于廣泉，張丹丹，張春雪，徐艷，楊波，魏孝承，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）

世界人口的快速增長(zhǎng)導(dǎo)致人們對(duì)糧食的需求量持續(xù)增加，為保證糧食產(chǎn)量滿足供應(yīng)需求，化肥的使用量和需求量成倍增加[1]。目前，我國已經(jīng)成為世界上最大的化肥生產(chǎn)國和使用國，自1980 年以來，我國的化肥施用量以每年4%的速度增長(zhǎng)[2]。1980—2010年，我國化肥使用量幾乎翻了兩番，氮肥從94 kg·hm-2增至243 kg·hm-2，磷肥從28 kg·hm-2增至116 kg·hm-2[3]。由于我國農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)化肥的依賴程度很高，近年來過度施用化肥所引發(fā)的問題受到越來越多的關(guān)注。一方面，化肥的大量使用導(dǎo)致氮、磷、鉀礦等自然資源的大量消耗，造成原材料供應(yīng)不足。另一方面，化肥的過度使用還會(huì)造成環(huán)境污染，例如：①導(dǎo)致氨氮和氮氧化物排放到大氣中，對(duì)臭氧層造成危害[4]；②造成土壤中硝酸鹽的積累，導(dǎo)致土地的鹽堿化和酸化[5]，而酸化會(huì)加快土壤鈣、鎂的淋溶，降低堿基飽和度和土壤肥力[6]；③造成土壤重金屬污染，如某些化肥中含有鎘、汞和砷等，這些重金屬在生產(chǎn)過程中進(jìn)入肥料或出現(xiàn)在原料中[7]，最終進(jìn)入農(nóng)田造成污染；④導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不能被作物完全吸收而滲入地下或隨著農(nóng)田退水進(jìn)入河流、湖泊等，最終導(dǎo)致地下水[8]或地表水污染[9]。因此亟需找到一種可替代化肥的有機(jī)肥料，減少自然資源的消耗，同時(shí)，在保證作物產(chǎn)量和質(zhì)量的前提下，降低對(duì)環(huán)境的污染。人尿作為生態(tài)型的有機(jī)肥，含有豐富的N、P、K 等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，若用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，可有效增加地力，被認(rèn)為可以部分替代化肥[10]。

目前關(guān)于尿液的處理方式主要包括兩種：一是經(jīng)化糞池處理后排入污水管網(wǎng)，最終進(jìn)入污水處理廠[11]；二是與糞便一起經(jīng)化糞池處理或單獨(dú)收集處理后直接還田或制成肥料后還田[12]。研究表明，生活污水中80%的N、56%的P和63%的K來自尿液[13]，將尿液當(dāng)作污染物直接排入污水管網(wǎng)，不僅造成資源的浪費(fèi)，還會(huì)增加污水處理廠的負(fù)擔(dān)。此外，在人類排泄物中，尿液是N、P、K 的主要貢獻(xiàn)者，分別占88%、67%、73%[14]，其中，90%～100%的N 以尿素或銨的形式存在[15]，P 和K 幾乎全部（95%～100%）以無機(jī)形式存在[16]，這些元素可被大部分植物吸收利用[17]。近年來，許多國家對(duì)從人類尿液中回收N、P、K 等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)開展了大量研究[18]，結(jié)果表明，在弱酸性土壤中，尿基肥料中的N和P與化肥中的N和P同樣容易被植物利用[19]。同時(shí)，許多國外學(xué)者對(duì)尿液直接農(nóng)用進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示，尿液用于種植玉米[20]、蘿卜[21]、卷心菜[22]等過程中，可以顯著提高這些作物的產(chǎn)量，尿液直接作為作物肥料的農(nóng)用價(jià)值受到了越來越多的關(guān)注[23]。除此之外，使用人類尿液肥料還可以在一定程度上減少化學(xué)肥料的用量，并進(jìn)一步減少肥料生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中造成的環(huán)境污染[24]。然而，我國作為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大國，雖然人糞尿還田已有上千年的歷史，但是對(duì)于如何在農(nóng)業(yè)種植中科學(xué)使用尿液，實(shí)現(xiàn)尿液價(jià)值最大化，特別是關(guān)于源分離尿液作為肥料替代化肥的可行性方面還有待進(jìn)一步深入研究和探討。

