不同施肥类型对蔬菜地土壤抗生素抗性基因和细菌群落结构的影响

作者:郑子英; 丁林; 杨晶; 韩婉雪; 刘瑾; 王新珍; 王凤花
来源:中国生态农业学报(中英文), 2023, 31(12): 1953-1962.
DOI:10.12357/cjea.20230270

摘要

农田土壤生态系统是抗生素抗性基因(ARGs)的源与汇,畜禽粪便施用是土壤中ARGs的重要来源。畜禽粪便在蔬菜地土壤中的大量施用,加剧了蔬菜地土壤ARGs的污染,对人类健康造成潜在危害。本文采集了河北省不同施肥类型(施用鲜鸡粪、鲜羊粪、鲜牛粪、商品有机肥以及单施化肥)的蔬菜地表层土壤(0~20 cm)样品,采用定量PCR技术和高通量测序技术对蔬菜地土壤ARGs和细菌群落结构开展了研究,旨在探究不同施肥类型蔬菜地土壤中ARGs的分布特征及其影响因素。结果表明,不同施肥类型蔬菜地土壤中均检测到较高丰度的四环素类ARGs (tetA、tetC、tetG、tetL、tetO、tetM、tetW、tetQ)、磺胺类ARGs (sul1、sul2)以及Ⅰ类整合酶基因(intI1),其中所有施肥处理土壤中磺胺类ARGs总绝对丰度高达9.96×10~9 copies·g-1(干土),且显著高于四环素类ARGs总丰度[1.07×10~9 copies·g-1(干土)]。畜禽粪肥和化肥的施用都显著增加了土壤中ARGs丰度,其中高化肥施加量土壤中ARGs检出丰度最高[6.34×10~9 copies·g-1(干土)],商品有机肥土壤中ARGs检出丰度最低[3.09×10~8 copies·g1(干土)]。施畜禽粪肥土壤中细菌群落的Shannon指数和Chao1指数显著高于高化肥施加量土壤,但与低化肥施加量土壤差异不显著,说明畜禽粪肥施用显著提高了土壤细菌群落的α多样性。Pearson相关性分析结果表明,细菌群落结构是影响ARGs分布的重要因素。IntI1基因与sul2、tetG、tetQ以及tetW基因呈显著正相关(P<0.05),说明intI1基因在ARGs的传播和扩散中也起着重要作用。本研究结果表明高化肥施用量能显著增加蔬菜地土壤ARGs的丰度,商品有机肥的施用对土壤ARGs丰度影响最小。本研究为评估不同施肥类型蔬菜地土壤中ARGs的污染现状提供了相应的数据参考。

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