高曉宇，王磊

1. 同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200092；2. 上海市污染控制與生態(tài)安全研究院，上海 200092

抗生素原本是環(huán)境中自然存在的微生物用以殺死或抑制其他微生物生長的物質(zhì)（Davies et al.，2010），后被廣泛用于醫(yī)療、禽畜養(yǎng)殖業(yè)、農(nóng)漁業(yè)等，預(yù)防及治療人類、動(dòng)物的微生物感染（Rayner et al.，2005；Cho et al.，2012；Hvistendahl，2012）?？股氐倪^度使用導(dǎo)致ARGs 豐度增加及新型耐藥菌出現(xiàn)。攜帶各種ARGs 多重耐藥細(xì)菌可能導(dǎo)致一部分被感染的病人因無抗生素可用而死亡（Matthiessen et al.，2016）。由于抗生素的廣泛使用及ARGs 的水平轉(zhuǎn)移特性導(dǎo)致各種環(huán)境介質(zhì)中的ARGs 種類及豐度激增（Martínez，2008）。盡管有不少學(xué)者認(rèn)為耐藥基因通過環(huán)境耐藥菌向致病菌水平轉(zhuǎn)移的概率較小，但是不能排除這種“低概率、高影響的一次性事件”的風(fēng)險(xiǎn)（王娜等，2021）。

土壤是細(xì)菌生活的重要場所，土壤細(xì)菌的豐富度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水體、大氣等生態(tài)系統(tǒng)。土壤尤其是農(nóng)業(yè)土壤也是接受禽畜糞便，回用污水污泥的主要場所（Chee-Sanford et al.，2009；Chen et al.，2014；2018；冀秀玲等，2011）。同時(shí)土壤也是人類賴以生存的基礎(chǔ)，土壤-植物-動(dòng)物-人類系統(tǒng)使土壤中的耐藥微生物感染人類成為了可能，威脅人類及動(dòng)物的健康和生命（Zhang et al.，2019a；Zhu et al.，2019）。土壤接收來源于外界的耐藥基因及其在土壤中的繼續(xù)傳播成為形成耐藥威脅的兩個(gè)重要方面/環(huán)節(jié)。因此闡明ARGs（iARGs/eARGs）在土壤的定殖、轉(zhuǎn)移和降解規(guī)律對(duì)于評(píng)估外界輸入對(duì)土壤環(huán)境造成的耐藥威脅風(fēng)險(xiǎn)有重要的意義。關(guān)于土壤ARGs的來源，積累及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)已有較多總結(jié)，但缺乏關(guān)于ARGs 在土壤中的轉(zhuǎn)移及消減研究的總結(jié)。本文匯總了目前關(guān)于土壤ARGs 的富集、轉(zhuǎn)移與消減等相關(guān)研究情況，并提出后續(xù)研究需要關(guān)注的重點(diǎn)方向及亟待解決的問題，以期給后續(xù)的研究工作帶來一些思考。

1 ARGs 在土壤中的積累

ARGs 是微生物對(duì)抗抗生素的重要手段，土壤微生物中也存在豐富的內(nèi)在抗性來對(duì)抗環(huán)境中的不良條件。但近年來的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，土壤ARGs 的豐度因抗生素濫用而逐漸提高（Zhu et al.，2013；Zhang et al.，2015），引起了人們的廣泛關(guān)注。

1.1 土壤中ARGs 的積累現(xiàn)狀

四環(huán)素類、多重耐藥性類、β-內(nèi)酰胺類、氨基糖苷類、磺胺類、氯霉素類、萬古霉素類、大環(huán)內(nèi)酯類-林可酰胺類-鏈陽性菌B 類（MLSB 類）ARGs在土壤中均有檢出，其中四環(huán)素類、磺胺類、多重耐藥類、氨基糖苷類是檢出率最高的幾類ARGs（Wang et al.，2014；Xie et al.，2016；Han et al.，2022）。土壤中ARGs 的富集倍數(shù)可以達(dá)到幾十甚至幾萬倍。例如，朱永官教授團(tuán)隊(duì)利用高通量qPCR檢測了北京、浙江和福建3 個(gè)大型商業(yè)養(yǎng)豬場附近土壤的ARGs，發(fā)現(xiàn)土壤樣品中有63 種ARGs 的豐度顯著高于對(duì)照土壤，最高達(dá)21 600 倍（Zhu et al.，2013）。另一項(xiàng)其團(tuán)隊(duì)的調(diào)查表明在經(jīng)再生水灌溉的公園土壤中檢測出147 種ARGs，與對(duì)照土壤相比，再生水灌溉的土壤ARGs 的豐度富集了99—8 655 倍不等，其中多重耐藥類ARGsqacEdeltal-02富集了800 倍（Wang et al.，2014）。