本文針對(duì)源分離尿液及其營(yíng)養(yǎng)成分回收、農(nóng)業(yè)利用和利用中存在的問題等進(jìn)行歸納總結(jié)，并對(duì)未來人尿農(nóng)業(yè)利用研究給出建議和展望，旨在探討尿液替代化肥農(nóng)業(yè)利用的前景和存在的問題，促進(jìn)人尿在我國農(nóng)業(yè)種植上的科學(xué)高效利用。

1 源分離尿液

1.1 源分離

19 世紀(jì)末，大部分工業(yè)國家出現(xiàn)了集中式供排水系統(tǒng)，水沖廁所（便器）應(yīng)運(yùn)而生。這雖然極大地改善了城市居民衛(wèi)生狀況以及城市水環(huán)境質(zhì)量，但這種方式不僅消耗大量水資源，同時(shí)也阻斷了糞便、尿液中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)回歸土地的生態(tài)之路[25]。近年來，基于糞便、尿液源分離概念的生態(tài)衛(wèi)生/排水（ECOSAN）技術(shù)在國際上開始受到重視，并在包括我國在內(nèi)的許多國家得到實(shí)踐[26]。源分離是指從源頭——便器入手，將糞便和尿液?jiǎn)为?dú)收集、輸送、處置、利用，不再將其與其他污水混合，而被單獨(dú)收集的尿液可回收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)作為肥料，也可就近處理后返回農(nóng)田，作為養(yǎng)分被農(nóng)作物吸收利用[27]?；谠捶蛛x的糞尿分集式廁所能夠很好地將糞尿分開單獨(dú)收集，實(shí)現(xiàn)如廁環(huán)境衛(wèi)生化和尿液回收資源化，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 源分離糞尿分集式廁所結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1 Schematic diagram of source separation feces and urine diversity toilet structure

1.2 尿液的產(chǎn)生量

據(jù)統(tǒng)計(jì)，成人每日小便4～5 次，排尿約1.0～1.5 L[28]，平均每年排尿約500 L[29]，而兒童的小便約是成人的一半[30]，由此可見人尿的排放量是巨大的。一個(gè)成人每年的尿液排放量相當(dāng)于生產(chǎn)250 kg 谷物所需的肥料量，這也是一個(gè)成人每年需要消耗的谷物量[31]。此外，據(jù)估算，我國每年產(chǎn)生純大便1.5×108t、純尿液4.5×108t，轉(zhuǎn)化生成生活污水5.0×1010t。如果把源源不斷的糞尿進(jìn)行資源化利用，如制成有機(jī)肥、沼氣等，可替代部分化肥和能源，形成良性循環(huán)，將對(duì)生態(tài)文明建設(shè)做出重要貢獻(xiàn)[32]。

1.3 尿液成分

從化學(xué)成分來看，人的尿液是一種富氮的水溶液，其總量的97%是水[33]。在新鮮人體尿液中，大部分N（75%～90%）以尿素[CO（NH2）2]的形式存在，少量的N 是以尿酸、氨基酸和其他物質(zhì)形式存在[34]。尿液中的大部分N元素都能夠被植物吸收，并且尿液中的N 含量與尿素或銨肥的氮含量相近，約為化學(xué)肥料的90%[29]。當(dāng)尿液排出體外時(shí)，只有7%是以氨的形式排出[35]。另外，尿液還含有和可溶性有機(jī)物[36]。人體尿液中N、K、P 和Na 的平均濃度分別為（3.07±1.15）、（1.7±0.2）、（0.020±0.004）g·L-1和（1.17±0.12）g·L-1。尿液中的營(yíng)養(yǎng)成分取決于食物攝入量、體型、體育活動(dòng)、飲水量和環(huán)境因素[37]。SCHOUW 等[38]研究發(fā)現(xiàn)大多數(shù)發(fā)展中國家的人類尿液中的氮含量可能低于發(fā)達(dá)國家，因?yàn)榘l(fā)達(dá)國家的混合飲食含有更多的蛋白質(zhì)。除上述元素外，人體尿液中還含有B、Cu、Zn、Mo、Fe、Co、Mn等能夠被植物所吸收利用的微量元素[39]。尿液中的主要成分見表1。

表1 人尿液主要理化性質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)成分Table 1 Physico-chemical properties and nutrient composition of human urine

