農(nóng)村三格化糞池尾水原位土壤消納研究

柳博，楊波，劉麗媛，曹昊宇，鄭向群

（農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所，天津 300191）

農(nóng)村生活污水主要分為廚房污水、洗滌污水和廁所污水三類，其中廁所污水內(nèi)含多種病菌和寄生蟲卵[1]，污染負(fù)荷貢獻(xiàn)率極高，其排水量占總污水量的34.2%[2]，但污水中的有機(jī)物多數(shù)易被微生物降解[3]。我國農(nóng)村人口居住分散、污水收集處理設(shè)施欠缺，致使廁所污水集中處理較困難，且清運(yùn)費(fèi)用昂貴，農(nóng)民難以承擔(dān)。近年來興起的土地處理系統(tǒng)可通過土壤中微生物及表層種植的經(jīng)濟(jì)作物、食用蔬果和景觀花卉等有效去除污水中的氮、磷及有機(jī)污染物[4]，相關(guān)研究表明，用土壤系統(tǒng)對(duì)農(nóng)村化糞池尾水進(jìn)行單獨(dú)處理[3]，無需額外土地及外加動(dòng)力，成本低廉，管理簡(jiǎn)單方便，既增加了農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)收入，又可美化庭院景觀，提高人居環(huán)境質(zhì)量，適合于我國廣大農(nóng)村地區(qū)推廣應(yīng)用。

一般的土地處理系統(tǒng)由于長期連續(xù)進(jìn)水且污水濃度負(fù)荷過高，容易發(fā)生堵塞，但這種情況較少發(fā)生在“廁所+三格化糞池+庭院消納+菜園經(jīng)濟(jì)”模式中，主要有以下兩個(gè)原因：一是分散式化糞池尾水排放之前經(jīng)過中端處理（如三格化糞池）的靜置沉降和彎管截流，出水中的顆粒物含量較少；二是分散式化糞池尾水排放量較小，為長期間斷滲透出水，減少了出水峰值導(dǎo)致的堵塞。類似于土地處理系統(tǒng)的慢速滲濾（SR）類型[5]，在無降雨條件下，尾水在原位土壤中多以擴(kuò)散蓄積狀態(tài)少量間斷地流入菜園各處[2]，因植物根系及土壤截流等作用，尾水在菜園各位置的富集量也不同。目前，國內(nèi)已經(jīng)有地區(qū)開始嘗試大規(guī)模地利用土地處理系統(tǒng)來原位消納化糞池尾水，太湖流域農(nóng)村將三格化糞池沉淀發(fā)酵好的尾水從第三格上方出水口排入表層土壤加以消納，取得了較好的處理效果[6-7]。

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，三格化糞池廁所模式在全國農(nóng)村改廁中占比最大[8]，推行三格化糞池后接土地處理技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)人口稀少、居住分散、地處偏遠(yuǎn)、交通不便、清掏困難和經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后的農(nóng)村地區(qū)污水處理無害化、資源化的重要途徑之一[7]。我國大部分農(nóng)村居民家中均有家庭菜園，家庭菜園的土壤環(huán)境直接關(guān)系著廣大農(nóng)民的糧食安全和人體健康[9]。目前大部分研究集中在尾水污染負(fù)荷去除效果方面，有關(guān)分散式化糞池尾水原位土壤消納對(duì)土壤環(huán)境影響的研究則較為鮮見。

本研究以山東省東營市廣饒縣岳六村為案例，該村現(xiàn)有居民375 戶，截至2017 年，無害化衛(wèi)生廁所已改造213 戶，其中，采用“廁所+三格化糞池+庭院消納+菜園經(jīng)濟(jì)”模式的共計(jì)194 戶，普及率達(dá)91.1%。本研究旨在明確“廁所+三格化糞池+庭院消納+菜園經(jīng)濟(jì)”模式對(duì)土壤環(huán)境的影響，以期為農(nóng)村三格化糞池尾水原位土壤消納模式的應(yīng)用提供科學(xué)支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