ARGs 污染的熱區(qū)與人類利用抗生素密切相關(guān)。施用禽畜糞便及有機(jī)肥的農(nóng)業(yè)土壤ARGs 的相對(duì)豐度達(dá)到9.94×10+2gene copies/16S rRNA gene copies，但不同土壤ARGs 豐度的變動(dòng)較大，在6.68×10-8—9.94×102gene copies/16S rRNA gene copies 之間變動(dòng)（表1）。一項(xiàng)針對(duì)中國農(nóng)業(yè)土壤磺胺類藥物和四環(huán)素類藥物ARGs 豐度的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，東北農(nóng)業(yè)土壤是ARGs 的熱區(qū)，這可能是因?yàn)闁|北地區(qū)長期的污水灌溉引起的（Zhou et al.，2017）。在長三角地區(qū)開展的一份土壤ARGs 豐度調(diào)查顯示ARGs 主要存在于農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)最具活力的地區(qū)：太湖和上海市的農(nóng)業(yè)土壤（Sun et al.，2020）。Zheng et al.（2022）利用機(jī)器學(xué)習(xí)繪制了全球土壤ARGs豐度分布圖，發(fā)現(xiàn)全球土壤微生物耐藥性熱點(diǎn)區(qū)域主要位于美國東部、歐洲西部、南亞和東亞等人口密集、農(nóng)牧業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)。因此，需要加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)及農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)抗生素使用規(guī)范，加大抗生素危害及科學(xué)使用的宣傳。

表1 中國不同地區(qū)糞肥施用土壤中ARGs 的豐度Table 1 Abundance of some selected ARGs in manure application soils from different regions of China

1.2 土壤中ARGs 的主要來源

土壤中的ARGs 除土壤微生物的內(nèi)在抗性之外，主要來源于糞肥施用及污水灌溉等。糞肥及污水中原本存在ARGs 被帶入土壤后，可能在土壤中繼續(xù)存活或通過ARGs 的水平轉(zhuǎn)移到土壤細(xì)菌（Heuer et al.，2011；Xie et al.，2016）。糞肥及污水中的抗生素或重金屬可能導(dǎo)致土壤微生物產(chǎn)生更多的ARGs（Li et al.，2017）。另外，糞肥的施用可刺激土壤ARB 大量繁殖，導(dǎo)致土壤ARGs 豐度提高（Han et al.，2018）。長期施肥與污水灌溉使土壤積累大量的抗生素及ARGs（Tang et al.，2015；Pan et al.，2018）。為控制多粘菌素抗性基因mcr-1的傳播，中國在2016 年正式停止在動(dòng)物飼料中添加多粘菌素作為生長促進(jìn)劑。在多粘菌素禁用3 年后，一項(xiàng)全國范圍內(nèi)養(yǎng)豬場和土壤中多粘菌素ARGs 的豐度變化的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)豬場及土壤中的mcr-1豐度均顯著下降（Shen et al.，2020）。因此，需要加強(qiáng)對(duì)糞肥及污水處理工作，從源頭上控制ARGs 的輸入。2019 年7 月中國農(nóng)村農(nóng)業(yè)部發(fā)布公告，自2020 年起，停止將抗生素作為促生長類物質(zhì)添加在飼料中。

2 ARGs 在土壤中的轉(zhuǎn)移及影響因素

由外界進(jìn)入土壤中的ARGs 在土壤中的積累及轉(zhuǎn)移引起了眾多學(xué)者的擔(dān)憂。在評(píng)估ARGs 的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，其進(jìn)入土壤后的傳播擴(kuò)散能力備受關(guān)注。因?yàn)閕ARGs 和eARGs 賦存形態(tài)的差異（Zhang et al.，2013；Mao et al.，2014），其在環(huán)境中的傳播方式也截然不同，本文總結(jié)了不同賦存形態(tài)ARGs 在土壤中的擴(kuò)散機(jī)制，如圖1 所示。針對(duì)研究中出現(xiàn)的差異，應(yīng)考慮不同形態(tài)，不同類型的ARGs 在土壤中的轉(zhuǎn)移特征及不同土壤性質(zhì)對(duì)ARGs 的影響，以明確其在土壤中對(duì)細(xì)菌耐藥性傳播帶來的風(fēng)險(xiǎn)及為尋找正確的處置方式提供依據(jù)。

