养猪场周边林地抗生素及其抗性基因的污染分布特征

doi:10.16178/j.issn.0528-9017.20250818

摘要/Abstract

摘要：

规模化的畜禽养殖会导致周边土壤抗生素残留污染加剧，但对林地土壤中抗生素-微生物-抗生素抗性基因（ARGs）的季节性影响尚不清楚。本研究以林地土壤为研究对象，采用液质联用和宏基因组技术，分析了冬季和夏季猪场林地和普通林地（对照）土壤中抗生素残留、微生物群落结构特征、ARGs的丰度特征。结果表明：林地土壤中抗生素主要有四环素、诺氟沙星、磺胺二甲嘧啶、双氯芬酸和氯霉素，抗生素含量基本表现为猪场林地>普通林地，冬季>夏季。与普通林地相比，猪场林地土壤中门水平的微生物群落结构变化较大，冬季为变形菌门和放线菌门相对丰度增加，而夏季为酸杆菌门和浮霉菌门的相对丰度增加。土壤中ARGs以baca（抗杆菌肽类）和mexf（抗氟喹诺酮类）为主，猪场林地土壤细菌中总baca相对丰度较普通林地增加，增加幅度为夏季>冬季。土壤微生物抗性机制以抗生素外排和抗生素靶标改变为主，前者占比为普通林地>猪场林地，后者占比为猪场林地>普通林地。畜禽污染和季节变化是土壤中抗生素及其抗性基因传播和污染的关键因素。

关键词: 猪场, 林地土壤, 抗生素, 微生物群落, 抗生素抗性基因

Abstract:

Large-scale livestock and poultry breeding will lead to the aggravation of antibiotic residue pollution in the surrounding soil，but the seasonal impact on antibiotics-microorganisms-antibiotic resistance genes（ARGs）in forest soil is still unclear. In this research，forest soils were selected as the study subjects. Liquid chromatography-mass spectrometry and metagenomic technology were used to analyze the antibiotic residues，microbial community structure characteristics，and abundance characteristics of ARGs in soils from both forest land of pig farm and ordinary forest land（CK）during winter and summer. The results showed that the antibiotics in forest soil mainly include tetracycline，norfloxacin，sulfamethoxazole，diclofenac，and chloramphenicol. Antibiotic content generally showed that forest land of pig farm was higher than ordinary forest land，and winter was higher than summer. Compared with ordinary forest land，the microbial community structure at the phylum level in the forest soil of pig farm undergoes significant changes，the relative abundance of Proteobacteria and Actinobacteriota increased in winter，while the relative abundance of Acidobacteriota and Planctomycetota increased in summer. ARGs in the soil were mainly baca（antimicrobial peptides）and mexf（fluoroquinolones）. The relative abundance of total baca in soil bacteria in forest land of pig farm increased compared with ordinary forest land，with a greater increase in summer than in winter. The resistance mechanisms of soil microorganisms were mainly through antibiotic efflux and antibiotic target alteration，with the former accounting for a larger proportion in ordinary forest land than in forest land of pig farm，and the latter accounting for a larger proportion in forest land of pig farm than in ordinary forest land. Livestock pollution and seasonal changes are key factors in the transmission and contamination of antibiotics and their resistance genes in soil.

Key words: pig farm, forest soil, antibiotic, microbial community, antibiotic resistance gene

中图分类号:

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图/表 8

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林地类型	总氮含量/（mg·kg^-1）	总磷含量/（mg·kg^-1）	总钾含量/ （mg·kg^-1）	镉含量/（mg·kg^-1）	铅含量/（mg·kg^-1）	铜含量/（mg·kg^-1）	钙含量/（mg·kg^-1）	铁含量/（mg·kg^-1）
普通林地	1 672.08 ± 32.64 a	327.50 ± 2.12 b	11 335.00 ± 516.19 a	<2	19.10 ± 1.41 a	20.10 ± 1.70 a	1 585.50 ± 133.64 b	23 795.00 ± 3 797.16 a
猪场林地	1 704.99 ± 38.16 a	452.50 ± 2.12 a	10 340.00 ± 56.57 a	<2	19.75 ± 2.19 a	19.15 ± 2.05 a	3 150.00 ± 272.94 a	21 395.00 ± 2 892.07 a
林地类型	锌含量/（mg·kg^-1）	pH值	阳离子交换量/（cmol·kg^-1）	有机质含量/（g·kg^-1）	黏粒（D<2 μm）/%	粉粒（2≤D<20 μm）/%	砂粒（D≥20 μm）/%
普通林地	51.35 ± 11.38 a	5.21 ± 0.03 b	7.05 ± 0.29 b	31.08 ± 3.06 a	10.41 ± 0.10 a	57.72 ± 0.42 a	31.87 ± 0.33 a
猪场林地	59.15 ± 12.66 a	7.10 ± 0.02 a	13.76 ± 0.51 a	27.68 ± 1.28 a	9.54 ± 0.10 a	56.75 ± 0.35 a	33.71 ± 0.35 a

