摘要
位于中国东北的黑土“粮仓”，在保障我国粮食保障和生态安全方面具有重要地位。近几十年，过度的开发利用使得黑土出现“变薄、变酸、变硬”的退化问题，增加土壤有机质被认为是缓解黑土退化的重要措施。当下，黑土地区普遍采用动物粪肥增加土壤有机质含量、改良农田土壤性质，然而动物粪肥已被证实是抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)、抗生素耐药菌(antibiotic-resistant bacteria,ARBs)和病原体的重要储存库，广泛的粪肥应用无疑会使大量ARGs、ARBs和病原体进入土壤环境，进而给土壤带来极大的生态风险。因此，探究黑土中ARGs的分布特征与评估黑土 ARGs的污染现状，对于维护黑土生态安全具有重大意义。目前，大尺度下黑土区农田土壤的ARGs分布特征及其影响因素尚不明朗，本研究在黑土区大规模采集农田土壤样品，采样区域遍及松嫩平原、辽河平原、小兴安岭南北麓和长白山西麓等地区，采样土壤的土地利用方式包括旱地、水田和草地三种，土壤覆盖植被有玉米、大豆、水稻和杂草等，使用高通量定量PCR(HT-qPCR)和Illumina测序技术共分析156个黑土区农田土壤样品的ARGs特征、细菌微生物群落组成及其与各种环境因子的相关关系。 研究发现黑土区农田土壤ARGs检出数集中在10-40,相对丰度则为10-3-10-2拷贝/16S rRNA基因拷贝，低于较低纬度地区的土壤(红壤、潮土等)。多重耐药类、氨基糖苷类ARGs是黑土农田最主要的富集种类，分别占所有ARGs丰度的46.1％和33％，耐药机理以抗生素失活为主。水田(水稻)和旱地(玉米、大豆)的ARGs和可移动遗传元件(mobile genetic elements,MGEs)分布差异显著，水田多样性和丰度均显著高于旱地农田，且水田pH和细菌α多样性显著高于旱地，水田和旱地的β多样性和群落组成差异显著。随机森林模型预测绿弯菌门、变形菌门是驱动ARGs分布的主要细菌类群。相关分析表明黑土农田土壤ARGs与MGEs显著正相关。MGEs介导的水平基因转移(horizontal gene transfer,HGT)可能是影响黑土农田土壤ARGs分布的主要机理;土壤理化因子相关分析表明，土壤有机质含量与黑土农田土壤ARGs与显著正相关是影响黑土农田土壤ARGs分布的关键因子。本研究为进一步防控黑土区土壤ARGs污染、保障黑土生态安全提供了理论依据。
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