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抗生素选择性压力可诱导产生抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Genes,ARGs),畜禽养殖业中抗生素滥用导致养殖废弃物成为环境中ARGs的重要储存库。ARGs可通过水平基因转移进入致病菌,降低抗生素对病菌的功效,威胁人类健康。好氧堆肥是在细菌、真菌等多种微生物参与下,对畜禽粪便进行资源化利用的重要途径。接种外源功能微生物可以提高堆肥效率、改善堆肥产品质量,但微生物接种对堆肥过程中微生物群落、ARGs、纤维素降解和固氮功能基因的影响尚不清楚。养殖场废弃物肥料化利用是ARGs进入土壤的主要途径,土壤中ARGs可进入植物内生菌并通过食物链进行传播,然而肥料中残留ARGs如何在土壤、蔬菜中累积和传播有待明确。因此,本文研究了接种木质纤维素降解菌和功能菌对堆肥过程中细菌、真菌、固氮群落及ARGs、纤维素降解基因、固氮基因的影响,分析了功能基因与功能微生物、环境因子之间的关系,揭示了功能微生物接种对堆肥中微生物群落和功能基因的影响机制。进一步通过盆栽试验研究了有机肥施用过程中ARGs在土壤和蔬菜中的丰度变化,分析了土壤细菌和蔬菜内生菌的群落变化,明确了ARGs赋存特征及其与微生物群落间的关系,揭示了土壤和蔬菜中ARGs的主要传播机制。主要研究结论如下:(1)接种10%木质纤维素降解菌使ARGs和移动基因元件(MGEs)丰度降低更多。与堆肥原料相比,接种微生物使堆肥产品中ARGs总相对丰度减少了0.08 logs,而未接种堆肥增加了0.23 logs。细菌群落根据堆肥不同阶段而聚类,接种微生物主要在堆肥升温期影响细菌群落结构变化。冗余分析和network分析表明,细菌群落演替对ARGs丰度变化具有重要影响。接种木质纤维素降解菌使ARGs丰度降低,这与ARGs潜在宿主菌的丰度变化显著相关。接种木质纤维素降解菌降低了堆肥产品中ARGs的传播风险。(2)接种木质纤维素降解菌使堆肥中木质纤维素降解率提高了8.77%–34.45%。接种微生物影响了真菌群落分布,增加了群落多样性,并抑制了部分潜在病原菌的增殖。Network分析表明接种改变了真菌群落的共现模式,使堆肥系统更加稳定。接种处理中糖苷水解酶基因GH3E、GH6和GH7的相对丰度分别比对照处理高0.45、0.09和0.39 logs。偏最小二乘路径模型(PLS-PM)分析表明纤维素降解基因的变化主要是由堆肥过程中真菌群落演替驱动的。木质纤维素降解菌接种加速了木质纤维素的转化,提高了堆肥效率。(3)接种木质纤维素降解菌使nif H基因丰度在堆肥后期比对照处理高17.50%–25.28%。接种改变了固氮微生物的群落结构分布,增加了群落多样性和复杂性,Proteobacteria是堆肥过程中的主要固氮菌门。Network分析表明,接种木质纤维素降解菌提高了堆肥系统的稳定性,并且影响了堆肥体系中的关键物种。PLS-PM分析表明,可利用碳源(水溶性碳、纤维素、半纤维素和木质素)和固氮群落变化主要决定了nif H基因丰度的增加,木质纤维素降解菌接种刺激了堆肥过程中的固氮微生物活性。(4)堆肥初期和降温期接种功能菌可提高堆肥温度,延长堆肥高温期,降低重金属Cu和Zn的生物有效性,改善堆肥产品质量。与对照相比,两阶段接种功能菌使堆肥产品中ARGs总丰度降低了0.26 logs,使8个ARGs和3个MGEs丰度降低更多,并抑制了部分ARGs丰度的增加。微生物接种主要在堆肥升温期和腐熟期影响细菌群落结构变化。PLS-PM和network分析表明,细菌群落和MGEs主要影响ARGs的变化,接种功能菌可以降低ARGs潜在宿主菌丰度,从而削减ARGs。(5)有机肥在蔬菜中施用结果表明,土壤中ARGs丰度显著高于蔬菜。有机肥特别是未处理粪便施用增加了土壤中ARGs和人类致病菌(HPB)的丰度,并且对蔬菜种植过程中土壤ARGs的影响强于堆肥产品。未经处理粪便增加了蔬菜中ARGs和部分HPB的富集,而接种功能微生物堆肥产物使樱桃萝卜中ARGs丰度降低了0.54 logs。有机肥施用使土壤中Bacteroidetes丰度升高,Acidobacteria和Planctomycetes丰度降低。蔬菜收获后,土壤中Proteobacteria为主导,其次为Bacteroidetes、Actinobacteria和Acidobacteria。Cyanobacteria是大部分蔬菜中的优势菌,其次是Proteobacteria。PLS-PM和network分析表明,施用有机肥通过影响HPB及MGEs介导的水平基因转移来影响土壤中ARGs的传播,而细菌群落演替引起的MGEs丰度变化是影响蔬菜中ARGs传播的主要机制。综上所述,堆肥过程中接种功能微生物可以提高微生物群落多样性和丰富度,增加纤维素降解基因和固氮基因丰度,降低堆肥产品中ARGs和MGEs丰度,提高堆肥产品品质。未处理粪便施用增加了土壤和蔬菜中的ARGs与HPB丰度,而堆肥产物对蔬菜种植后土壤中ARGs的影响较小,并可降低部分蔬菜组织中ARGs的富集。本研究为养殖场废弃物无害化处理和资源化利用提供了基础理论依据。