雷云峰,何志平,龔建軍,肖 璐,涂 騰,曾 凱,付 敏,曾祥忠

(1.四川省畜牧科學(xué)研究院,成都 610066;2.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所,成都 610066)

【研究意義】中國是世界生豬生產(chǎn)和消費第一大國,為穩(wěn)定生豬生產(chǎn),保障豬肉持續(xù)供給,滿足社會對肉類的需求,國家出臺了一系列政策和措施支持生豬產(chǎn)業(yè)發(fā)展。然而糞污處理已成為制約生豬生產(chǎn)的瓶勁,“以種定養(yǎng)、以養(yǎng)肥田”是我國當(dāng)前的糞污資源化利用的主要原則,國家層面已將糞污還田作為養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的主要途徑。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部還開展了綠色種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)試點工作,全國農(nóng)技中心印發(fā)了《2022年主要農(nóng)作物沼液施用技術(shù)指導(dǎo)意見》,對不同農(nóng)區(qū)的農(nóng)作物提出了推薦使用量和施用方法。由此可見,畜禽糞污資源化利用是畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染防治最為經(jīng)濟有效的途徑,也是治本之策。【前人研究進展】將畜禽糞污施入農(nóng)田在我國具有悠久歷史,畜禽糞污本是土壤所需的優(yōu)質(zhì)有機肥料,隨著我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展,畜禽糞污未經(jīng)科學(xué)處理和利用,已成為我國農(nóng)村最重要的污染源之一[1-2],未經(jīng)處理的畜禽糞污不僅會污染空氣、水源、環(huán)境,還可傳播病原[3-4],且畜禽糞便中含有大量的氮磷化合物或添加劑中的重金屬物質(zhì),會破壞土壤的正常功能,削弱土壤凈化能力,最終導(dǎo)致土壤孔隙堵塞和板結(jié),此外,糞污中還可能殘留抗生素或抗生素耐藥基因[5-6],造成水體、沉積物、土壤等環(huán)境介質(zhì)中的耐藥基因富集[7],帶來嚴重的食品質(zhì)量安全和公共衛(wèi)生安全風(fēng)險,對環(huán)境污染、生態(tài)平衡、人與動物健康造成了巨大的威脅。經(jīng)科學(xué)處理和利用的畜禽糞尿既可為作物等提供肥料,又可提高土壤中的有機質(zhì)含量和改善土壤質(zhì)量,研究表明,長期施用沼液后土壤有機質(zhì)含量、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀等有不同程度的升高,土壤培肥效果顯著[8]。李子樹,原產(chǎn)于我國,有3000余年的栽培歷史,青脆李在四川的栽培歷史悠久,分布范圍廣,是四川省主栽地方品種李[9],據(jù)統(tǒng)計資料,2021年全國李子樹栽種面積達1.95×106hm2。相對于化肥成本的不斷上升,將處理后的畜禽糞便還田,既能為土壤改良提供營養(yǎng)物質(zhì)來源,又能降低種植成本,還可提高土壤生產(chǎn)力、促進生態(tài)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、助力鄉(xiāng)村振興[10-13]。【本研究切入點】目前,對豬糞農(nóng)田利用的研究主要集中于豬糞或其堆肥產(chǎn)物用量、與其他物料配合施用以及對作物生長、培肥土壤、替代化肥和影響農(nóng)田環(huán)境等方面[14-16]?！缎笄菁S污土地承載力測算技術(shù)指南》(NY-T 3877—2021)、《農(nóng)區(qū)耕地畜禽承載力評估技術(shù)規(guī)程》(DB51-T 1493—2021)等標(biāo)準(zhǔn)中,均沒有對李子樹種植園的承載力提出推薦值,《2022年主要農(nóng)作物沼液施用技術(shù)指導(dǎo)意見》中也沒有推薦李子樹種植園沼液的施用量,也未查閱到有關(guān)在李子樹施用豬糞水的相關(guān)研究。【擬解決的關(guān)鍵問題】本研究選擇青脆李作試驗材料,基于田間小區(qū)試驗,以不同比例豬糞水替代化肥對李樹進行施肥處理,比較不同豬糞水施用組對李樹果實品質(zhì)、產(chǎn)量,李樹種植土壤性質(zhì)、土壤中微生物群落變化和抗生素耐藥基因變化的差異。通過比較不同豬糞水施用比例對李樹果實品質(zhì)、產(chǎn)量,李樹種植土壤性質(zhì)、土壤中微生物群落變化和抗生素耐藥基因的影響,評估豬糞水替代化肥作為青脆李樹肥料的可行性,為全國1.95×106hm2李子樹基地科學(xué)施用貯存腐熟后的豬糞水提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗地在四川省資陽市樂至縣高寺鎮(zhèn)某青脆李種植基地內(nèi)。該李子園地處中緯度季風(fēng)區(qū),屬亞熱帶季風(fēng)氣候,日均氣溫16.7 ℃,年均日照1330 h,年均降水量900 mm。供試土壤類型為石灰性紫色土。