采樣點(diǎn)位于山東省東營市廣饒縣（118°25′E，37°08′N），地處暖溫帶，屬季風(fēng)氣候，歷年平均氣溫12.3 ℃，平均降水量587.4 mm。土壤類型為潮土，其基本理化性質(zhì)：pH 7.89，有機(jī)質(zhì)7.49 g·kg-1，全氮1.4 g·kg-1，全磷0.285 g·kg-1，全鉀18.9 g·kg-1。該系統(tǒng)中三格化糞池尾水理化性質(zhì)如表1 所示，符合《糞便無害化衛(wèi)生要求》（GB 7959—2012）的無害化標(biāo)準(zhǔn)。

表1 尾水基礎(chǔ)理化性質(zhì)Table 1 Phsico chemical properties of tail water

1.2 “廁所+三格化糞池+庭院消納+菜園經(jīng)濟(jì)”模式

三格化糞池尾水原位土壤消納模式工程于2017年上半年完工并投入使用，為降低長期尾水溢流下滲污染地下水的風(fēng)險(xiǎn)（2013—2017 年廣饒縣地下水位變化范圍為3.80～4.12 m[10]）及減少氮、磷流失，在庭院菜園底部及內(nèi)壁做了防滲硬化處理。本系統(tǒng)主要由水沖廁所、三格化糞池和庭院菜園三部分組成?；S池的有效容積為1.5 m3，水沖式便器一般用水量為3～6 L·次-1，人體每日排泄3～6 次，總排泄量為1～1.5 L[11]。供試農(nóng)戶家常住4人，每日化糞池排污量為4～6L，其中含14～21 g 氮、20.4～30.6 g 磷、12.8～19.2 g 鉀及151.9～227.9 g 有機(jī)質(zhì)。如圖1 所示，菜園總長度為4.5 m，寬1.5 m，土層深度約30 cm，尾水溢流管埋在土層中間位置，以避免蚊蠅滋生和惡臭對(duì)環(huán)境的影響。庭院菜園植物主要以空心菜-菠菜輪作的方式種植。

圖1 “廁所+三格化糞池+庭院消納+菜園經(jīng)濟(jì)”模式示意圖Figure 1 Schematic diagram of“toilet+three-compartment septic tank+yard consumption+vegetable garden economy”mode

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)共設(shè)置4 個(gè)處理，分別為不施尾水處理（CK）、前段0～1.5 m（S1）、中段1.5～3.0 m（S2）和后段3.0～4.5 m（S3）。采樣時(shí)間為2020 年11 月1 日，各處理采集三份平行土樣（0～20 cm），一部分土壤儲(chǔ)存于-80 ℃環(huán)境下用于檢測(cè)土壤微生物，另兩份土樣自然風(fēng)干，去除植物殘?bào)w、石塊等雜物，研磨過篩，用于檢測(cè)土壤化學(xué)性質(zhì)和土壤酶活性。

1.4 土壤化學(xué)性質(zhì)、酶活性及微生物多樣性分析

土壤pH 值以2.5∶1 的水土比浸提，使用pH 計(jì)（HJ 962—2018）測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法（NY/T 1121.6—2006）測(cè)定；土壤全氮采用自動(dòng)定氮儀測(cè)定（NY/T 1121.24—2012）；全磷采用NaOH 熔融-鉬銻抗比色法測(cè)定；全鉀采用NaOH 熔融-原子吸收分光光度法測(cè)定。糞污pH值測(cè)定參照NY/T 1973—2010；有機(jī)質(zhì)采用燃燒氧化-非分散紅外吸收法；全氮測(cè)定參照GB/T 17767.1—2008；全磷測(cè)定參照GB/T 17767.2—2010；全鉀測(cè)定參照GB/T 17767.3—2010；有效磷測(cè)定參照GB/T 8573—2017，氨氮和硝氮測(cè)定分別參照HJ 665—2013和HJ/T 346—2007；全鹽量測(cè)定參照HJ/T 51—1999；衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)測(cè)定參照GB 7959—2012。

土壤蔗糖酶活性和土壤纖維素酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定[12-13]；土壤脲酶活性采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測(cè)定[14]；土壤過氧化氫酶活性采用紫外分光光度法測(cè)定[15]。

