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近年来,新型有机污染物抗生素在环境中的残留及对生态环境和人体健康的风险成为国内外研究的热点。中国是抗生素生产和消费最大的国家,超过一半的抗生素用于畜禽养殖业,畜禽粪便作为肥料被直接施入农田是抗生素进入土壤环境中的主要途径之一。四环素类抗生素是应用最为广泛的抗生素之一,残留在土壤中的四环素类抗生素一方面扰乱土壤微生物群落,导致抗性基因传播,另一方面会被蔬菜作物吸收,在农产品中残留,进而威胁人体健康与生态安全。本文采用调查研究结合室内分析,客观评价了重庆市西部地区养殖场畜禽粪便和主要蔬菜基地菜田土壤中3种农用四环素类抗生素(TCs),包括土霉素(OTC)、四环素(TC)、金霉素(CTC)可能存在的环境生态风险;采用温室土壤盆栽(根袋法)模拟试验,研究了外源添加不同浓度梯度OTC、TC和CTC对生菜生长发育的影响,生菜对OTC、TC和CTC吸收、富积和转运的规律,根际、非根际土壤酶活性及微生物对TCs的响应,以及TCs在土壤中的降解特点;采用大田试验研究了不同用量、种类和处理方式的畜禽粪便对蔬菜产量和品质的影响,以及对土壤TCs残留量、土壤酶活性、土壤TCs抗性菌、抗性基因丰度和细菌多样性的影响。主要研究结果如下:1.采用调查研究结合室内分析,评价重庆市西部地区养殖场畜禽粪便和菜田土壤中3种TCs可能存在的环境生态风险。猪粪和鸡粪中的OTC、TC、CTC和∑TCs平均含量分别为3.39、4.82、5.92、15.95 mg·kg-1和1.10、1.35、4.22、5.16 mg·kg-1,猪粪中的TCs生态风险高于鸡粪,不同抗生素间生态风险CTC>OTC>TC。重庆西部地区菜田土壤中OTC、TC、CTC和∑TCs的平均含量分别为18.92、39.10、21.80和79.81μg·kg-1。不同种植模式下TCs含量大小顺序为养殖场附近菜田>无公害蔬菜基地>普通菜田;不同种植蔬菜类别土壤∑TCs含量以叶菜类>瓜类>茄果类>豆类;3种TCs的风险商值以CTC>OTC>TC。与我国其它地区相比,重庆西部地区土壤TCs含量处在中等水平,生态风险处于中低风险水平。2.采用温室土壤盆栽试验研究四环素类抗生素对生菜的生理毒性及其迁移积累特。TCs在较高浓度时会抑制植物叶绿素含量和光合作用,继而抑制植物的生长,同时TCs胁迫会激发植物抗氧化酶活性升高。生菜的生物量、净光合速率随着TCs施加水平的升高而降低,SOD、POD和CAT随着TCs浓度的升高而升高,根系的抗氧化酶活性敏感程度高于地上部分。生菜对TCs具有吸收能力,且吸收量随土壤施加的TCs增加而增加;不同部位的TCs含量根系>地上部分;生菜地上部对TCs的生物富集系数在0.00290.0161之间,根系的富集系数在0.01490.0552之间,根系富集能力强于地上部,生菜对TCs的富集系数随着土壤TCs浓度升高呈现降低趋势,生菜对TCs的转运系数(从根系转运至地上部的系数)在6.1%30.5%之间,转运系数随着土壤TCs浓度升高而显著降低,不同种类TCs的转运系数在浓度水平下表现不同。通过生菜收获时测定土壤中残留的TCs含量发现,TCs在土壤中会发生自然降解,不同土壤中的降解速率:对照土>根际土>非根际土,OTC在土壤中的降解速率显著低于TC和CTC,降解速率受抗生素种类和浓度等因素影响。TCs的种类、浓度和生菜根系对土壤酶活性、土壤微生物丰度共同产生影响。