圖1 ARGs 在土壤中的轉(zhuǎn)移模式圖Figure 1 Transfer pattern of ARGs in the soil

2.1 ARB 在土壤中的定殖與ARGs 的轉(zhuǎn)移

iARGs 可以通過接合轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)導(dǎo)的方式在細(xì)菌間進(jìn)行水平轉(zhuǎn)移。其中，接合轉(zhuǎn)移被認(rèn)為是ARGs借助可移動(dòng)元件進(jìn)行水平轉(zhuǎn)移的主要方式。可移動(dòng)元件包括轉(zhuǎn)座子、整合子、質(zhì)粒等。目前對(duì)質(zhì)粒介導(dǎo)的ARGs 在土壤中的轉(zhuǎn)移的研究最為深入。Fan et al.（2019）利用熒光蛋白標(biāo)記的含有RP4 質(zhì)粒的惡臭假單胞菌KT2442，發(fā)現(xiàn)在長達(dá)75 d 的土壤培養(yǎng)試驗(yàn)后，獲得了至少15 個(gè)菌門的接合子，其中變形菌門占絕對(duì)優(yōu)勢，達(dá)85%以上，其它的優(yōu)勢菌門有擬桿菌、厚壁菌和放線菌。一項(xiàng)針對(duì)外源細(xì)菌在土壤細(xì)菌懸浮液中的接合轉(zhuǎn)移試驗(yàn)也證明主要的接合子是變形菌且轉(zhuǎn)移率可達(dá)到1 次/104土壤細(xì)菌（Musovic et al.，2010）。通過糞便引入耐藥菌后，土壤通過接合轉(zhuǎn)移獲得的新耐藥菌數(shù)量在施用糞便4 d 內(nèi)達(dá)到最大數(shù)量，說明接合轉(zhuǎn)移在耐藥菌進(jìn)入土壤后很快即可發(fā)生（Macedo et al.，2022）。攜帶ARGs的抗性菌進(jìn)入土壤后可能由于不能適應(yīng)土壤環(huán)境而死亡，但由其攜帶ARGs 可能會(huì)迅速通過接合轉(zhuǎn)移進(jìn)入土壤土著細(xì)菌，并在土壤環(huán)境中持續(xù)存在（Udikovic-Kolic et al.，2014）。更深入的研究發(fā)現(xiàn)，土壤細(xì)菌特別是變形桿菌可能從外源大腸桿菌中捕獲RP4 質(zhì)粒并將其轉(zhuǎn)移到植物內(nèi)生菌中（Xu et al.，2021）。以上的研究結(jié)果表明，ARGs 可以通過接合轉(zhuǎn)移在土壤中傳播并有可能轉(zhuǎn)移到植物體內(nèi)。

攜帶ARGs 的宿主進(jìn)入土壤后的定殖能力限制了ARGs 在土壤中的持久性及傳播能力。不同種類ARGs 進(jìn)入土壤后的傳播能力與其宿主的關(guān)系密切。例如，環(huán)境樣本中sul1豐度要高于sul2（He et al.，2014；Su et al.，2017），可能是因?yàn)閟ul1通常與整合子有關(guān)，具有更廣的宿主范圍（Skold，2000）。另外，ARB 與土壤微生物的相互作用也影響著ARGs 在土壤中的命運(yùn)。土壤中變形桿菌和放線菌是ARGs 的主要潛在宿主（Yang et al.，2019；Guo et al.，2020；Qian et al.，2020；Li et al.，2022）。細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)塑造了土壤抗性組（Forsberg et al.，2014）。研究表明土壤ARGs 豐度與微生物多樣性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，可能是因?yàn)楦叩奈⑸锒鄻有缘挚沽送庠纯剐越M對(duì)土壤微生物的沖擊（Chen et al.，2018；Li et al.，2020；Chen et al.，2022）。