1.2 試驗材料

豬糞水來源于四川省資陽市樂至縣高寺鎮(zhèn)某豬場,并按照《畜禽糞便無害化處理技術(shù)規(guī)范》(GB/T 36195—2018)中要求,在氧化塘貯存,經(jīng)3～5個月腐熟的水泡糞原液,供試原液的平均理化性質(zhì)為pH 7.67、有機質(zhì)23%、總氮865 mg/L、總磷107 mg/L、總鉀896 mg/L;化肥選擇復(fù)合肥(24-8-13);供試果樹為長勢基本一致的5年生青脆李,試驗地灌溉條件良好。

1.3 試驗主要儀器與試劑

核酸蛋白儀(型號為Nanodrop 2000)、Qubit熒光計(型號為Qubit 2.0 Fluorometer)均購自賽默飛世爾科技有限公司;測序儀(型號為Hiseq 4000)購自因美納公司;生物分析儀(型號為Agilent 2100 Bioanalyzer)購自安捷倫科技(中國)有限公司;凝膠電泳儀(型號為Power Pac 300)、全自動紫外凝膠成像系統(tǒng)(型號為Chemi Doc XRS+)均購自伯樂公司。土壤基因組提取試劑盒、Qubit定量試劑盒購自賽默飛世爾科技(中國)有限公司;瓊脂糖凝膠回收試劑盒購自天根生化科技(北京)有限公司。

1.4 試驗方法

1.4.1 試驗分組及施肥 試驗設(shè)置5個處理,每個小區(qū)5株李樹,李樹行距4 m、株距3 m,重復(fù)3次。試驗在施用等氮量的基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)豬糞水與化肥的比例,處理如下:F100為100%化肥對照(100%F);PS25為25%豬糞水替代化肥(25%PS+75%F),折算每次豬糞水施用量1.375 m3/667 m2;PS50為豬糞水替代50%化肥(50%PS+50%F),折算每次豬糞水施用量2.750 m3/667 m2;PS75為豬糞水替代75%化肥(75%PS+25%F),折算每次豬糞水施用量4.125 m3/667 m2;PS100為豬糞水替代100%化肥(100%PS),折算每次豬糞水施用量5.500 m3/667 m2。將豬糞水或化肥按照比例在水池中攪拌均勻后抽入糞桶,以澆灌的方式進行施用,一年施肥3次。

1.4.2 青脆李果實品質(zhì)及產(chǎn)量測定及分析 青脆李果實成熟后,將每個小區(qū)的5株果樹上果實全部采摘稱重,并從中隨機選取60顆果實,測定果實品質(zhì)。使用電子天平測定果實單果重,使用游標(biāo)卡尺測定果實橫徑,用水分分析儀測定果實水分,利用手持折光儀測定可溶性固形物含量,采用中和滴定法測定有機酸含量,采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量。數(shù)據(jù)處理采用Excel 2019和SPSS 23.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,采用Duncan法對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析和顯著性檢驗。

1.4.3 土壤樣品采集 青脆李收獲后,在每個小區(qū)樹冠滴水線外圍10 cm東西南北4個方向,隨機用土鉆取4穴土壤,每穴土壤鉆取深度10 cm,將4穴土壤混勻后制成1個混合土樣。每個混合土樣用四分法分成2份備用。將各個處理不同小區(qū)采集土樣單獨送檢,分別命名為:F100A/B/C、PS75A/B/C、PS50A/B/C、PS25A/B/C、PS100A/B/C。

