添加方式改变堆肥过程中抗生素及抗性基因行为

发表日期：2020-09-03 10:02PM 阅览次数：

左上：抗生素饲喂猪后收集粪便进行堆肥

左下：将同等浓度的抗生素直接添加到粪便中混匀进行堆肥中国农科院供图

近日，《危害性材料学报》在线发表了中国农业科学院农业资源与农业区划研究所研究员李兆君课题组最新成果。他们发现，不同的抗生素添加方式会改变堆肥过程中抗生素及抗性基因行为。其结果对于堆肥过程中抗生素及其抗性基因环境风险评价并实现农业废弃物无害化和资源化利用具有重要意义。

论文通讯作者李兆君告诉《中国科学报》，当前关于畜禽粪便中抗生素的消减研究大多通过畜禽粪便中直接添加抗生素来进行模拟试验。然而，抗生素经饲料添加、畜禽饲喂并部分代谢后进入畜禽粪便中是否会对抗生素的削减产生影响？科学家对这一问题的答案尚不了解。

为此，李兆君课题组探索了抗生素的不同添加方式，如饲喂和直接添加条件下，兽用抗生素及抗性基因堆肥过程中动态变化差异性及其相互关系。

论文第一作者为成登苗介绍，他们主要以土霉素（OTC）、磺胺甲基嘧啶（SM1）、环丙沙星（CIP）及其相关的抗性基因作为模型污染物，探究抗生素饲喂添加和直接添加方式下，3种抗生素及其相应抗性基因在猪粪堆肥过程中的动态变化差异，并揭示残留抗生素作用下抗性基因与微生物群落间的相互关系。

结果表明，饲喂添加处理中土霉素（94.9%）和环丙沙星（87.8%）的堆肥去除率显著高于直接添加处理的土霉素（83.8%，P<0.01）和环丙沙星（83.9%，P<0.05），而磺胺甲基嘧啶在两个处理间无显著性差异（P > 0.05）。

堆肥能有效降低饲喂添加和直接添加处理堆体中的大部分抗性基因，尤其是对于四环素抗性基因。与直接添加处理相比，堆肥后饲喂添加处理的抗性基因tetG、qepA、sul1和sul2的绝对丰度显著增加，最高可达309倍。

此外，抗生素饲喂使堆肥系统中微生物组成发生了显著变化。冗余分析表明，猪粪堆肥过程中环境因子（C/N、pH和温度）和细菌群落（放线菌门、变形菌门和厚壁菌门）的变化对抗性基因的丰度变化有重要影响。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.123710