噬菌體介導(dǎo)的轉(zhuǎn)導(dǎo)作用可以將宿主細(xì)菌內(nèi)的任何DNA 片段轉(zhuǎn)移到另一個(gè)細(xì)菌。環(huán)境病毒組數(shù)據(jù)表明各生態(tài)系統(tǒng)噬菌體中均含有大量的ARGs（Calero-Caceres et al.，2019）。噬菌體介導(dǎo)的ARGs轉(zhuǎn)導(dǎo)也在多種細(xì)菌中被發(fā)現(xiàn)，包括化膿性鏈球菌、大腸桿菌和沙門氏菌屬等（Hyder et al.，1978；Schmieger et al.，1999；Billard-Pomares et al.，2014）。越來越多的研究證實(shí)環(huán)境中含有ARGs 的噬菌體與人類活動(dòng)密切相關(guān)，攜帶ARGs 的噬菌體多出現(xiàn)在受動(dòng)物糞便和城市廢水影響的地區(qū)（Ross et al.，2015；Sun et al.，2018；Calero-Caceres et al.，2019）。禽畜糞便的施用增加了土壤噬菌體中的ARGs 的豐度（胡雪瑩等，2022）。噬菌體可能是土壤中另一個(gè)重要ARGs 儲(chǔ)存庫，了解噬菌體ARGs 的水平轉(zhuǎn)移機(jī)制對(duì)于研究移動(dòng)抗性組具有重要意義，有利于控制ARGs 的傳播。研究表明從土壤中分離的噬菌體可以介導(dǎo)ARGs 的水平轉(zhuǎn)移（Ross et al.，2015）。然而，由于土壤環(huán)境的復(fù)雜性和物種的多樣性，目前對(duì)土壤中噬菌體介導(dǎo)的ARGs 水平轉(zhuǎn)移的研究還處于起步階段。

2.2 胞外游離ARGs 在土壤中的轉(zhuǎn)移

細(xì)菌能將胞外DNA 吸收，并在體內(nèi)重新發(fā)揮作用是ARGs 環(huán)境危害的原因之一（Johnston et al.，2014；Luby et al.，2016）。目前已發(fā)現(xiàn)約有87 種細(xì)菌可通過自然轉(zhuǎn)化吸收胞外游離的DNA 并發(fā)生水平轉(zhuǎn)移（De Vries，2004；Johnston et al.，2014；Liu et al.，2017）。另外，已知12 種最優(yōu)先抗生素耐藥病原體中的11 種（世界衛(wèi)生組織于2017 年確定）可以通過自然轉(zhuǎn)化獲得胞外游離ARGs（Lerminiaux et al.，2019）。研究者們在不同的生境環(huán)境中均檢測到豐度不等的胞外游離ARGs（Dong et al.，2019；Hao et al.，2019；Yuan et al.，2019a）。游離ARGs的濃度甚至?xí)诮?jīng)污水處理工藝后提高，尤其在消毒之后（Yuan et al.，2019b；Yuan et al.，2022）。土壤擁有世界上最豐富的微生物多樣性，另外由于土壤的特殊性質(zhì)，土壤中的各種顆粒及膠體可以吸附游離的DNA 使其免于DNA 酶的降解，從而得以在土壤中存留較長的時(shí)間，使游離DNA 有更大的機(jī)會(huì)被細(xì)菌吸收（Khanna et al.，1992；Lee et al.，1999）。

自然轉(zhuǎn)化在環(huán)境中抗生素耐藥性的傳播中起到重要的作用（Martínez，2008；Zhang et al.，2018a）。Li et al.（2020）利用單細(xì)胞拉曼光譜，結(jié)合重水逆向標(biāo)記技術(shù)，跟蹤胞外ARGs 從土壤到臨床病原菌轉(zhuǎn)化過程，發(fā)現(xiàn)土壤攜帶ARGs 的游離質(zhì)粒的可轉(zhuǎn)化性如下：氨芐青霉素＞頭孢拉定和環(huán)丙沙星＞美羅培南和萬古霉素?？偨Y(jié)已有的研究發(fā)現(xiàn)，土壤中游離ARGs 的轉(zhuǎn)化頻率約為10-6—10-3（轉(zhuǎn)化子/受體細(xì)菌）（Zarei-Baygi et al.，2021）。由于檢測方法的限制，自然轉(zhuǎn)化在實(shí)驗(yàn)室中并不經(jīng)常被檢測到，但在自然條件下，自然轉(zhuǎn)化可能更為常見（Arnold et al.，2022）。因此，游離ARGs 在土壤中的轉(zhuǎn)化對(duì)ARGs 的抗生素耐藥性傳播的貢獻(xiàn)需要更多關(guān)注。

