论文部分内容阅读
我国畜禽养殖业较为发达，兽用抗生素药物的使用量较大，未经处理的畜禽粪便作为有机肥农用，会导致土壤中抗生素的大量残留。因此，本试验选取喹诺酮类抗生素环丙沙星作为抗生素污染物，设置五个处理，分别是Ⅰ:CK(对照)、Ⅱ:CIP(人工添加CiP)、Ⅲ:DF(添加不含CIP的鸭粪)、Ⅳ:DF+CIP、Ⅴ:DF(CIP)(粪源CIP即含有CIP的鸭粪)。借助室内培养试验，研究粪源环丙沙星对土壤中氨氧化微生物群落结构和抗生素抗性基因的影响，以期为科学评价氟喹诺酮类抗生素的环境风险和粪肥安全合理地施用提供理论依据。获得的主要研究结果如下: (1)粪源环丙沙星处理对土壤中AOA和AOB绝对丰度的影响不同。各处理中AOA的绝对丰度均显著高于AOB;DF(CIP)和DF+CIP处理均显著降低了土壤中AOA和AOB的绝对丰度;DF(CIP)与DF+CIP处理相比对AOA和AOB丰度无显著影响。 (2)粪源环丙沙星处理改变了土壤中AOA和AOB群落结构。T-RFLP研究表明，粪源环丙沙星处理改变了土壤中AOA与AOB的不同T-RFs的相对含量。高通量测序进一步发现，培养54天粪源环丙沙星处理明显改变了土壤中AOA和AOB的群落结构多样性。不同处理在OTU水平上层级聚类分析的结果表明，DF(CIP)处理与其他四个处理相比，土壤中AOA和AOB群落结构存在显著差异，且DF(CIP)对AOB群落结构的影响比AOA更强。 (3)粪源环丙沙星处理明显改变了土壤中氨氧化古菌和氨氧化细菌属水平的相对丰度。DF(CIP)处理中AOA未分类的古菌（unclassified Archaea）和AOB不可培养的亚硝化单胞菌（uncultured Nitrosomonas）、亚硝化单胞菌（Nitrosospria）的相对丰度分别降低11.68％和27.32％、13.48％;DF(CIP)处理中AOA亚硝化螺菌属（Nitrososphaera）、环境中的泉古菌(environmental samples Crenarchaeota)和AOB未分类亚硝化单胞菌（unclassified Nitrosomonas）的相对丰度分别增加5.57％、6.19％和10.89％。 (4)氨氧化微生物群落结构与CIP残留量及土壤环境因子具有一定的相关性。环丙沙星残留对AOA环境中古菌（environmental samples Archaea）和AOB亚硝化单胞菌属（Nitrosospria）、不可培养的亚硝化单胞菌属存在抑制作用，而AOA亚硝化螺菌属（Nitrososphaera）、环境中泉古菌和AOB部分未分类但具有氨氧化功能的细菌对CIP存在一定耐药性;土壤中NH4+-N和有效磷均与AOA亚硝化螺菌属（Nitrososphaera）呈正相关，与AOB亚硝化螺菌属（Nitrosospria）和不可培养的亚硝化单胞菌属呈负相关。土壤pH与AOA亚硝化螺菌属（Nitrososphaera）呈负相关，与AOB亚硝化螺菌属（Nitrosospria）和不可培养的亚硝化单胞菌属呈正相关。 (5)本试验中共检出6种抗生素抗性基因（tetG、sulI、qnrA、qnrS、aad A2、aadD）和1种可移动遗传元件（intI），不同处理土壤样品中检测到的目的基因基本一致。DF(CIP)、DF+CIP处理均显著降低了土壤中16S rRNA、tetG的绝对丰度;DF(CIP)处理显著增加了土壤中sulI、aad A2的绝对丰度;DF+CIP处理显著增加了土壤中qnrA的绝对丰度。DF(CIP)与DF+CIP处理相比，土壤中qnrA、tetG和细菌的绝对丰度显著降低，sulI和aad A2的绝对丰度显著增加。DF(CIP)与DF+CIP处理对土壤中ARGs和细菌的影响情况存在差异，原因有待后续研究。 (6)不同种类的ARGs与int I以及土壤环境因子的相关性不同。偏相关分析表明，土壤中intI与sulI、aad A2呈正相关，与qnrA呈负相关，与tet G无相关性;CIP残留量与qnrA呈极显著正相关，与sulI、aad A2、tet G均无相关性。有机质与tetG呈正相关，与qnrA、sulaad A2均无相关性;有效磷、pH与各ARGs之间均无相关性。