1.4.4 理化和生物學(xué)性質(zhì)測定 將每小區(qū)采回的混合土樣品風(fēng)干后測定其理化性質(zhì),土壤pH測定采用酸度計電位法;全氮(TN)含量測定采用用凱式定氮法;土壤有機質(zhì)(SOM)含量測定采用重鉻酸稀釋熱法,堿解氮(AN)含量測定采用堿解擴散法,速效磷(OP)含量測定采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法,速效鉀(TK)含量測定采用醋酸銨-火焰光度法,土壤重金屬全量(THM)含量測定采用HCl-HNO3-HClO4消煮,重金屬有效態(tài)測定采用0.1 mol/L HCl溶液浸提,Cu、Zn含量測定采用原子吸收分光光度計。

1.5 土壤中菌群及耐藥特性的宏基因組分析

1.5.1 土壤樣品中DNA的提取 將每小區(qū)采集的土壤樣品放置于干冰泡沫箱帶回實驗室,采用土壤基因組提取試劑盒,提取樣品DNA,采用Nanodrop核酸蛋白儀確保DNA的濃度及純度符合要求(OD260/OD280比值介于1.8～2.0)。

1.5.2 DNA文庫的構(gòu)建及檢測 依托北京諾禾致源生物信息科技有限公司進行建庫和測序工作。取測定合格的DNA樣品,采用超聲破碎儀隨機將DNA片段化為約350 bp的長度,再進行末端修復(fù)、加A尾、加測序接頭、純化、PCR擴增等步驟完成文庫的制備。使用Qubit2.0初步定量構(gòu)建的文庫,稀釋為2 ng/μL,采用Agilent 2100檢測文庫的insert size,當(dāng)insert size符合預(yù)期后,使用熒光定量PCR對文庫的有效濃度進行定量,保證文庫的有效濃度大于3 nmol/L,確保文庫質(zhì)量。

1.5.3 上機測序及數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析 待庫檢合格后,把不同文庫按照有效濃度及目標(biāo)下機數(shù)據(jù)量的需求混池后進行Illumina HiSeq 4000測序,測序策略為PE150 bp,統(tǒng)計原始數(shù)據(jù)(Raw data)和有效數(shù)據(jù)(Clean data),并對數(shù)據(jù)質(zhì)量進行分析。提取數(shù)據(jù),獲得原始數(shù)據(jù),再進行數(shù)據(jù)過濾及質(zhì)控,去除含接頭和低質(zhì)量的讀長(reads),包括:N堿基達到一定比例(設(shè)置為10 bp)、長度小于40 bp、質(zhì)量值低于38、與接頭(adapter)之間重疊(overlap)超過一定閾值(設(shè)置為15 bp),再導(dǎo)入豬的基因組數(shù)據(jù)庫進行比對,過濾掉來自宿主豬的DNA污染,最終獲得過濾后的有效數(shù)據(jù),后續(xù)分析均基于此數(shù)據(jù)。利用SOAP denovo對有效數(shù)據(jù)進行組裝分析,將用于組裝的參數(shù)k-mer值設(shè)為55,對單個樣品進行組裝,將得到的單樣品長序列片段(saffolds)從N連接處打斷,得到不含N的序列片段(scaftigs)。保留大于500 bp的序列片段,采用MetaGene Mark進行開放閱讀框(ORF)預(yù)測,得到的ORFs與NCBI中NR數(shù)據(jù)庫抽提出的細菌、真菌、古菌和病毒進行序列比對,參數(shù)設(shè)置期望值e-value≤1e-5,分析獲得物種注釋信息及豐度[17-19]。使用CARD數(shù)據(jù)庫提供的Resistance Gene Identifier (RGI)軟件,采用Lowest common ancestor(LCA)算法進行ARO的注釋和豐度分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對青脆李果實品質(zhì)的影響