本研究采用香農(nóng)群落多樣性指數(shù)（Shannon）[16]，群落豐富度指數(shù)（Ace）和群落均勻度指數(shù)（Simpson even）反映各處理土壤細(xì)菌和真菌群落多樣性、豐富度與均勻度。Shannon 指數(shù)越大，土壤中微生物群落多樣性越高[17]；Ace指數(shù)越大，土壤樣本中的微生物物種越豐富，且各物種分配越均勻[18]；Simpson even 指數(shù)則反映樣本中物種數(shù)量分布的均勻程度[19]。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2019 進(jìn)行整理，利用SPSS 25 進(jìn)行單因素方差分析和差異顯著性分析，土壤微生物高通量測(cè)序數(shù)據(jù)利用Majorbio 美吉生物云平臺(tái)分析，分別進(jìn)行了物種注釋與評(píng)估、樣本比較分析和環(huán)境因子關(guān)聯(lián)分析，并使用R 語言及Origin 2019軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 尾水原位土壤消納模式對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

如表2所示，不施尾水處理（CK）土壤pH 為7.97，前段0～1.5 m（S1）、中段1.5～3 m（S2）和后段3～4.5 m（S3）這3 個(gè)處理組的土壤pH 為7.06～7.14，相比于對(duì)照組顯著降低（P＜0.05），隨著溢流距離的增加，pH 值呈遞減趨勢(shì)，依次為S1＞S2＞S3，但各處理組間無顯著性差異（P＞0.05）。處理組土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于對(duì)照組，增加了29.6%～39.5%，各處理組之間有機(jī)質(zhì)含量由高到低依次是S2=S3＞S1，中后段有機(jī)質(zhì)含量顯著高于前段（P＜0.05）。對(duì)照組全氮含量為1.43 g·kg-1，處理組全氮含量為0.93～1.58 g·kg-1，由高到低依次是S3＞S1＞CK＞S2。對(duì)照組全磷含量為0.28 g·kg-1，處理組全磷含量為0.63～0.76 g·kg-1，由高到低依次是S2＞S3＞S1＞CK。對(duì)照組全鉀含量為18.90 g·kg-1，處理組全鉀含量為4.90～18.97 g·kg-1，S1 與對(duì)照組無顯著差異（P＞0.05），S2、S3顯著低于對(duì)照組（P＜0.05）。

表2 各處理土壤主要化學(xué)參數(shù)Table 2 Main chemical parameters of soil in different treatments

2.2 尾水原位土壤消納模式對(duì)土壤酶活性的影響

如圖2 所示，尾水原位土壤消納的土壤中蔗糖酶（S-SC）活性相比于對(duì)照組提高了157.0%～170.0%，土壤過氧化氫酶（S-CAT）活性和土壤脲酶（S-UE）活性相比于對(duì)照組分別降低了12.7%～19.0%和36.0%～43.4%（P＜0.05），土壤纖維素酶（S-CL）活性與對(duì)照組差異不顯著。以上4 種酶活性S1、S2 和S3 處理間均無顯著差異。

圖2 不同處理對(duì)土壤酶活性的影響Figure 2 Effects of different treatments on soil enzyme activity

2.3 尾水原位土壤消納模式對(duì)土壤細(xì)菌和真菌群落的影響

2.3.1 生態(tài)學(xué)指數(shù)特征分析

對(duì)于土壤細(xì)菌群落，不同處理12 個(gè)土壤樣本共獲得4 566 個(gè)OTUs，物種分類統(tǒng)計(jì)結(jié)果包括32 個(gè)門、90 個(gè)綱、239 個(gè)目、436 個(gè)科和817 個(gè)屬。對(duì)于土壤真菌群落，不同處理12 個(gè)土壤樣本共獲得1 009 個(gè)OTUs，物種分類統(tǒng)計(jì)結(jié)果包括14 個(gè)門、31 個(gè)綱、67 個(gè)目、138個(gè)科和239個(gè)屬。不同處理土壤微生物群落α多樣性指數(shù)如表3 所示，細(xì)菌Shannon 指數(shù)在S1 處理最大，CK、S2 和S3 處理間無顯著差異，S1、S2 和S3處理的真菌Shannon 指數(shù)相比于CK 處理顯著增加（P＜0.05），在S1處理達(dá)到最大。

