猪粪回田后土壤抗生素抗性基因变化及Pb/SMX对水培辣椒联合毒性研究

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畜禽粪便作为传统有机肥回田,可以增加土壤中氮磷等营养元素,增加土壤中有机质含量,改善土壤结构,促进农作物生长。我国畜禽养殖过程中饲料中微量元素(俗称微肥,含重金属)添加及抗生素的使用规范缺失、较为混乱。它们大部分都随着粪便和尿液排出动物体外,导致粪便中重金属、抗生素含量超标。大量研究表明,猪粪回田会导致土壤中抗生素、重金属及抗生素抗性基因(ARGs)蓄积,且重金属和抗生素会通过生物累积作用在农作物体内蓄积,对农作物生长及食品健康安全造成不利影响。选取了 3种类型土壤(黑土、红土、黄土)、3种添加剂(EDTA、壳聚糖、水稻秸秆),研究猪粪回田土壤ARGs丰度、氮磷营养元素及Cu、Zn形态的变化及相关性。选取猪粪样品中含量较高的铅(Pb)和磺胺甲恶唑(SMX),研究两者对水培辣椒的联合毒性及生物累积。主要研究工作和结果如下:(1)不同类型土壤猪粪回田实验表明,土壤性质会显著影响ARGs衰减情况。90天后,ARGs在3种土壤中残留丰度为:黑土<红土<黄土,可能因为黑土中有机物含量丰富,降低重金属对ARGs的选择性压力;而红土粘性较强,透气性差,ARGs衰减较快。90天后,ARGs丰度最低为10-20cm 土层的比例为71.3%,ARGs在10-20cm 土层衰减较快,可能与土壤中氧气含量相关。(2)猪粪搭配不同添加剂回田实验表明,EDTA会将Cu、Zn活化,造成可交换态Cu、Zn含量增加,0-10cm 土层增加最明显,EDTA造成ARGs丰度下降缓慢,sul2、tetX丰度甚至上升,还会抑制土壤中硝态氮含量升高;壳聚糖作为重金属螯合剂,在回田初期会加快ARGs丰度衰减,但随着壳聚糖逐渐被分解,将土壤中Cu、Zn活化,造成土壤中硝态氮含量升高,加快活性磷含量降低,抑制ARGs丰度衰减;水稻秸秆会增加土壤孔隙度,增加土壤中硝酸根含量,增强微生物活性,固定可交换态、碳酸盐结合态Cu、Zn,显著加快ARGs衰减。90天后,土壤中ARGs残留丰度分别为:秸秆添加组<控制组<壳聚糖添加组<
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