由表1可知,從單果重來看,PS75處理單果重量最大,為(41.45±0.78) g,與PS50、PS25處理之間差異不顯著(P>0.05,下同),而顯著高于F100處理(P<0.05,下同),與PS100存在極顯著差異(P<0.01);就單果橫徑和單果體積來看,5個處理之間均不存在顯著差異。對不同施肥處理果實品質(zhì)進行分析可知(表2),PS75處理果實水分含量最高,但與其它3個處理(PS25、PS50、PS100)的水分含量不存在顯著性差異,而PS25、PS75處理均顯著高于F100處理;維生素C含量最高為PS50處理,可溶性固形物含量和可溶性總糖最含量高的均為F100處理,但5個不同處理間不存在顯著差異。可見,施用豬糞水不會降低青脆李果品的品質(zhì),PS75和PS50處理可以提高青脆李果實外觀品質(zhì)。

表1 不同處理對青脆李果實外觀的影響

表2 不同處理對青脆李果實品質(zhì)的影響

2.2 不同處理對青脆李產(chǎn)量的影響

由圖1可知,就不同施肥處理青脆李產(chǎn)量結(jié)果來看,PS50處理的產(chǎn)量最高,達到(678.55±7.83) kg,與PS75、PS100處理不存在顯著差異(P>0.05),而顯著高于F100和PS25處理的產(chǎn)量(P<0.05)。可見PS50處理可以增加青脆李產(chǎn)量。

圖1 不同施肥處理對青脆李產(chǎn)量的影響Fig.1 Effects of different fertilization treatments on yield of green crisp plum

2.3 不同處理對土壤理化性質(zhì)的影響

土壤pH直接影響植株對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收,對于養(yǎng)分供應(yīng)及作物發(fā)育有重要意義[20-21]。土壤中有機質(zhì)包括土壤中各種形態(tài)的含碳化合物,影響土壤生產(chǎn)力、保肥及緩沖性能,是評價土壤肥力的重要指標(biāo)[22]。由表3可知,各處理間的pH變化幅度較小,土壤均呈堿性,pH 8.46～8.61,較試驗開始土壤pH(7.55)有明顯升高;各處理間F100處理的pH極顯著高于PS100處理(P<0.01)。各處理中全氮含量的變化幅度也較小,在0.08～0.09,而有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、總砷、全銅、全鋅含量均不存在顯著性差異(P>0.05)?？梢?不同處理對青脆李生長環(huán)境中土壤的基本理化指標(biāo)影響不明顯,未形成顯著的改善或影響。

表3 不同處理對土壤理化性質(zhì)的影響

2.4 土壤宏基因組測序結(jié)果

2.4.1 原始及有效序列統(tǒng)計 基于Illumina PE150測序策略對15份土壤樣本進行宏基因組測序,共獲得189 721.46 Mb的原始數(shù)據(jù),過濾和質(zhì)控后得到189 499.98 Mb的有效數(shù)據(jù),總有效率達99.81%,15個小區(qū)樣品的詳細信息見表4。

表4 15個樣品宏基因組原始及有效數(shù)據(jù)統(tǒng)計

2.4.2 不同處理組樣品的菌群結(jié)構(gòu) 將15份土壤樣品測序、原始去冗后的預(yù)測基因在NCBI NR數(shù)據(jù)庫中進行注釋,共注釋4個界、198個門、192個綱、373個目、878個科、3800個屬、25 266個種。在門水平上的菌群結(jié)構(gòu)見圖2,假單胞菌門(Pseudomonadota)、放線菌門(Actinomycetota)、酸桿菌門(Acidobacteria)、Chloroflexota門、芽單胞菌門(Gemmatimonadota)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、Candidatus Rokubacteria門、亞硝化球菌門(Nitrososphaerota)、浮霉菌門(Planctomycetota)、硝化菌門(Nitrospirota)是優(yōu)勢菌群。5個處理樣品的優(yōu)勢菌群存在一定差異,從門水平上分析,PS100處理樣品中占比最高的為放線菌門,占比24.03%,而F100、PS75、PS50、PS25處理樣品中占比最高均為假單胞菌門,占比分別為18.89%、20.56%、23.59%、20.66%;從綱水平上分析,PS100處理樣品中占比最高的為放線菌綱,占比9.49%,而F100、PS75、PS50、PS25處理樣品中占比最高均為甲型變形菌綱(Alphaproteobacteria),占比分別為7.90%、8.48%、12.26%、8.57%?？梢?土壤樣品中的優(yōu)勢菌群在門分類級別上呈現(xiàn)出一定的差異,其中PS100處理菌群與其他處理存在明顯的差異。說明,不同施肥處理方式會引起果樹種植土壤菌群的組成差異。