1.4 尿液的貯存

尿液貯存是指源分離尿液被收集之后處理利用之前，在源分離廁所或中轉(zhuǎn)站進(jìn)行貯存的過程。在室溫下儲(chǔ)存人類尿液被認(rèn)為是一種衛(wèi)生的選擇，在非種植季節(jié)提前儲(chǔ)存還可以保證其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的效果[47]。儲(chǔ)存人類尿液的衛(wèi)生狀況取決于時(shí)間和溫度，革蘭氏陰性菌初始濃度降低90%所需的時(shí)間不超過5 d，降低90%的隱孢子蟲需要1 個(gè)月，而去除90%的病毒則需要1～2個(gè)月不等[48]。儲(chǔ)存期間，在細(xì)菌活性，特別是脲酶的影響下，尿素被分解成氨和二氧化碳，從而使pH值升高，這是提高病原體失活率的關(guān)鍵因素[49]。pH值在8.9～9.0 時(shí)，儲(chǔ)存尿液中95%的氮由氨態(tài)氮組成[35]。隨著pH的升高，碳酸氫鹽和氨濃度逐漸增加，尿液的緩沖能力也隨之增大，從而殺死尿液中的有害物質(zhì)[50]。研究表明，如果尿液在20 ℃或更高的溫度下儲(chǔ)存2～6個(gè)月，其病原體含量可降低到施用安全水平，同時(shí)植物所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化為營(yíng)養(yǎng)鹽，可以作為農(nóng)業(yè)的液體肥料，并有效提高施肥效果[51-52]。

2 源分離尿液中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的回收

2.1 氮回收

在城市污水中，尿液只占廢水總量的1%，其中所含的總氮（TN）、總鉀（TK）和總磷（TP）卻占廢水中TN的75%～87%、TK 的50%～90%、TP 的40%～50%[53]。研究表明，通過回收尿液可以將廢水轉(zhuǎn)化為可持續(xù)的、有價(jià)值的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并用作肥料[54]。從源分離的尿液中回收N，用作固體/液體肥料，可以減少污水處理廠污水中N的負(fù)荷，為污水高效處理提供一個(gè)有前景的解決方法[55]。如，通過氣提法將尿液中無機(jī)形態(tài)的氨從液相中提取出來[56]，隨后與硫酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成硫酸銨，反應(yīng)式如下：

2.2 磷回收

P 元素在地殼中含量豐富，是所有生物必需的元素，它代表了生物在細(xì)胞水平的能量值[57]。據(jù)估算，從尿液中回收的P 可以滿足全球P 需求量的22%[58]。但是與N 不同，人類尿液中的P 必須以鳥糞石沉淀的形式轉(zhuǎn)化為固體[59]。其中鳥糞石是由可溶性正磷酸鹽、銨、鎂（Mg2+）按摩爾比1∶1∶1 進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)沉淀而成[60]。該過程中，88%的沉淀物以鳥糞石的形式存在[61]。除了鳥糞石，其他礦物質(zhì)，如鈣礬石（3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O）、水鎂石[Mg（OH）2]和菱鎂石（MgCO3）也可以根據(jù)尿液中其他二價(jià)或三價(jià)金屬陽離子的數(shù)量形成。在1∶1∶1 摩爾比下，鳥糞石沉淀的一般反應(yīng)遵循如下反應(yīng)式：

然而，由于鳥糞石沉淀反應(yīng)必須由Mg誘導(dǎo)，而金屬M(fèi)g價(jià)格比較昂貴，添加Mg使得該沉淀反應(yīng)成本很高[62]，因此該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中不具優(yōu)勢(shì)。今后還需進(jìn)一步深入研究，開發(fā)出更加經(jīng)濟(jì)且高效的分離技術(shù)。

2.3 鉀回收

人尿中含有一定量的K 元素，從尿液中回收K 不僅可以實(shí)現(xiàn)資源回收利用，還可以減少城市污水處理中所消耗的能量和成本[63]。目前使用的回收技術(shù)主要有流化床結(jié)晶（Fluidized bed crystallization,FBC）工藝，即利用結(jié)晶原理和流化床方法，在沉淀反應(yīng)體系中加入粒狀固體填料，將要去除的物質(zhì)結(jié)晶沉積在填料的表面上[64-65]。Ca 或Mg的加入，使得P和K 能夠以三元化合物[MgKPO4·6H2O，Mg3（PO4）2·22H2O，Mg3（PO4）2·8H2O]的形式被回收。此外，該沉淀反應(yīng)通過形成低含水率的顆粒避免了大量富水污泥的產(chǎn)生，而這些顆?？梢赃M(jìn)一步作為緩釋肥料用于農(nóng)業(yè)和園藝[66]。

