养殖场废弃物中残留的抗生素对土壤微生物种群和酶活性的影响

本项目重点研究残留抗生素的有机肥施入土壤后，土壤中微生物种群和酶活性的变化，及其对土壤中有机物矿质化和腐殖化的影响。拟采用田间试验和室内实验相结合的方法，测定使用饲料添加剂的养殖场畜禽粪便中抗生素含量，对含有抗生素的废弃物堆腐后施入土壤，以不含抗生素的畜禽粪便堆腐的有机肥为对照；定期采样，分析土壤细菌、真菌、放线菌的变化，研究微生物种群功能、结构、遗传变化与抗生素含量的关系；分析土壤水解酶类纤维素酶、蔗糖酶、脲酶、蛋白酶、磷酸酶活性，氧化还原酶类脱氢酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶、过氧化物酶活性，研究土壤酶活性动态变化；分析C/N比，研究土壤有机物矿质化程度；测定浸提液在465nm和665nm波长下吸光值，分析胡敏酸E4/E6值，研究土壤腐殖质芳香环的芳构化程度。通过微生物种群变化和酶活性动态变化研究，旨在揭示含有抗生素的有机肥对土壤矿质化和腐殖化影响，为促进农业废弃物肥料化利用提供理论依据。

抗生素具有防治疾病、促进动物生长等作用，被作为饲料添加剂广泛应用于畜禽养殖业。抗生素进入动物体内后，约30%-90%以原形或代谢产物的形式排出体外，使畜禽粪便成为抗生素的主要污染源。好氧堆肥和厌氧发酵是畜禽粪便无害化处理和资源化利用的主要途径。含有抗生素的有机肥施入土壤对酶活性和微生物群落结构的影响尚不清楚。本项目研究了含抗生素的有机肥经好氧堆肥和厌氧发酵后，处理产物制备的有机肥对土壤微生物种群及酶活性的影响。在土霉素对农业废弃物堆腐过程酶活性和微生物群落影响方面的研究结果表明，含土霉素的堆肥处理未达到农业废弃物无害化温度要求；在堆肥后期，土霉素对脲酶和过氧化氢酶表现为抑制作用。Biolog测定结果表明，土霉素降低了升温期微生物群落的功能多样性。研究了土霉素对厌氧发酵过程的影响，发现土霉素在发酵前期对脲酶活性有一定的促进作用，随后表现为抑制作用。在厌氧发酵前期，土霉素会抑制脱氢酶活性，至厌氧发酵中期，低中浓度土霉素对脱氢酶的抑制作用解除。DGGE图谱表明土霉素对古菌影响较小，该系统中的优势古菌主要为Methanocorpusculum labreanum Z和Methanosaeta concilii GP-6。低中浓度土霉素处理对四环素类抗性基因（除tetW）的去除率均高于对照处理，高浓度土霉素处理去除效果最差。研究了含四环素的有机肥对土壤酶及微生物群落的影响，结果表明，含85 mg/kg四环素的有机肥对土壤蔗糖酶活性产生了显著抑制作用（p＜0.05）。在发芽期，含四环素的有机肥提高了土壤碱性磷酸酶活性，含0-85 mg/kg四环素的有机肥可提高土壤脲酶活性，抑制过氧化氢酶活性。进行了含不同浓度四环素的有机肥对土壤微生物群落功能多样性影响的研究，发现施加含5.0 mg/kg四环素的有机肥提高了土壤微生物代谢活性，增加了土壤微生物多样性。研究了含不同浓度四环素沼肥对土壤微生物群落功能多样性、酶活性及四环素类抗性基因的影响。结果表明，含低浓度四环素（5 mg/kg）沼肥的使用显著降低了土壤微生物的多样性，含高浓度四环素（15 mg/kg）沼肥显著提高了土壤微生物的多样性和丰富度。含低浓度四环素的沼肥可提高土壤脲酶和碱性磷酸酶活性；含高浓度四环素的沼肥降低了脲酶和碱性磷酸酶活性。至小白菜成熟期，除tetM和tetQ外，含四环素沼肥的施用对土壤抗性基因丰度无显著影响。