表3 不同處理土壤細(xì)菌和真菌生態(tài)學(xué)指數(shù)Table 3 Ecological indices of soil bacteria and fungi in different treatments

S1、S2 和S3 處理中細(xì)菌和真菌Ace 指數(shù)均顯著高于CK 處理（P＜0.05），且S1、S2 和S3 處理間無顯著差異，細(xì)菌Ace 指數(shù)最大值出現(xiàn)在S1 處理，真菌Ace指數(shù)最大值出現(xiàn)在S3處理。

細(xì)菌和真菌Simpson 均勻度指數(shù)在各處理組間均無顯著差異。

2.3.2 細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)分析

各處理的土壤細(xì)菌在門分類水平和屬分類水平的群落組成如圖3 所示。門水平上細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)高度相似，主要優(yōu)勢(shì)群落有變形菌門（Proteobacteria，26.0%～31.7%）、放線菌門（Actinobacteria，23.9%～27.3%）、綠彎菌門（Chloroflexi，13.7%～18.0%）、酸桿菌門（Acidobacteria，8.9%～13.0%）、芽單胞菌門（Gemmatimonadetes，4.0%～6.2%）、擬桿菌門（Bacteroidetes，3.9%～4.8%）、厚壁菌門（Firmicutes，3.5%～5.7%）和浮霉菌門（Planctomycetes，1.2%～1.4%）。這8 個(gè)菌群相對(duì)豐度占細(xì)菌群落的80%以上，其中變形菌門（Proteobacteria）占比最高。尾水原位土壤消納對(duì)土壤細(xì)菌群落豐度的影響較小，各處理整體上一致。

圖3 門水平（a）和屬水平（b）土壤細(xì)菌群落組成相對(duì)豐度Figure 3 Relative abundance of soil bacterial community composition at phylum level（a）and genus level（b）

屬水平上，各處理間優(yōu)勢(shì)屬均為norank_f_norank_o_norank_c_Subgroup_6（4.8%～8.6%）、norank_f_JG30-KF-CM45（3.1%～4.2%）、norank_f_Gemmatimonadaceae（2.3%～2.8%）、節(jié)桿菌屬（Arthrobacter，2.1%～2.9%）、溶桿菌屬（Lysobacter，1.2%～3.1%）、類諾卡氏菌屬（Nocardioides，1.4%～2.6%）、芽孢桿菌屬（Bacillus，1.4%～2.6%）、鞘氨醇單胞菌屬（Sphingomonas，1.4%～2.6%）、鏈霉菌屬（Streptomyces，0.8%～1.6%）、微枝形桿菌屬（Microvirga，0.7%～2.2%）、壤霉菌屬（Agromyces，0.8%～1.2%）、分枝桿菌屬（Mycobacterium，0.3%～1.0%）、紅球菌屬（Rhodococcus，0.1%～1.1%）。

尾水原位土壤消納的處理中節(jié)桿菌屬、溶桿菌屬、鏈霉菌屬、微枝形桿菌屬和紅球菌屬的相對(duì)豐度高于對(duì)照組，而鞘氨醇單胞菌屬的相對(duì)豐度低于對(duì)照組。

各處理的土壤真菌在門分類水平和屬分類水平的群落組成如圖4 所示。門水平上真菌群落組成結(jié)構(gòu)高度相似，主要優(yōu)勢(shì)菌群有子囊菌門（Ascomycota，62.0%～66.0%）、球囊菌門（Mortierellomycota，13.3%～28.4%）、擔(dān)子菌門（Basidiomycota，4.7%～17.4%）、unclassified_k_Fungi（1.0%～4.0%）、油壺菌門（Olpidiomycota，0～2.3%），這5 個(gè)菌群相對(duì)豐度占真菌群落的70%以上，其中子囊菌門占比最高，施加糞污后球囊菌門的相對(duì)豐度降低，擔(dān)子菌門和unclassified-k-Fungi的相對(duì)豐度增加，但組間變幅不等，油壺菌門僅存在于尾水原位土壤消納的處理組內(nèi)。

