长期施用牛粪对褐土抗生素抗性基因多样性的影响

为探明长期施用牛粪对土壤抗生素抗性基因多样性的影响,以山西寿阳褐土长期定位试验为依托,选择5个施肥处理：CK(不施肥)、N₂P₁M₁(N：120 kg·hm^-2;P：37.5 kg·hm^-2;牛粪：22 500 kg·hm^-2)、N₄P₂M₂(N：240 kg·hm^-2;P：75 kg·hm^-2;牛粪：45 000 kg·hm^-2)、N₃P₂M₃(N：180 kg·hm^-2;P：75 kg·hm^-2;牛粪：67 500 kg·hm^-2)和N₀P₀M₆(牛粪：135 000 kg·hm^-2),采集玉米生长中期耕层(0～20 cm)土样,通过高通量实时荧光定量聚合酶链式反应,对土壤中的抗生素抗性基因(antibiotics resistance genes, ARGs)、可移动遗传元件及相关分类学基因等,共384个基因进行定量检测,分析其多样性及其与土壤理化因子的相关性。结果表明,随着牛粪施用量的增加,ARGs相关基因多样性逐渐增加,5个处理共有的ARGs相关基因亚型有64个,N₀P₀M₆处理特有ARGs相关基因亚型有21个,显著高于其他处理,各处理中含量最高的ARGs相关基因亚型为：AAC(6’)-Im、ANT(4’)-Ia、aadA5、AAC(3)-Via和copA;各处理中含量最高ARGs家族类型为氨基糖苷类、多药类、四环素类、氟喹诺酮类、大环内酯类-林可霉素类-链阳性霉素B类(MLSB)抗生素;不同处理间ARGs相关基因亚型的β-多样性差异显著,冗余分析表明,对ARGs差异影响最大的环境因子是pH、全氮和有机质。综上,畜禽粪肥还田虽然可以提升土壤肥力,促进作物生长,但同时也会造成ARGs的扩散和传播,今后的农业生产中需综合考虑环境生态效益,加大有机肥无害化处理力度,从而控制ARGs的环境风险。