3 尿液的直接農(nóng)業(yè)利用

3.1 尿液用于作物種植

許多研究者將儲(chǔ)存處理后的尿液直接用于作物種植，發(fā)現(xiàn)施用尿液能夠顯著提高作物的產(chǎn)量、株高等農(nóng)藝性狀。MORGAN[67]在津巴布韋對(duì)各種蔬菜和玉米進(jìn)行的試驗(yàn)研究表明，施用水稀釋的人類尿液（水和尿液的比例為3∶1）作為液體肥料，蔬菜的產(chǎn)量最高。PANDORF 等[21]的研究表明，與不施肥相比，僅施用尿液可使蘿卜產(chǎn)量增加35%。在對(duì)卷心菜、高粱、紅甜菜、香蕉和玉米的研究中，施用尿液可以提高這些作物的產(chǎn)量。研究表明，在補(bǔ)充肥料的情況下，施用尿液的作物產(chǎn)量超過了施用化肥，尿液促進(jìn)了菜豆生物量的增長(zhǎng)，與空白對(duì)照處理相比，菜豆產(chǎn)量在秋季和春季分別增長(zhǎng)了82.2%和340.7%，這是由于尿液的施用滿足了種植過程中P、K 的需求[21]。PHILIP等[22]的研究發(fā)現(xiàn)，施用尿液能夠提高卷心菜的株高、葉片數(shù)和冠層數(shù)，分別提高2.5%、2.4%和4.0%。

另外，在人尿與化肥的對(duì)比試驗(yàn)中，AKPANIDIOK 等[43]的研究發(fā)現(xiàn)，在溫室試驗(yàn)中，與不施肥相比，施用尿液和化學(xué)肥料的秋葵生物量和葉產(chǎn)量均有所提高。其中，施用20 000 L·hm-2尿液處理的植株莖干質(zhì)量最高。HEINONEN-TANSKI 等[44]在兩種施肥條件下（施用尿液和化肥），通過對(duì)比分析兩種施肥的累積收獲發(fā)現(xiàn)，施用尿液的黃瓜產(chǎn)量在統(tǒng)計(jì)學(xué)上略高于施用化學(xué)肥料。PRADHAN 等[68]的研究表明，施用化學(xué)肥料23 d 的南瓜生長(zhǎng)速率略高于施用尿液和未施肥的南瓜，但從第44 d 開始，施尿液肥料的植物生長(zhǎng)更快，并在第50 d 超過了化學(xué)肥料的處理，約第65 d，未施肥的藤蔓長(zhǎng)于施用化學(xué)肥料的藤蔓。而在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，施尿液的南瓜生長(zhǎng)速率高于未施肥的南瓜。其隨后的研究證實(shí)，與未施肥的番茄相比，施用尿液生產(chǎn)的番茄果實(shí)產(chǎn)量高出4.2 倍，假如能夠最大程度地減少蒸發(fā)，其產(chǎn)量會(huì)更高[17]。除上述研究外，世界多地均開展了施用尿液種植作物的研究，主要集中在北歐和非洲，相關(guān)研究結(jié)果見表2。

表2 尿液作為肥料的研究結(jié)果Table 2 Summary of studies using urine as the fertilizer

3.2 全球消費(fèi)者對(duì)人尿種植食物的食用意愿

隨著化肥使用導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)面源污染、氣候變化、土壤酸化以及生物多樣性降低等環(huán)境問題日益突出，尿液替代化肥的農(nóng)業(yè)利用，特別是尿液作為肥料種植作物方面受到全世界越來越多的關(guān)注。為此，國外學(xué)者專門調(diào)查了全球不同國家消費(fèi)者對(duì)施用尿肥所種植食物的食用意愿，結(jié)果顯示，總體上有68%的人支持尿液的資源回收利用，59%的人明確表示愿意食用以尿肥種植的食物，僅有11%的人認(rèn)為以尿肥種植的食物存在健康風(fēng)險(xiǎn)，并且無法通過后續(xù)處理進(jìn)行消除[77]。該調(diào)查結(jié)果（圖2）表明，受認(rèn)知和社會(huì)因素的影響，不同國家和地區(qū)居民的食用意愿差異較大。中國、法國和烏干達(dá)80%以上的受訪對(duì)象愿意食用以尿肥種植的食物，巴西和美國等地受訪對(duì)象的食用意愿也超過了60%，以色列也有接近60%的受訪者愿意食用以尿肥種植的食物。此外，由這一調(diào)查結(jié)果也可以看出，隨著人們對(duì)新的衛(wèi)生系統(tǒng)信任感的提升，施用尿液種植的作物將會(huì)受到越來越多的認(rèn)可，尿液的農(nóng)業(yè)利用價(jià)值也會(huì)受到越來越多的重視。