圖2 不同處理土壤細菌門水平相對豐度Fig.2 Relative abundance of bacterial phylum in soil under different treatments

2.4.3 不同處理中ARO的耐藥特性分析 通過對5個試驗小區(qū)的15份土壤樣品中各耐藥類型ARO數(shù)量分析發(fā)現(xiàn),樣品中檢出的ARO豐富多樣,15個土壤樣品中共檢出39種ARO,其中不同施肥處理F100、PS25、PS50、PS75、PS100檢出的ARO種類數(shù)量分別為20、27、33、34、35種。本次檢出的39種ARO涉及糖肽類、四環(huán)素類、磷霉素類、磺胺類、外排泵類、氨基糖苷類、利福霉素類7類常見抗生素耐藥類型及其他耐藥類型(表5),其中,糖肽類ARO檢出種類最多,共檢出16種,占總檢出數(shù)的41.03%,包括vanY、vanX和vanW的變體;四環(huán)素類7種,均為tet系列ARO,占總檢出數(shù)的17.95%;磷霉素類和外排泵類均4種,磺胺類和氨基糖苷類各2種,利福霉素類1種,其他類ARO主要包括otrA、rpsL、rsmA。

表5 土壤中ARO類別

由表6可知,本研究檢出的39種ARO共對應(yīng)5種抗生素耐藥機制類型,包括:抗生素外排泵(Antibiotic efflux)、抗生素失活(Antibiotic inactivation)、抗生素靶點保護(Antibiotic target protection)、抗生素靶點結(jié)構(gòu)改變(Antibiotic target alteration)、抗生素靶點替代(Antibiotic target replacement),其中抗生素靶點保護占比最高,達46.2%(18/39),其次分別為抗生素外排泵,達20.5%(8/39);抗生素失活,達17.9%(7/39);抗生素靶點結(jié)構(gòu)改變,達12.8%(5/39),僅磺胺類的dfrA16對應(yīng)抗生素靶點替代。從不同施肥處理檢出ARO分析可知,F100、PS25、PS50、PS75、PS100處理分別檢出25、26、34、35、35種ARO,所有樣品中均檢出的ARO有23種,包括糖肽類11種ARO(vanYM、vanYG、vanYF、vanYB、vanYA、vanWI、vanWG、vanWB、vanTG、vanHO和vanG),磷霉素類4種ARO(FosXCC、FosI、FosA8和murA),四環(huán)素類2種ARO(tetM、tetW/N/W),外排泵類3種ARO(qacJ、qacG、adeF),利福霉素類helR以及其他類的otrA、rpsL。而磺胺類的dfrA16及銅綠假單胞菌毒力的基因rsmA在含豬糞便的PS100、PS75、PS50及PS25施肥處理中均有檢出,而在F100全化肥施肥處理中未檢出。

由圖3可知,PS100處理ARO的相對豐度和最高,達到212.72～223.44 ppm,而PS75、PS50和PS25處理的ARO相對豐度和值波動幅度較小,在132.21～159.94 ppm,而F100處理的ARO相對豐度較添加豬糞的4個處理相對偏低,在101.19～126.64 ppm。此外,本研究采集樣品中ARO種類達39種,但大部分ARO的相對豐度并不高,糖肽類ARO的相對豐度占各樣品相對豐度總和的85.79%～95.37%,故糖肽類ARO是采集各施肥處理組土壤中的主要ARO。將PS50和PS25處理相比,兩處理的ARO種類分別為34、26種,ARO相對豐度和分別為132.21～159.94、141.45～161.21 ppm,對應(yīng)的耐藥機制均為5種,故PS50處理的ARO相對豐度和稍低于PS25處理,而PS50處理的ARO種類又高于PS25處理;將PS50和PS75處理相比,ARO種類分別為34、35種,ARO相對豐度和值分別為132.21～159.94、146.92～157.40 ppm,對應(yīng)的耐藥機制也均為5種,PS50處理的ARO相對豐度和低于PS75處理,且PS50處理的ARO種類低于PS70處理。因此,從ARO種類、豐度和耐藥機制的角度考慮,PS50和PS25處理均可作為施肥備選方式。可見,不同處理對青脆李生長環(huán)境中土壤中的ARO具有一定的影響,豬糞水的施用量與環(huán)境土壤中ARO的種類與相對豐度存在一定的正相關(guān)關(guān)系,PS50和PS25處理是替代化肥比較適宜的方式。