林地类型	总氮含量/（mg·kg^-1）	总磷含量/（mg·kg^-1）	总钾含量/ （mg·kg^-1）	镉含量/（mg·kg^-1）	铅含量/（mg·kg^-1）	铜含量/（mg·kg^-1）	钙含量/（mg·kg^-1）	铁含量/（mg·kg^-1）
普通林地	1 672.08 ± 32.64 a	327.50 ± 2.12 b	11 335.00 ± 516.19 a	<2	19.10 ± 1.41 a	20.10 ± 1.70 a	1 585.50 ± 133.64 b	23 795.00 ± 3 797.16 a
猪场林地	1 704.99 ± 38.16 a	452.50 ± 2.12 a	10 340.00 ± 56.57 a	<2	19.75 ± 2.19 a	19.15 ± 2.05 a	3 150.00 ± 272.94 a	21 395.00 ± 2 892.07 a
林地类型	锌含量/（mg·kg^-1）	pH值	阳离子交换量/（cmol·kg^-1）	有机质含量/（g·kg^-1）	黏粒（D<2 μm）/%	粉粒（2≤D<20 μm）/%	砂粒（D≥20 μm）/%
普通林地	51.35 ± 11.38 a	5.21 ± 0.03 b	7.05 ± 0.29 b	31.08 ± 3.06 a	10.41 ± 0.10 a	57.72 ± 0.42 a	31.87 ± 0.33 a
猪场林地	59.15 ± 12.66 a	7.10 ± 0.02 a	13.76 ± 0.51 a	27.68 ± 1.28 a	9.54 ± 0.10 a	56.75 ± 0.35 a	33.71 ± 0.35 a

林地类型	四环素含量	诺氟沙星含量	磺胺二甲嘧啶含量	双氯芬酸含量	氯霉素含量
普通林地（范围）	0～19.98	0～48.78	0.41～1.33	0～0.68	6.77～117.87
普通林地（平均值）	12.99 ± 6.50 b	29.85 ± 15.10 b	0.86 ± 0.38 b	0.37 ± 0.20 a	62.32 ± 45.36 a
猪场林地（范围）	0～326.86	67.69～127.47	0～14.78	0～3.05	0～88.30
猪场林地（平均值）	208.34± 104.50 a	97.58 ± 24.41 a	8.45 ± 4.39 a	1.86 ± 0.94 a	56.15 ± 28.17 a

林地类型	四环素含量	诺氟沙星含量	磺胺二甲嘧啶含量	双氯芬酸含量	氯霉素含量
普通林地（范围）	0～19.98	0～48.78	0.41～1.33	0～0.68	6.77～117.87
普通林地（平均值）	12.99 ± 6.50 b	29.85 ± 15.10 b	0.86 ± 0.38 b	0.37 ± 0.20 a	62.32 ± 45.36 a
猪场林地（范围）	0～326.86	67.69～127.47	0～14.78	0～3.05	0～88.30
猪场林地（平均值）	208.34± 104.50 a	97.58 ± 24.41 a	8.45 ± 4.39 a	1.86 ± 0.94 a	56.15 ± 28.17 a

林地类型	四环素	诺氟沙星	磺胺二甲嘧啶	双氯芬酸	氯霉素
普通林地（范围）	—	—	0～0.93	0～20.57	0～74.24
普通林地（平均值）	—	—	0.58 ± 0.29 a	12.88 ± 6.48 a	47.57 ± 23.84 a
猪场林地（范围）	—	—	0～1.17	0～16.04	0～75.91
猪场林地（平均值）	—	—	0.73 ± 0.37 a	10.70 ± 5.35 a	48.80 ± 24.45 a