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青霉素菌渣是青霉素在发酵生产过程中产生的一种废渣。虽然青霉素菌渣富含有机质及氮磷钾等营养元素,但是由于其残留微量青霉素,在资源化利用过程中具有引起耐药菌的潜在风险。本文针对青霉素菌渣尚无安全处理处置途径以及危险性质评估方法等问题,研究了一种热水解法制备青霉素菌渣肥的工艺。然后对菌渣肥施入土壤的环境行为进行安全性分析,分别从土壤理化性质、土壤微生物性质、抗性基因以及作物生长等方面研究菌渣肥产生的影响,以期为青霉素菌渣的肥料化利用奠定基础。采用热水解工艺去除了菌渣中青霉素G残留,制备了青霉素菌渣肥原料,再经过烘干制成菌渣肥。结果发现,菌渣中青霉素G的降解规律符合拟一级反应动力学方程,温度越高,降解速度越快,当温度为100℃时,半衰期t1/2=20.8min。然后利用LC/MS/MS在负离子模式下扫描,定性分析青霉素G的水热降解途径,发现主要存在2种降解产物物质峰,m/z为307和351,分别为脱羧青霉噻唑酸和青霉噻唑酸。再对菌渣肥肥料性质和安全性进行了分析,发现其肥料性质符合有机肥农业行业标准,且安全性提高,青霉素G含量减少了99%,菌渣肥与菌渣中虽然都检出β-内酰胺类抗性基因,但水热法工艺减少了总抗性基因丰度。采用实验室施肥试验对水热处理后的菌渣施入土壤的环境行为进行了研究,分别从土壤理化性质、微生物活性、群落结构以及抗性基因方面进行了深入分析。结果表明,残留青霉素G在土壤中快速降解,在第6天降解了99%以上;通过三维荧光光谱(EEM)研究发现,蛋白质类物质(225/343 nm)和微生物代谢产物(280/347 nm)出现在初始阶段,随后两者含量逐渐减少,而两个与腐殖酸类相关的物质(>250 nm和>380 nm)在出现后含量逐渐增加,且25天后菌渣肥中有机质达到腐熟稳定状态;通过测定种子发芽指数(GI)研究了有机肥对种子发芽的抑制作用,发现菌渣肥前期降低了土壤GI值(GI<0.7),但是随后GI值逐渐增加,在5天后GI>0.7(3%添加量),表明有机肥造成的发芽抑制作用在5天后减弱或消失。通过对细菌16S rRNA编码基因的V4区域进行高通量测序,发现菌渣肥与菌渣施入土壤改善了土壤生态环境。在物种分布方面,两者显著增加了土壤中放线菌、厚壁菌的比例,削减了变形菌的比例,其中菌渣肥影响更显著;从物种丰富度看,两者均增加了新菌株,分别使空白土壤新增了1090(22.65%)和1762(36.61%)个OTUs。为明确菌渣肥应用是否引入或者引起抗性基因(ARGs)的问题,利用高通量实时荧光定量PCR研究了土壤微生物总DNA中抗性基因的种类和数量。结果表明,在不同施入比的土样中,菌渣肥没有改变土壤中ARGs的数量、种类和丰度,而菌渣显著改变了土壤中ARGs的分布,增加了ARGs的数量与丰度。菌渣肥处理中检出的ARGs数量和种类与空白接近,空白处理中ARGs阳性率为24%,菌渣肥阳性率约为21.6%,而菌渣阳性率为30%;基因倍增值的计算发现了菌渣肥对ARGs衰减作用,在50个ARGs中,菌渣肥有07个基因copies值增加,有619个基因copies值减少,而菌渣有1314个基因copies值增加,有810个基因copies值减少。为评价青霉素菌渣肥作为有机肥料的实际效果,进行了大棚作物种植施肥试验。研究了不同菌渣肥施入量(100800 kg/亩)产生的肥效大小、促作物生长能力以及可能带来负面影响(包括植物抑制作用、逆境胁迫)等。结果表明,青霉素G只在≥400 kg/亩施肥量下检出,含量约为1030 mg/kg,在8天后降解99%以上;而在100 kg/亩施肥量下,无显著的植物抑制作用产生,菌渣肥未对作物造成逆境胁迫,作物体内的氧化应激反应程度减弱,作物的株高和产量得到了显著提高;通过主成分分析综合考虑收益与污染因子指标(包括土壤微生物数量、酶活、种子发芽指数、株高、产量及抗氧化酶活性等),菌渣肥施入量100 kg/亩是最佳施肥量。