穗長表現(xiàn)為SW>BL>JB>CK，其中SW和BL與CK差異顯著（P<0.05）;株高表現(xiàn)為BL>SW>JB>CK，BL與CK差異顯著（P<0.05）。

綜合以上結(jié)果，增施人糞肥能提高水稻產(chǎn)量及其基本農(nóng)藝性狀，不同發(fā)酵形式人糞效果不同，其中以BL處理效果較好，可能與有機(jī)肥養(yǎng)分釋放緩慢、試驗(yàn)期內(nèi)養(yǎng)分釋放不完全有關(guān)[11]。

2.2 不同發(fā)酵形式人糞便處理對水稻地上部分營養(yǎng)累積量影響

從表2可以看出，增施人糞肥處理籽粒全氮含量均顯著高于CK，增幅為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%，差異顯著（P<0.05），SW對比CK有所下降，但差異不顯著（P>0.05）;增施人糞肥處理的籽粒全鉀含量與CK均無顯著差異（P>0.05）。與CK相比較，JB處理莖葉全氮含量顯著增加（P<0.05），SW和BL莖葉全氮含量顯著降低（P<0.05）;莖葉全磷含量表現(xiàn)為BL>JB>CK>SW，其中BL和JB較CK分別高出63.75%（P<0.05）和12.92%（P>0.05）;莖葉全鉀含量為BL>CK>JB>SW，BL較CK顯著增加27.97%（P<0.05），SW和JB與CK無明顯差異（P>0.05）。

綜合以上結(jié)果，說明BL處理水稻籽粒全氮、全磷含量和莖葉全磷較高，JB處理次之，SW處理僅籽粒全氮含量較CK有所增加，說明充分發(fā)酵的人糞便有機(jī)肥更利于植株氮磷的吸收。

從表3可以看出，各處理100 kg籽粒全氮、全磷、全鉀吸收量與CK相比較， BL處理分別顯著增加16.82%，28.40%和48.11%（P<0.05）;JB處理分別顯著增加27.96%，20.45%和16.22%（P<0.05）;SW處理全氮和全鉀吸收量分別顯著增加了15.64%和15.68%（P<0.05），全磷吸收量降低了1.14%但差異未達(dá)顯著水平（P>0.05）。綜合而言，增施人糞肥促進(jìn)了籽粒養(yǎng)分吸收，其中充分發(fā)酵的人糞肥（BL和JB）處理效果優(yōu)于發(fā)酵不完全（SW）處理。

從表4可以看出，與CK相比，增施人糞肥處理的大米淀粉含量均顯著降低（P<0.05），降低幅度為1.62%～7.02%，具體表現(xiàn)JB>SW>BL，處理間差異均顯著（P<0.05）;大米蛋白質(zhì)含量有所提升，其中BL顯著提高了1.44%（P<0.05）;所采用試驗(yàn)品種的大米食味值偏低，施用人糞肥處理的大米食味值明顯增加（P<0.05），以BL處理增幅最大。綜合而言，增施人糞肥有利于水稻品質(zhì)的改善，其中以BL效果最好。

3 結(jié)論與討論

王得貴[12]研究表明增施有機(jī)肥能夠顯著提高作物產(chǎn)量。作為有機(jī)肥的一種，人糞便含有農(nóng)作物必須的氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)等資源，發(fā)酵處理后作為有機(jī)肥施入土壤可減少化肥污染，提高資源利用率[13]。本研究表明：增施人糞肥的BL、SW和JB三組的水稻產(chǎn)量、平均穗粒數(shù)、穗長、千粒質(zhì)量和株高均高于僅施加化肥的CK，說明增施人糞肥促進(jìn)了植株基本農(nóng)藝性狀的提升，是提高產(chǎn)量的有效措施。生物有機(jī)肥可促進(jìn)植株對土壤中氮磷鉀含量等養(yǎng)分的吸收，提高了肥料利用率[14-20]。本研究在水稻中也有類似結(jié)果，增施人糞肥3個(gè)處理水稻的氮磷鉀養(yǎng)分吸收量除SW處理全磷外均顯著高于CK（P<0.05）。馬國泰等[21]研究表明禽畜糞便有機(jī)肥可提高辣椒品質(zhì)。本試驗(yàn)中，增施人糞肥處理水稻的品質(zhì)均優(yōu)于CK，說明作為有機(jī)肥的人糞肥對水稻品質(zhì)有促進(jìn)作用，其中充分發(fā)酵的人糞肥處理效果優(yōu)于不完全發(fā)酵的處理。

綜上所述，化肥配施人糞肥有利于提高水稻產(chǎn)量、食味和品質(zhì)等，促進(jìn)植株生長及氮磷鉀等養(yǎng)分的吸收，說明人糞肥可以作為優(yōu)良的肥料資源，施用于土壤，減少污染，并且從本試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)看，以充分發(fā)酵人糞肥BL組處理綜合效果優(yōu)于發(fā)酵不完全的SW組和與木醋液混合充分發(fā)酵的JB組，更有助于水稻產(chǎn)量的提高及養(yǎng)分的吸收。

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