高浓度的TCs(1501350 mg·kg-1)处理显著抑制土壤脲酶活性,减少土壤细菌和真菌的数量,根际土的过氧化氢酶活性,细菌和放线菌数量显著高于非根际土和对照土,说明植物生长过程中根系分泌物可以增加土壤酶活性和土壤微生物数量。3.采用大田试验研究了不同施用量的新鲜鸡粪和腐熟鸡粪对菜园土壤中TCs抗性菌数量、微生物数量和TCs抗性基因(ARGs)丰度的影响。施用腐熟鸡粪处理的土壤抗性菌数量显著高于新鲜鸡粪处理和对照,以低量腐熟鸡粪处理的抗性菌数量最高,其OTC、TC和CTC的抗性菌数量分别比其它处理高11.6%339.6%、127.0%635.4%和32.2%130.9%;施用鸡粪的土壤可培养细菌数量是对照的3.24.3倍,且施用腐熟鸡粪的土壤可培养细菌和放线菌数量显著高于施用新鲜鸡粪,分别高17.0%33.9%和201.2%271.2%;施加腐熟鸡粪显著提高了土壤脲酶和过氧化氢酶的活性,分别比对照高81.9%103.0%和7.9%17.9%。田间定位试验还发现,施用鸡粪一年后,新鲜和腐熟鸡粪处理的土壤抗生素残留量分别比对照高176.5%217.9%和168.5%191.5%。施加鸡粪显著增加了土壤中ARGs的丰度,和对照相比,tetA、tetC、tetG和tetX四种基因在低量新鲜鸡粪处理下分别增加了29.76倍、1.64倍、69.30倍和6.43倍;在高量新鲜鸡粪处理下分别增加了38.38倍、1.17倍、82.22倍和9.71倍,低量腐熟鸡粪处理下分别增加了5.82倍、2.79倍、35.57倍和4.54倍,高量腐熟鸡粪处理下分别增加了7.68倍、3.95倍、52.49倍和3.87倍。将5个样品5种基因进行汇总,酶修饰基因tetX丰度最高(达到2.44×109 copies·g-1),其次是外流泵基因tetG(9.88×108 copies·g-1)、tetA(2.07×108 copies·g-1)和tetC(8.39×107 copies·g-1),最低是核糖体保护蛋白基因tetW(4.68×107 copies·g-1)。各鸡粪处理中,ARGs在土壤中的丰度以高量新鲜鸡粪>低量新鲜鸡粪处理>高量腐熟鸡粪处理>低量腐熟鸡粪处理。4.采用田间试验研究了不同用量和种类畜禽粪便(猪粪和鸡粪)对抱子芥菜产量和品质,蔬菜和土壤中的TCs残留量,以及土壤细菌多样性的影响。结果表明:中量鸡粪和中量猪粪对产量增幅最为明显,相较不施肥处理分别增产58.9%和54.1%;施用有机肥改善了抱子芥菜的食用品质,和不施肥处理相比增加了维生素C(VC)、氨基酸和还原糖含量,和化肥处理相比降低了硝酸盐含量;施用有机肥增加了抱子荠菜和土壤中的抗生素残留,增加量猪粪>鸡粪>沼渣,且随猪粪和鸡粪施用量的增加而增加。相较化肥,施用高量猪粪和高量鸡粪对抱子芥菜和土壤中TC、OTC和CTC残留量的增加值分别为191.68、143.20、101.96,26.99、22.11、22.45μg·kg-1(抱子芥菜可食部位),640.35、339.67、703.39,333.75、245.11、76.82μg·kg-1(收获后的土壤)。施用沼渣的处理植株和土壤中TCs残留量相较猪粪处理更低。综合对比,猪粪和鸡粪有机肥施用量以中量(分别为2700 kg·亩-1和900 kg·亩-1)处理对蔬菜产量、品质的效果最好,增加猪粪和鸡粪有机肥的施用量对蔬菜产量和品质提升不明显,反而会增大蔬菜和土壤中有害物质残留;经过发酵处理的沼渣有效减轻了抗生素残留风险。通过16S rRNA测序分析,发现有机肥处理可以改变土壤细菌群落丰富度和多样性,但TCs并没有发挥显著性的作用。