圖4 門水平（a）和屬水平（b）土壤真菌群落組成相對(duì)豐度Figure 4 Relative abundance of soil fungal community composition at phylum level（a）and genus level（b）

屬水平上，小被孢霉（Mortierella，13.1%～28.4%）、鏈格孢菌（Alternaria，1.6%～27.2%）、枝孢菌（Cladosporium，3.8%～11.6%）、鐮刀菌屬（Fusarium，4.6%～6.8%）、耐冷酵母（Guehomyces，0.1%～10.0%）、擲孢酵母屬（Sporobolomyces，0.1%～5.9%）、籃狀菌屬（Talaromyces，0.4%～4.4%）、寡囊盤菌屬（Thelebolus，0～2.2%）、無莖真菌屬（Acaulium，0.3%～2.2%）、枝頂孢霉屬（Acremonium，0.2%～2.2%）、油壺菌屬（Olpidium，0～1.2%）。其中小被孢霉、鏈格孢菌和枝頂孢霉屬相對(duì)豐度降低，油壺菌屬的相對(duì)豐度增加，寡囊盤菌屬和油壺菌屬則是通過尾水土壤消納引入到菜園土壤環(huán)境中的。

2.3.3 細(xì)菌群落與真菌群落聚類特征及環(huán)境因子相關(guān)性分析

基于Bray-Curtis 距離的PCoA 研究不同處理屬水平土壤細(xì)菌群落組成和真菌群落組成的相似性和差異性。圖5 中不同形狀圖例分別代表對(duì)照及不同處理的土壤樣本，細(xì)菌群落組成（圖5A）中對(duì)照組位于第一象限和第四象限，處理組位于第二象限和第三象限。屬水平PC1 軸和PC2 軸對(duì)結(jié)果的解釋度分別為35.09%和22.16%，P=0.007，不同處理的土壤細(xì)菌群落組成更加相似，與未經(jīng)處理的對(duì)照組土壤細(xì)菌群落組成存在差異。真菌群落組成（圖5B）中對(duì)照組位于第一象限和第四象限，處理組S1 位于第二象限，處理組S2 位于第一象限和第三象限，處理組S3 位于第二象限、第三象限和第四象限。屬水平PC1 軸和PC2軸對(duì)結(jié)果的解釋度分別為45.45% 和19.98%，P=0.007，不同處理的土壤真菌群落組成更加相似，與未經(jīng)處理的真菌群落組成存在差異。說明相較于對(duì)照組，農(nóng)村三格化糞池尾水原位土壤消納對(duì)菜園土壤細(xì)菌和真菌群落組成影響更大。

圖5 不同處理土壤細(xì)菌（a）和真菌（b）PCoA圖Figure 5 Principal coordinate analysis（PCoA）diagram of soil bacteria（a）and fungi（b）under different treatments

通過相關(guān)性熱圖分析不同的環(huán)境因子對(duì)土壤細(xì)菌屬水平群落組成（圖6a）的影響。類諾卡氏菌（Nocardioides）與TP（r=0.608 39）呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）。鏈霉菌屬（Streptomyces）與SOM（r=0.735 93）和TP（r=0.797 2）呈極顯著正相關(guān)，與TK（r=-0.672 51）呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），與pH（r=-0.776 22）呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）。

通過相關(guān)性熱圖分析不同的環(huán)境因子對(duì)土壤真菌屬水平群落組成（圖6）的影響。無莖真菌屬（Acaulium）與TP（r=0.781 71）呈 極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與SOM（r=0.914 89）呈極顯著正相關(guān)（P＜0.001），與pH（r=-0.781 71）和TK（r=-0.797 19）呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）。

圖6 環(huán)境因子與細(xì)菌群落組成（a）和真菌群落組成（b）Spearman相關(guān)性熱圖Figure 6 Spearman correlation heat map between environmental factors and bacterial（a）and fungal（b）community composition