圖2 消費(fèi)者對(duì)施用尿肥所種植食物的食用意愿Figure 2 Consumers′ perception of crops grown with human urine as fertilizer

4 尿液農(nóng)業(yè)利用存在的問題

雖然已有大量研究證明，尿液是一種非常好的肥料，而且農(nóng)業(yè)種植實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明，尿液農(nóng)用可以取得較高的產(chǎn)量。但是在傳統(tǒng)的食物生產(chǎn)系統(tǒng)中，對(duì)于尿液的農(nóng)業(yè)利用仍然存在一些問題，如尿液營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)回收的技術(shù)問題、源分離尿液收集的設(shè)施建設(shè)問題、尿液農(nóng)用的環(huán)境問題等。

4.1 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)回收的技術(shù)問題

目前尿液資源化利用技術(shù)中，研究最多的是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)回收技術(shù)，如前文提到的N、P、K 回收技術(shù)等。其中N回收技術(shù)包括離子交換、膜蒸餾、正向滲透、吹脫法、微生物燃料電池、電化學(xué)法等；P 回收技術(shù)包括鳥糞石沉淀、反滲透鹽水沉淀、吸附法等；K 回收技術(shù)包括流化床結(jié)晶、流化床均質(zhì)結(jié)晶等[78-80]。然而，目前的這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)回收技術(shù)，要么成本太高，要么操作復(fù)雜，要么技術(shù)不夠成熟，且均存在無法同時(shí)回收所有營(yíng)養(yǎng)元素的問題，現(xiàn)階段難以實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)推廣應(yīng)用[81-83]。

4.2 源分離尿液收集的設(shè)施建設(shè)問題

據(jù)中國經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展數(shù)據(jù)庫顯示，雖然我國絕大多數(shù)農(nóng)戶對(duì)用糞尿種植作物無觀念障礙，但隨著農(nóng)村自來水日益普及，農(nóng)戶對(duì)操作簡(jiǎn)單、使用方便、干凈衛(wèi)生的水沖廁所的需求越來越高，僅少數(shù)缺水地區(qū)農(nóng)戶能夠接受使用管理更加繁瑣的糞尿分集廁所。此外，基于現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行家庭規(guī)模的尿液處理效率低且成本高，在家庭存儲(chǔ)的基礎(chǔ)上再進(jìn)行集中收集和轉(zhuǎn)運(yùn)是當(dāng)前最好的做法[84]。但是要實(shí)現(xiàn)源分離尿液的集中收集，除了建立源分離的廁所外，還需要單獨(dú)的尿液輸送管道和儲(chǔ)存裝置，這必然導(dǎo)致建設(shè)成本的增加。

4.3 尿液直接農(nóng)用的環(huán)境問題

4.3.1 土壤鹽漬化

施用尿液最大的影響之一是可能導(dǎo)致土壤鹽漬化。人尿的施用會(huì)使土壤的電導(dǎo)率和鹽度增加，最終造成土壤鹽漬化，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力較低的情況下，甚至?xí)?dǎo)致作物歉收[85]。土壤鹽漬化主要受排水條件、土壤類型和氣候等因素的影響，在干旱和半干旱地區(qū)，由于土壤剖面上積累的鹽不能被雨水定期沖刷，很容易產(chǎn)生鹽漬化[86]。根據(jù)土壤類型和排水條件的不同，土壤中的鹽分在溶解濃度超過500 mg·L-1時(shí)出現(xiàn)鹽漬化，當(dāng)溶解濃度超過2 000 mg·L-1以及鈉的吸附比超過39時(shí)，鹽分就會(huì)危及土壤質(zhì)量[87]。

4.3.2 土壤酸化

人類尿液作為一種速效液體肥料，需要謹(jǐn)慎施用和合理調(diào)控，如果不加以控制，就會(huì)導(dǎo)致尿液中NH3揮發(fā)。HU等[88]研究發(fā)現(xiàn)，施用液體有機(jī)肥料最有可能導(dǎo)致土壤中水解生成H+和NH3，導(dǎo)致大氣中NH3排放增加，同時(shí)帶來土壤酸化風(fēng)險(xiǎn)。KASSA 等[20]的研究表明，施用尿液后的土壤表層磷酸鹽濃度與各對(duì)照具有顯著差異，且隨尿量的增加土壤磷酸鹽的濃度升高。但是，與各對(duì)照相比，底部取樣處理的土壤幾乎沒有變化。這可能是因?yàn)樵诒韺油寥赖奈胶统恋砦稽c(diǎn)飽和之前，磷酸鹽離子不會(huì)遷移[89]。ADEOLUWA等[72]的試驗(yàn)結(jié)果表明，在pH值為4.8的酸性土壤中施用100%尿液、2/3尿N+1/3堆肥N和100%堆肥N，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)pH值降至4.7，有機(jī)碳含量最高的處理是施用100%尿液，其含量高達(dá)13.08 g·kg-1，而各處理中其他土壤元素差異不明顯。