圖3 不同施肥處理組中土壤ARO的相對豐度Fig.3 Relative abundance of soil ARO in different fertilization groups

3 討 論

3.1 不同處理對青脆李果實品質(zhì)的影響

科學(xué)施肥是實現(xiàn)豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ),施肥與果皮的外觀品質(zhì)具有密切聯(lián)系,肥料種類和施肥量等均可影響果實品質(zhì)[23-24]。影響青脆李果實外觀和品質(zhì)的重要指標(biāo)包括果實大小、水分含量、維生素C、可溶性固形物及可溶性糖等。李雪玲等[25]研究農(nóng)家肥、緩釋肥及菌渣對安哥諾李李園的施肥效果,結(jié)果發(fā)現(xiàn)農(nóng)家肥可極顯著提高安哥諾李果實中鋅、鎂和可溶性固形物的含量,提高25.63%～82.61%。張志林等[26]發(fā)現(xiàn)有機肥替代化肥能顯著提高三華李果實品質(zhì),在增加果實維生素C和可溶性固形物含量的同時,有效降低可滴定酸含量,50%無機肥N+50%有機肥N處理的效果更好。在本研究中,通過對李樹果實單果重、單果橫徑、單果體積等外觀指標(biāo),李樹產(chǎn)量、水分、維生素C、可溶性固形物、可溶性總糖等果實品質(zhì)指標(biāo)測定,發(fā)現(xiàn)不同比例豬糞水施肥處理之間青脆李果實品質(zhì)和產(chǎn)量的變化存在一定差異,其中PS75、PS50施肥組青脆李果實外觀品質(zhì)均較優(yōu),且PS50施肥組的維生素C含量最高。可見,施用豬糞水替代部分化肥,能滿足青脆李生長發(fā)育對氮磷鉀三大元素及其他微量元素的需求,促進植株對養(yǎng)分的吸收,且不會降低青脆李果品的品質(zhì)。

3.2 不同處理對青脆李產(chǎn)量的影響

作物的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)與生產(chǎn)過程中的水肥管理密不可分,若一味追求產(chǎn)量,大量施用化肥,而忽視有機肥的投入,可能導(dǎo)致農(nóng)田耕作層土壤團粒結(jié)構(gòu)破壞、減少,從而直接影響作物的生產(chǎn)能力[27]。鄭明強[28]通過對有機肥不同施用量對脆紅李產(chǎn)量及經(jīng)濟效益的影響,發(fā)現(xiàn)750 kg/hm2無機復(fù)合肥投入的前提下,配施12.0 t/hm2商品有機肥施用效果最佳,單產(chǎn)可達31 549.05 kg/hm2。張志林等[26]發(fā)現(xiàn),以有機肥替代化肥可以顯著提高三華李果園土壤養(yǎng)分、果實產(chǎn)量和品質(zhì),其中,50%無機肥N+50%有機肥N處理的效果更佳,產(chǎn)量達57 497.55 kg/hm2。在本研究中,也是PS50處理組青脆李的產(chǎn)量最高,這可能是因為有機肥含有豐富的營養(yǎng)元素,施入土壤后可持續(xù)提供李生長發(fā)育所需的各種養(yǎng)分和活性物。