3 討論

3.1 土壤致病微生物的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

土壤細(xì)菌中鑒定到的致病菌僅有1 種，即分枝桿菌屬（Mycobacterium）。Mycobacterium菌屬包括許多已知的在哺乳動(dòng)物中造成嚴(yán)重疾病的病原菌，這類致病菌可引起肺部感染及麻風(fēng)等傳染性疾病[20-21]，經(jīng)尾水消納后的土壤樣本中Mycobacterium菌屬的相對(duì)豐度高于對(duì)照組，并且對(duì)照組中原本就存在此致病菌屬，這可能是因?yàn)镸ycobacterium菌屬對(duì)各種環(huán)境條件具有廣泛的適應(yīng)性[22]，長期消納尾水的土壤更適合其生存。但隨著距離的增加，Mycobacterium菌屬的相對(duì)豐度先降低后升高，這可能與其極易通過氣溶膠傳播和蔬菜采收過程易被人為擾動(dòng)有關(guān)[22]。土壤真菌中鑒定到的致病菌共5 種，分別為鏈格孢屬（Alternaria）、枝孢菌（Cladosporium）、鐮刀菌屬（Fusarium）、籃狀菌屬（Talaromyces）和枝頂孢霉屬（Acremonium）。這些致病菌是常見的能夠引起食物中毒的菌屬，同時(shí)這些菌屬也易引發(fā)人類皮膚過敏性反應(yīng)[23-27]，因此在蔬菜采摘時(shí)需特別注意減輕對(duì)食用部分的損傷，以免致病菌通過創(chuàng)口進(jìn)入蔬菜內(nèi)部危害食品安全。

化糞池尾水原位土壤消納所產(chǎn)生的土壤致病微生物環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)難以避免且不容忽視，土壤消納的尾水隨外界因素而變化，因此在推行這種模式的同時(shí)需加強(qiáng)對(duì)前端化糞池?zé)o害化處理糞污技術(shù)的優(yōu)化，以降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，減輕對(duì)人類健康的危害。

3.2 土壤環(huán)境容量對(duì)系統(tǒng)長期運(yùn)行的影響

農(nóng)田常用來作為消納農(nóng)業(yè)廢棄物的場(chǎng)所。本研究中，處理組土壤pH顯著低于對(duì)照組，可能是由于長期消納尾水增強(qiáng)了土壤硝化作用，產(chǎn)生了大量H+，降低了土壤pH[28]，從距離上看，處理組pH 由近及遠(yuǎn)逐漸降低，可能是土壤中尾水的消納量近多遠(yuǎn)少、硝化作用近強(qiáng)遠(yuǎn)弱所致。處理組全磷含量顯著高于對(duì)照組，S1和S3處理組全氮含量顯著高于對(duì)照組，S2處理組顯著低于對(duì)照組，S2 和S3 處理組全鉀含量顯著低于對(duì)照組，但在距離上并無規(guī)律性，可能是由于試驗(yàn)設(shè)計(jì)初期部分土壤并非原位回填，加之蔬菜采摘階段人為擾動(dòng)，造成土壤分布不均衡。處理組土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于對(duì)照組，葉偉宗等[29]的研究發(fā)現(xiàn)，公廁糞便制成的沼液可以顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，且與施用量呈一定的規(guī)律性，本試驗(yàn)所用的尾水有機(jī)質(zhì)含量較低，為3.8%，遠(yuǎn)低于《沼肥》（NY/T 2596—2014）中規(guī)定的有機(jī)質(zhì)含量（≥30%）?，F(xiàn)今人們生活水平逐漸提高，飲食結(jié)構(gòu)也越來越豐富，伴隨廁所節(jié)水技術(shù)的改進(jìn)，可預(yù)見未來化糞池尾水的有機(jī)質(zhì)含量會(huì)比當(dāng)下水平更高[30]。但尾水中的鹽分也會(huì)隨之增加，隨尾水流入土壤后將加重土壤的鹽漬化風(fēng)險(xiǎn)。由于本試驗(yàn)埋深較淺且做了防滲處理，故尾水中過量的營養(yǎng)物質(zhì)和微生物隨降雨淋溶污染地下水體的風(fēng)險(xiǎn)較低。菜園土壤環(huán)境容量有限，因此系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)年之后需更換新的土壤來維護(hù)長期運(yùn)行。