4.3.3 致病菌和藥物積累

尿液肥料化最主要的人體健康風(fēng)險(xiǎn)問題源于尿液中可能含有的人類病原體。雖然腸道病原體主要以糞便而非尿液的形式排出，但源分離的尿液與糞便的交叉污染已被證實(shí)[90]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，人類為了治療疼痛、心血管類或癲癇類等疾病所服用的一些藥物，如氨芐西林、卡馬西平、環(huán)丙沙星、布洛芬、甲氧芐氨嘧啶、磺胺甲惡唑等[91-92]，大多會(huì)通過尿液（部分是通過糞便）以原母體化合物或代謝物形式排出[93-95]，如果直接施用這種含有藥物的尿液可能會(huì)給農(nóng)田帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)[96]，因此需對(duì)尿液進(jìn)行無害化處理后才能進(jìn)行農(nóng)業(yè)利用。

5 結(jié)論與展望

人尿中含有豐富的N、P、K 等元素，能夠滿足作物正常生長(zhǎng)需求，依據(jù)生態(tài)循環(huán)理論，將源分離尿液最終作為液體肥料回歸農(nóng)田應(yīng)是其最佳處置途徑。尿液中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的回收可以減少N、P、K 等礦產(chǎn)資源的消耗，同時(shí)尿液回歸農(nóng)田還可以提高作物的產(chǎn)量。因此以源分離尿液作為肥料替代化肥是值得研究和具有前景的方向，但還需要解決好尿液營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)回收的技術(shù)問題、收集設(shè)施建設(shè)的問題以及還田對(duì)土壤環(huán)境所帶來的負(fù)面影響。本文對(duì)源分離人尿替代化肥農(nóng)業(yè)利用提出以下展望：

（1）我國作為農(nóng)業(yè)人口大國，人尿資源豐富，具有巨大的利用潛力。開展源分離尿液營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)回收和人尿還田利用，不僅有利于減少不可再生資源的開發(fā)利用，而且能夠改善因使用化肥而導(dǎo)致的一系列環(huán)境問題。特別是在我國廣闊的農(nóng)村地區(qū)，將人尿有效地替代化肥，在降低種植成本的同時(shí)，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)村廁所糞污的資源化利用，改善農(nóng)村人居環(huán)境。因此，源分離人尿中營(yíng)養(yǎng)成分的回收和科學(xué)還田將是我國實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的重要舉措之一。

（2）人尿直接還田可能造成土壤鹽漬化和土壤酸化。因此在今后的尿液還田過程中，應(yīng)正確管理農(nóng)業(yè)用尿，最大限度地提高利用效益，減少不利影響。在施用尿液過程中，應(yīng)多方面綜合考慮，如尿液施用量、作物類型、作物營(yíng)養(yǎng)需求以及土壤性質(zhì)等。為降低尿液作為農(nóng)業(yè)肥料所帶來的負(fù)面影響，應(yīng)進(jìn)一步改進(jìn)農(nóng)業(yè)實(shí)踐操作，建立尿液施用標(biāo)準(zhǔn)，并定期監(jiān)測(cè)尿液施用區(qū)域地下水質(zhì)量，避免地下水污染。

（3）由于人體排出的尿液中含有某些殘留藥物，直接將其施用到農(nóng)田中可能會(huì)對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)生毒害作用。目前，源分離人類尿液中殘留的藥物的潛在負(fù)面影響尚不明確，同時(shí)，對(duì)于人類尿液中的藥物成分及其在土壤中的積累、遷移和被作物吸收的研究還鮮見報(bào)道。因此，建議深入開展相關(guān)方面的研究，并根據(jù)相關(guān)成果提出基于生物-物理-化學(xué)過程的人類尿液預(yù)處理方法和技術(shù)，以降低病原體污染食用作物的風(fēng)險(xiǎn)，保障人類的身體健康。