我院张俊华研究员团队在2023年8月14日以“Effects of the coexistence of antibiotics and heavy metals on the fate of antibiotic resistance genes in chicken manure and surrounding soils”为题，发表在环境科学与生态学类TOP期刊《Ecotoxicology and Environmental Safety》(SCI 2区top，IF=6.8)上。在2023年10月27日又以“Response of soil antibiotic resistance genes and bacterial communities to fresh cattle manure and organic fertilizer application”为题，发表在环境科学与生态学类TOP期刊《Journal of Environmental Management》(SCI 1区top，IF=8.7)上。生命科学学院2021级博士研究生沈聪为第一作者，我院张俊华研究员为通讯作者，团队成员有刘吉利、何梦园等。
众所周知，牲畜粪便通常用作农业肥料，提供作物发育所需的养分。然而，由于抗生素在牛和家禽养殖中的广泛使用，使得动物粪便中的抗生素残留量很大。因此，长期在农业上使用动物粪便可能会严重污染土壤环境，加速抗生素抗性基因(ARGs)的发展，并进一步提高土壤环境中的整体抗药性程度。ARGs的快速传播对公共卫生安全构成了严重威胁，引起了全球的广泛关注。本研究分别围绕养殖场鸡粪及其周边土壤、牛粪及施肥土壤中的抗生素抗性基因水平特征及与微生物之间的互馈机制展开，旨在为西北地区大规模畜禽养殖业提供了全面的抗生素耐药性信息，也为减缓抗生素耐药性传播及各种动物粪便的应用管理提供理论依据。
第一篇文章，以宁夏12个典型蛋鸡养殖场不同养殖期的鸡粪及距离养殖场不同距离处的表层土壤为研究对象，分析其重金属和抗生素含量、细菌、可移动元件(MGEs)和ARGs的组成及丰度以及ARGs与重金属、抗生素、细菌群落和MGEs之间的关系。本研究为西北地区大规模蛋鸡养殖提供了全面的抗生素耐药性信息，也为减缓抗生素耐药性传播提供了理论依据。
获得如下结论：
(1)主要确定整个养殖期间，鸡粪中普遍存在四环素类抗生素和锌的残留。复杂的环境复杂的环境导致氨基糖苷类物质含量较高、在育雏期和高产期，鸡粪中的氨基糖苷类、MLSB和四环素类ARGs的含量更高。
(2)养殖场的存在对周围土壤抗生素水平没有显著影响，但对ARGs和MGEs (50 m处)的丰度有显著影响。
(3)与鸡粪相比，土壤微生物之间存在较高的基因水平转移风险。
(4)与抗生素相比，鸡粪中的重金属含量对ARGs的影响更大。而在土壤中，细菌和MGEs是影响ARGs组成的主要因素。
综上所述，鸡粪中的抗性基因丰度更高，与鸡粪中重金属和抗生素的共同污染程度较高有关。因此，迫切需要减少重金属和抗生素对抗生素耐药性的选择压力。
第二篇文章，以宁夏肉牛养殖场不同养殖期的粪便和不同生长期牛粪混合堆肥后以不同施用量施肥土壤为研究对象，测定了ARGs和细菌群落，并对不同养殖期粪便和不同施用量施肥土壤中的理化和重金属特性进行分析，以探索不同养殖期牛粪中细菌群落和ARGs变化规律及不同施肥量对土壤中细菌和抗性基因的影响。这项工作为有效减轻抗性基因从源头传播到环境中提供了宝贵的资源，并为各种动物粪便的应用和管理提供了指导。
获得如下结论：
(1)牛粪便中的ARGs主要由四环素、氨基糖苷类和多药耐药基因为主。其中，四环素类耐药基因在各个繁殖期都表现出较强的稳定性，而氨基糖苷类耐药基因和多药耐药基因则在不同繁殖期表现出较大的波动性。此外，哺乳期和育肥期的ARGs多样性明显高于其他育种期。
(2)在土壤中，施用堆肥显著增加了对多种抗生素(包括多种药物和磺胺类药物)产生抗药性的ARGs的数量。在施用大量粪肥的处理中，ARGs的多样性和丰度差异很大。
(3)粪肥中ARGs和MGEs的大量富集，以及ARGs和MGEs之间的显著相关性，突出表明MGEs是造成粪肥中ARGs变化的主要因素，占65.56%。
(4)相比之下，重金属(23.12%)和微生物群落的变化(17.42%)是影响土壤抗生素耐药性的主要因素。
综上所述，重金属已成为粪肥和施用粪肥的土壤中ARGs传播的一个重要问题，因此有必要进一步探索降低这些风险的机制和措施。
特别感谢我院刘吉利研究员和南通大学地理科学学院龙锡恩老师的大力支持与帮助！
相关论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2023.115367
https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.119453