3.3 土壤酶活性和微生物群落變化的環(huán)境影響

土壤酶活性是反映土壤肥力和質(zhì)量的重要指標(biāo)?；S池尾水原位土壤消納后，處理組的S-CAT 活性相比于對(duì)照組顯著降低，可能是由于土壤pH、含水率和容重發(fā)生顯著變化，抑制了S-CAT 活性[31]，這將導(dǎo)致土壤中H2O2的降解率下降，加劇對(duì)植物的毒害[32]。S-SC 參與蔗糖分子的水解，其活性強(qiáng)弱反映了土壤熟化程度和肥力水平，化糞池尾水的排入增強(qiáng)了SSC 酶促反應(yīng)，增加了土壤環(huán)境中微生物的數(shù)量，提高了土壤呼吸強(qiáng)度，促進(jìn)了蔗糖有效向單糖的轉(zhuǎn)化效率，提升了植物吸收利用率，這與宋震震等[33]的研究結(jié)果一致。S-UE 活性顯著低于對(duì)照組，這與徐忠山等[34]的研究結(jié)果存在差異，本研究結(jié)果可能與采樣地土壤溫度有關(guān)，對(duì)照組樣地處于開闊處，可以長時(shí)間照曬陽光，而庭院菜園位于廁屋后方，光照不足，土壤溫度低于對(duì)照組樣地，從而抑制了相關(guān)微生物和植物根系分泌脲酶，進(jìn)而降低了S-UE 活性。土壤溫度對(duì)S-UE活性的影響遠(yuǎn)大于化糞池尾水的影響[35]。S-CL可分解有機(jī)殘?bào)w，其活性表征土壤碳循環(huán)狀況[36]，處理組S-CL 活性與對(duì)照組無顯著差異，其原因可能是對(duì)照組和處理組植被生長密度相當(dāng)，土壤中所積累的植物殘?bào)w為S-CL 的酶促反應(yīng)提供了相當(dāng)數(shù)量的碳源。

相比于對(duì)照組，處理組土壤微生物多樣性和豐富度顯著提高，說明化糞池尾水可以提供豐富的營養(yǎng)物質(zhì)以改善土壤微生物的生長繁殖環(huán)境，其中節(jié)桿菌屬、溶桿菌屬、鏈霉菌屬、微枝形桿菌屬和紅球菌屬等具有降解有機(jī)污染物和固氮作用，這些菌屬的相對(duì)豐度均高于對(duì)照組[37-41]，說明長期消納尾水可以改變微生物群落結(jié)構(gòu)，增加功能菌屬的數(shù)量，這對(duì)土壤環(huán)境的改善具有積極作用。

4 結(jié)論

（1）長期施用化糞池尾水可以改良土壤化學(xué)性質(zhì)，提高土壤肥力，實(shí)現(xiàn)廁所污水的減量化和資源化。但系統(tǒng)長期運(yùn)行會(huì)超出土壤環(huán)境容量，進(jìn)而影響系統(tǒng)的消納效果和使用壽命，故需要定期更換新的土壤來維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（2）化糞池尾水原位土壤消納方式可以提高土壤中蔗糖酶活性，抑制過氧化氫酶活性和脲酶活性，對(duì)纖維素酶活性無顯著影響。不同溢流距離之間土壤酶活性無顯著差異。

（3）化糞池尾水原位土壤消納方式可提高土壤微生物豐富度和多樣性，改變土壤微生物組成結(jié)構(gòu)，提高了紅球菌屬、節(jié)桿菌屬、溶桿菌屬和微枝形桿菌屬等有益菌數(shù)量，但也提高了分枝桿菌屬和枝孢菌等致病菌的相對(duì)豐度，增加了土壤致病微生物的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。因此該模式應(yīng)用過程中需加強(qiáng)前端尾水的監(jiān)測(cè)和無害化處理。