畜禽粪便堆放地土壤中抗生素抗性基因和细菌群落的垂直分布特征

本文通过对养殖场猪粪和鸡粪堆放地0~100 cm土壤样品的采集和分析,研究了长期堆放畜禽粪便对土壤中抗生素抗性基因(简称"抗性基因")和细菌群落结构垂直分布的影响。定量PCR结果表明,与对照土壤相比,猪粪和鸡粪堆放增加了0~100 cm土壤中四环素类抗性基因(tetC、tetG、tetL、tetW)、磺胺类抗性基因(sulI、sulII)以及整合酶基因(intI1)的检出率和检出丰度,说明粪肥堆放造成堆放地土壤中抗性基因污染。聚类分析结果表明,抗性基因和intI1基因的丰度随土壤深度呈递减趋势,且主要集中在0~30 cm土层,表明堆放地土壤中抗性基因存在向下层土壤迁移的风险。相关性分析表明, intI1基因分别与抗性基因呈显著正相关,说明intI1基因可能在抗性基因传播中起着重要作用。同时高通量测序结果表明,与对照土壤相比,猪粪和鸡粪堆放显著降低了0~10 cm和10~30 cm土层细菌群落结构的多样性, 0~30 cm土层中,猪粪和鸡粪堆放地土壤中细菌群落结构与对照土壤的差异要高于深层土壤。此外,方差分解分析结果表明,土壤化学性质和细菌群落结构均影响了土壤中抗性基因的垂直分布,且细菌群落结构的变化是其主要的影响因素。本研究可为控制畜禽粪便堆放地土壤中抗性基因污染提供科学依据。