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兽用抗生素导致的土壤生态毒理效应不断引起人们的广泛关注。畜禽粪便作为有机肥农用是抗生素进入农田土壤的主要途径之一,而有机肥的常年施用则加剧了抗生素在土壤中的累积。因此,分析农田土壤环境中兽用抗生素存在的生态风险,对于减少土壤以及植物中的抗生素污染,具有重要的理论和实践意义。
本研究以北方典型潮土作为试验土壤,以农业生产中施用量较大的土霉素(OTC)作为研究对象,通过温室培养以及磷脂脂肪酸和Biolog-Eco板等测定方法,分析了OTC胁迫下,土壤酶以及微生物群落多样性的变化,旨在探讨OTC对土壤微生物活性的生态效应,以期适宜评价抗生素在土壤环境中的生态风险。结论如下:
a.添加低浓度(1和15 mg·kg-1)的OTC导致总PLFAs含量、细菌和真菌PLFAs含量的增加,高浓度(200 mg·kg-1)OTC降低总PLFAs含量、细菌和真菌PLFAs含量。低剂量的OTC增加了细菌PLFAs/真菌PLFAs的比率和Gram-PLFAs/Gram+PLFAs的比率,提高细菌、尤其是Gram-细菌的相对含量。高浓度OTC处理的土壤压力系数最大。
b.不同浓度OTC对土壤酶(脱氢酶、脲酶、碱性磷酸酶和芳基硫酸酯酶)的影响具有差异性。土壤脱氢酶与芳基硫酸酯酶相似,其活性随着OTC浓度的增加而下降,且大小顺序大致为:A0>A1>A2>A3。碱性磷酸酶与脲酶相似,添加低浓度OTC促进其活性提高。土壤平均酶活性在OTC浓度为1 mg·kg-1时最高,在200 mg·kg-1时最低。
c.随着OTC浓度的增加,AWCD值增加,且在高浓度(200 mg·kg-1)下具有最高值,暗示添加抗生素刺激土壤微生物对碳源底物的利用。土壤微生物对糖类和氨基酸类物质利用程度随着OTC浓度的增加而增加,且植物种植增加对脂肪酸类和次生代谢类碳源底物的利用。对于任意浓度的OTC处理,植物处理的土壤微生物群落的Shannon多样性和均匀度高于无植物处理,但处理间无显著性差异。
总体来看,外界抗生素胁迫下,土壤微生物反应随着抗生素含量不同而存在差异。抗生素长期胁迫下的土壤微生物响应机制还有待于进一步研究。