2.3 影響ARGs 在土壤中轉(zhuǎn)移的因素

ARGs 在土壤中的傳播受到多種因素的影響。ARGs 進(jìn)入土壤的過程中往往伴隨著高濃度的抗生素殘留?？股氐倪x擇壓力是ARGs 傳播的主要因素。除此之外，影響ARGs 在土壤中傳播的因素可以分為兩個(gè)方面，如圖2 所示。一是土壤類型、土壤質(zhì)地及理化性質(zhì)（pH、含水率等）；二是環(huán)境污染物（重金屬、農(nóng)藥殘留等）。

圖2 ARGs 在土壤中轉(zhuǎn)移的影響因素Figure 2 Factors relevant to the transfer of exogenous ARGs in soil

不同類型土壤在施入有機(jī)肥后，其ARGs 豐度的變化有所差異。Zhang et al.（2018b）的研究發(fā)現(xiàn)污泥堆肥引入了大量的ARGs 到土壤中，經(jīng)過172 d 的污泥堆肥處理，黃土中的總ARGs 豐度增加，但紅土和黑土中的總ARGs 豐度降低至控制水平。亦有研究發(fā)現(xiàn)對(duì)不同土壤質(zhì)地農(nóng)田施用豬糞和污泥后tetO，tetW及sul1的豐度變化的研究發(fā)現(xiàn),壤土中3 種ARGs 的豐度均有增加,沙壤土卻無明顯變化（Munir et al.，2011）。土壤理化性質(zhì)對(duì)ARGs傳播的影響體現(xiàn)在土壤微生物群落結(jié)構(gòu)、對(duì)DNA的吸附特性等方面（Saeki et al.，2010；Manzoni et al.，2012）。Liu et al.（2023）通過宏基因組分析pH塑造了土壤多重耐藥抗性組。針對(duì)華南地區(qū)水稻土ARGs 的研究發(fā)現(xiàn)，其豐度與土壤pH 顯著相關(guān)，這可能是由于pH 影響了微生物群落結(jié)構(gòu)（Xiao et al.，2016）。土壤含水率是影響ARGs 在土壤中傳播的另一因素。例如，Kittredge et al.（2020）的研究表明土壤含水率在10%時(shí)，轉(zhuǎn)化效率最高，并隨著土壤含水率的上升而下降。胞外DNA 的降解速率與土壤含水率成正比（Sirois et al.，2009）。根據(jù)在滴灌農(nóng)業(yè)土壤的研究發(fā)現(xiàn)，土壤含水率更高的滴灌點(diǎn)的土壤比距離50 cm 的采樣點(diǎn)處的ARGs 的豐度更高，這可能是由于潮濕土壤中更高水平的微生物活性或水平基因轉(zhuǎn)移（Negreanu et al.，2012）。盡管針對(duì)土壤特性對(duì)ARGs 傳播的影響有較多研究，但是不同種類及賦存形態(tài)ARGs 與土壤之間的相互作用的復(fù)雜性導(dǎo)致目前很難理清土壤特性對(duì)ARGs 的影響，需要進(jìn)一步的研究去揭示其中的機(jī)理。

重金屬與ARGs 會(huì)產(chǎn)生共選擇抗性（Davies et al.，2010）。研究發(fā)現(xiàn)，多種環(huán)境介質(zhì)中ARGs 的豐度與重金屬含量呈正相關(guān)關(guān)系（Ji et al.，2012；He et al.，2017）。例如，針對(duì)上海養(yǎng)豬場附近土壤ARGs、抗生素及重金屬的量化分析發(fā)現(xiàn)sulA和sulIII與Cu、Zn 和Hg 的濃度密切相關(guān)（Ji et al.，2012）。通過量化分析長期施用豬糞的土壤重金屬含量及ARGs 豐度發(fā)現(xiàn)，Cu、Zn 和Pb 的濃度與tetG，tetO，tetW，tetB（P），sul1，sul2，ermB和ermF的相對(duì)豐度呈顯著正相關(guān)（Peng et al.，2017）。除重金屬外，環(huán)境中其他的污染物，如殺菌劑、農(nóng)藥、納米顆粒等都會(huì)對(duì)ARGs 在環(huán)境中的變化產(chǎn)生影響。因此，在ARGs 的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，要將其與其他污染物的復(fù)合作用考慮其中。