3.3 不同處理對土壤理化性質(zhì)的影響

土壤的物理和化學(xué)特性是評價土壤質(zhì)量的基本指標(biāo)[29],土壤中所儲存的氮、磷、鉀、鈣、鎂等礦質(zhì)元素是植物生長發(fā)育的重要養(yǎng)分來源,但盲目、過量施用化肥可能導(dǎo)致土壤出現(xiàn)酸化、板結(jié)、養(yǎng)分流失等問題[30-31]。趙躍等[32]研究表明,施用不同量的有機肥均可以提高土壤中有機質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀含量。但本研究中,各處理中青脆李生長環(huán)境下土壤基本理化指標(biāo)變化幅度較小,其中,pH和全氮含量在各組間雖存在一定差異,但整體差異較小,而有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、總砷、全銅、全鋅等指標(biāo)均不存在顯著性差異,可見,與施用化肥相比,施用豬糞水對青脆李生長環(huán)境下土壤中有機質(zhì)含量、氮、磷、鉀等營養(yǎng)物質(zhì)的積累和土壤養(yǎng)分等影響不明顯,究其原因可能與肥料特性有關(guān),化肥能迅速提高土壤速效養(yǎng)分含量但容易淋溶,而有機肥中的養(yǎng)分需經(jīng)過一定時間的降解才能充分釋放。

3.4 土壤宏基因組測序結(jié)果分析

抗生素、動物源性細菌及其耐藥基因在堆肥處理后仍可能有部分殘留,并在土壤中逐漸遷移或擴散到較深的土壤層和地下水中,這種轉(zhuǎn)移過程不僅會改變土壤微生物的群落結(jié)構(gòu),同時還直接影響土壤活性[33]。土壤宏基因組測序分析結(jié)果顯示,豬糞水澆灌會引起果樹周圍土壤菌群的組成差異,改變土壤中的優(yōu)勢菌群,PS100處理組占比最高的為放線菌門,而F100、PS75、PS50、PS25處理組樣品中占比最高均為假單胞菌門,但豬糞水的施加并不會顯著提高微生物菌群多樣性,盡管各組中優(yōu)勢菌群出現(xiàn)了變化,但菌群種類并無差異,這與郭巨先等[34]研究結(jié)果類似。本研究通過宏基因組測序分析發(fā)現(xiàn),本次送檢樣品中共檢出39種ARO,涉及7種抗生素耐藥基因類別,對應(yīng)5種抗生素耐藥機制,隨著豬糞水施用比例的增加,土壤中ARO的種類數(shù)量呈增加趨勢,通過對PS75、PS50、PS25處理檢出ARO種類、ARO相對豐度和值、對應(yīng)的耐藥機制種類等綜合考慮,PS50與PS25處理均可作為施肥備選方式。此外,值得注意的是,有vanYM等11種糖肽類、FosXCC等4種磷霉素類、tetM等2種四環(huán)素類、qacJ等3種外排泵類、利福霉素類helR等23種ARO在所有采集樣品中均檢出,而磺胺類的dfrA16及銅綠假單胞菌毒力的基因rsmA在含豬糞便的施肥處理中均有檢出,尤其是murA及helR這2種結(jié)核病相關(guān)ARO在所有樣品中均存在,murA為磷霉素靶位蛋白基因,是結(jié)核分枝桿菌中磷霉素特異性耐藥基因,而helR是一種解旋酶樣蛋白,是利福霉素的特異性ARO,利福平是治療結(jié)核病的重要藥物。但豬糞供試養(yǎng)殖場自2020年運行以來,除少量用過磺胺類藥物,從未使用過上述其他藥物,而該果園在試驗前有在其他養(yǎng)殖場購買牛羊糞進行施用,園內(nèi)除試驗地外其他果樹在試驗期也偶有施用牛羊糞,不排除上述耐藥基因來源于前期的殘留或遷移。各養(yǎng)殖場應(yīng)進一步加強抗菌藥物臨床應(yīng)用管理,進一步規(guī)范獸醫(yī)抗生素的使用,嚴格遵守用藥和休藥期要求,做到合理用藥、規(guī)范用藥、科學(xué)用藥。

4 結(jié) 論

用腐熟后的豬糞水替代部分化肥,在李子樹基地施用是可行的。綜合青脆李品質(zhì)、產(chǎn)量、土壤質(zhì)量、細菌耐藥基因特性等因素,采用PS50處理方式(50%豬糞+50%化肥)作為青脆李施肥處理的最佳方式:每次施用2.750 m2/667 m2,每年施3次,分別在萌芽、壯果、冬前施用。在實際生產(chǎn)中商品化肥與腐熟后豬糞水有機肥的合理搭配施用對青脆李和生豬的生產(chǎn)都具有重要意義,可一定程度上提升李子的產(chǎn)量和品質(zhì),同時有效消納腐熟后豬糞水,實現(xiàn)雙贏。