不同生物炭对猪粪堆肥过程中抗生素及抗生素抗性基因的削减规律研究

为探讨不同类型生物炭对猪粪堆肥过程中抗生素和抗生素抗性基因(ARGs)的削减规律,分别将玉米秸秆生物炭、竹炭和猪粪生物炭添加到猪粪中进行好氧堆肥,解析不同类型生物炭添加对猪粪堆肥过程中抗生素浓度和ARGs丰度的影响。研究发现,添加竹炭堆肥对抗生素的平均去除率最高(97%),其中对四环素类抗生素的去除率高达98%;添加玉米秸秆生物炭堆肥对3类抗生素的去除率均是各处理组中最低的,平均去除率为84%,特别是磺胺类抗生素,去除率仅有74%;添加猪粪生物炭堆肥对抗生素的平均去除率达90%,对四环素类抗生素的去除率较高(94%),而对磺胺类抗生素的去除率较低(80%),因此具有选择性。添加竹炭堆肥中ARGs的总丰度下降最多(48%),其中,qnrS的丰度下降了97%;添加玉米秸秆生物炭堆肥中ARGs的丰度下降了23%,其中sul 2的丰度增加;添加猪粪生物炭堆肥中ARGs的丰度下降了36%,其中sul 3的丰度仅下降了2%。因此,与添加玉米秸秆生物炭和猪粪生物炭相比,添加竹炭堆肥对抗生素及ARGs的削减效果最好。

蚯蚓对土壤-植物系统中抗性基因的影响

为探讨蚯蚓对不同类型土壤-植物系统中抗生素及其抗生素抗性基因(ARGs)的消减规律,文章通过盆栽实验种植草本类马唐与叶菜类上海青,采用高效液相色谱质谱联和实时荧光定量PCR技术从根际土、植物叶际和植物根部3个不同介质分析磺胺类抗生素、四环素类抗生素、喹诺酮类抗生素的含量与磺胺类抗性基因、四环素类抗性基因、喹诺酮类抗性基因的丰度。研究表明,蚯蚓可以有效降低根际土、植物叶际和植物根部的抗生素含量,分别降低5.55%~8.31%、5.89%~13.36%、18.76%~45.6%;蚯蚓可显著降低根际土壤、植物叶际、根内生菌的ARGs丰度,分别降低34.71%~64.97%、53.68%~60.13%、18.99%~31.51%。结果表明,蚯蚓对不同介质ARGs影响有所差异,对于根际土壤,蚯蚓对磺胺类抗性基因sul2的影响最为显著;对于叶际部分,蚯蚓对四环素类抗性基因tetM的去除率最为显著;而对于根内生菌,蚯蚓对草本类马塘中的tetM去除率最高,但对叶菜类上海青中的sul2去除率却为最高。通过热图分析,tetM在土壤-植物系统中丰度分布最为稳定,而四环素类抗性基因tetG在植物体内中的丰度分布显著高于根际土壤。