3 土壤ARGs 的消減特征及強(qiáng)化措施

3.1 消減特征

堆肥或污水施加到土壤中后，土壤中ARGs 通常會(huì)在一開始出現(xiàn)提高的現(xiàn)象，如果不繼續(xù)施加堆肥或污水，土壤中ARGs 的豐度通常會(huì)逐漸下降，甚至在一段時(shí)間以后，回到原來的水平（Marti et al.，2014；Muurinen et al.，2017），這可能是由于土壤土著細(xì)菌的競爭，導(dǎo)致外源攜帶ARGs 細(xì)菌的死亡（Zhang et al.，2023）。然而，不同的ARGs 在土壤中的消減快慢可能有差異。比如Zhang et al.（2018b）的研究表明，在施入污泥后的6 個(gè)月時(shí)間內(nèi)，tetX的豐度在22 d 時(shí)下降到施肥前的水平，ermF的豐度在172 d 后下降到施肥前的水平，然而tetG的豐度在土壤中的變化不大。Cheng et al.（2016）的研究也發(fā)現(xiàn)，tetG在農(nóng)業(yè)環(huán)境中持久性較長。這可能是因?yàn)閠etG在土壤中具有最多的潛在寄主細(xì)菌類群，寄主的高度多樣性有助于tetG在土壤中的持久性（Zhang et al.，2018b）。不同種類ARGs 在土壤中的消減特征對(duì)于評(píng)估其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要，但目前相關(guān)研究還處于起步階段，仍需進(jìn)一步的研究。

禽畜糞便、污水等中的微生物在土壤中的適應(yīng)性對(duì)其中的ARGs 進(jìn)入土壤后的命運(yùn)起到了重要的作用。研究表明，禽畜堆肥中的細(xì)菌進(jìn)入土壤后是否能生存下來受到很多因素的影響，如微生物種類、溫度等（Chee-Sanford et al.，2009）。糞便或堆肥中的細(xì)菌可能會(huì)被土著細(xì)菌取代并逐漸消失在土壤中（Riber et al.，2014）。部分細(xì)菌可以在土壤中存在幾天到幾個(gè)月，尤其是沙門氏菌及大腸桿菌等病原微生物（Scallan et al.，2015）。在土壤中長時(shí)間的存留可能導(dǎo)致其進(jìn)入食物鏈而威脅人類健康。攜帶ARGs 的外源細(xì)菌尤其是能在土壤中長期存活的病原菌，不僅其自身會(huì)對(duì)人類健康造成危害，而且會(huì)增加耐藥性向土壤中其他土著細(xì)菌傳播的風(fēng)險(xiǎn)。

另外，土壤中的胞外ARGs 可以在土壤中留存幾個(gè)月甚至一年以上（Blum et al.，1997；Hill et al.，1998），可能被土壤微生物吸收，使微生物獲得新的抗性。因此，在外源細(xì)菌逐漸死亡及游離DNA 降解的這一段時(shí)間是外源ARGs 能否在土壤中定殖的重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)，很有可能成為控制ARGs在土壤中傳播的關(guān)鍵時(shí)間。圖3 總結(jié)了ARGs 進(jìn)入土壤后逐漸消減的情況，但攜帶ARGs 的宿主細(xì)菌進(jìn)入土壤后的消減規(guī)律及游離ARGs 在土壤中的轉(zhuǎn)化可能性的研究還處于起步階段，仍需開展大量的研究。

圖3 ARGs 進(jìn)入土壤后的消減模式圖Figure 3 Elimination pattern of exogenous ARGs into the soil

3.2 強(qiáng)化消減措施

抗生素的過度使用是ARGs 在環(huán)境中泛濫的主要原因，因此減少抗生素的使用也是減少環(huán)境耐藥菌及耐藥基因最重要的手段。全世界范圍內(nèi)針對(duì)控制抗生素的使用出臺(tái)了很多措施以控制耐藥性的傳播及風(fēng)險(xiǎn)。近10 年，中國陸續(xù)出臺(tái)了“減抗”，“禁抗”措施以減少并規(guī)范抗生素使用。此外，研究者們也測試了堆肥及污水處理過程中的各類技術(shù)對(duì)抗生素和ARGs 消減的影響，例如好氧高溫堆肥，厭氧發(fā)酵，紫外線和氯消毒技術(shù)（Ma et al.，2011；Qian et al.，2016；Zhang et al.，2019b）。然而，目前的處理技術(shù)并不能完全去除堆肥，污水，污泥中的ARGs（Qian et al.，2018；Liu et al.，2019），甚至有可能增加某些ARGs 的豐度（Wu et al.，2018；Liu et al.，2019）。

