猪粪对抗生素在农田系统中行为的影响

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随着抗生素在养殖业的广泛应用,抗生素对农田生态环境污染逐渐显现。农田抗生素污染可影响土壤微生物的多样性,并通过影响土壤酶系统影响土壤中碳、氮、磷循环,增强微生物抗药性。但已有的研究主要关注抗生素类型和抗生素污染浓度对农田生态系统的影响,缺乏对施用畜禽粪便的情况下抗生素对农田土壤的作用或影响的研究。为此,本文通过室内模拟和田间试验,比较研究了猪粪施用与否对土壤吸附抗生素以及抗生素在土壤中降解的影响,探讨了施用猪粪情况下土壤微生物和土壤养分转化受到抗生素的影响程度及猪粪对蔬菜吸收与积累抗生素的影响;同时通过室内培养试验初步的分析了抗生素复合污染对土壤微生物的影响。获得了以下主要结果:1、土壤对4种抗生素的吸附强度:土霉素>恩诺沙星>泰乐菌素>磺胺二甲嘧啶。猪粪的添加可以增强抗生素的吸附能力,使抗生素活性减弱,进而降低其对生态系统的影响。2、施用猪粪可加速土壤中抗生素的降解,降解速率随猪粪用量的增加而增加;促进作用在试验前期比后期更为明显。施用1.0%猪粪的土壤中土霉素、泰乐菌素、磺胺二甲嘧啶以及恩诺沙星的降解率分别比对照(未施猪粪)高出7.90%-8.80%、6.42%-7.21%、7.91%-9.33%和8.36%-12.54%。3、在不施用猪粪的情况下,高浓度的抗生素可明显降低土壤微生物生物量碳、土壤微生物的数量和蔗糖转化酶、过氧化氢酶及脲酶的活性,降低土壤有效氮(NH4-N, NO3-N)水平。但施用猪粪的情况下,高浓度的抗生素对土壤微生物的抑制作用明显变弱,对土壤酶的影响变得不明显;土壤微生物的数量、微生物生物量碳、酶活性和有效氮(NH4-N, NO3-N)主要受猪粪用量的控制。4、施用猪粪可增加土壤微生物生物量碳,促进土壤抗生素的降解,减少了蔬菜对土壤抗生素的吸收,降低程度随猪粪用量的增加而增加。蔬菜根部抗生素含量明显高于地上部位。5、室内模拟条件下,抗生素单一或复合污染均对土壤微生物多样性造成了影响。相对于单一污染,复合污染对土壤呼吸的影响并不明显;但对土壤脲酶活性有增强的作用,而对过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性效应不显著。高通量测序结果表明,抗生素污染明显改变土壤微生物群落结构,抗生素复合污染对土壤微生物造成的影响根据不同抗生素的复合而不同,其机理需要进一步进行探究。
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