此外，針對(duì)土壤環(huán)境，研究者們也做了許多研究。農(nóng)藝措施可以改變土壤pH、結(jié)構(gòu)、有機(jī)質(zhì)及氮磷等元素含量，從而進(jìn)一步改變土壤的微生物含量及種群結(jié)構(gòu)，被認(rèn)為可以改變土壤中的ARGs 豐度及種類（Han et al.，2022）。生物炭添加到土壤中后，會(huì)對(duì)微生物活動(dòng)產(chǎn)生不同的效應(yīng)（Ennis et al.，2012）。生物炭在不同的研究中對(duì)土壤中ARGs 的反饋也不相同。如在長期施肥的土壤上，竹子生物炭在添加60 d 后，土壤，生菜葉片及根系中的ARGs的豐度均有所下降（Duan et al.，2017）。而Chen et al.（2018）的研究卻表明在種植植物的土壤上，生物炭的施入對(duì)土壤及青菜葉中ARGs 的豐度并無影響，但無植物生長的土壤ARGs 會(huì)降低。另外，有研究表明添加生物質(zhì)炭30 d 后土壤中ARGs 顯著降低，而60 d 后，添加生物質(zhì)炭的土壤中ARGs 顯著高于對(duì)照（Cui et al.，2018）。將堆肥糞便和由堆肥糞便產(chǎn)生的生物炭施用于土壤，與堆肥相比，生物炭的施用顯著降低了土壤中ARGs 和MGEs 的豐度（Zhou et al.，2019）。生物炭在不同研究中產(chǎn)生的不同效果可能與不同的生物炭性質(zhì)，ARGs 的賦存形態(tài)及其宿主等有關(guān)。但由于目前對(duì)ARGs 在土壤中的消減機(jī)制尚不明確，因此難以采取有效的強(qiáng)化措施。

另外，噬菌體療法被認(rèn)為是治療抗生素抗性細(xì)菌的新方法（Kortright et al.，2019）。Sun et al.（2019）的研究發(fā)現(xiàn)生物炭與多價(jià)噬菌體聯(lián)合能夠阻控或消除抗生素抗性細(xì)菌和ARGs 的遷移，而且這種組合療法適用于多種土壤系統(tǒng)而不受非生物因素的干擾。目前，針對(duì)土壤ARGs 消減措施的研究仍處于初步階段，在接下來的研究中不僅要關(guān)注已有的污染處置方法對(duì)ARGs的處置效果，也要針對(duì)ARGs創(chuàng)新性的開發(fā)新的處理方法。

4 結(jié)語

外源污染物（抗生素、重金屬、ARGs 等）的輸入導(dǎo)致土壤尤其是農(nóng)業(yè)土壤積累了大量的ARGs。部分ARGs 在土壤環(huán)境中繼續(xù)傳播擴(kuò)散，增加了ARGs 的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。目前針對(duì)不同種類及賦存形態(tài)ARGs 在土壤中的傳播規(guī)律、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)及消減的強(qiáng)化措施的研究仍需進(jìn)一步加強(qiáng)。因此，針對(duì)目前的研究現(xiàn)狀，本文對(duì)土壤抗生素耐藥性的研究提出以下建議：

1）結(jié)合高通量測序與微生物培養(yǎng)等技術(shù)，闡明不同種類ARGs 與宿主之間的聯(lián)系。

2）重視土壤胞外游離ARGs 的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

3）闡明ARGs 在土壤環(huán)境中的轉(zhuǎn)移、消減過程的機(jī)制尤其是土壤細(xì)菌與致病菌之間的ARGs 轉(zhuǎn)移規(guī)律，并評(píng)估其風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

4）通過科學(xué)的管理及農(nóng)業(yè)措施減少ARGs 進(jìn)入農(nóng)業(yè)土壤并尋找強(qiáng)化ARGs 消減的新措施。