抗生素污染胁迫下不同肥力农田土中微生物的动态变化及其功能稳定性研究开题报告

1. 研究目的与意义

抗生素是由微生物产生的在低浓度下能抑制其他微生物生长的小分子天然有机化合物。由于长久以来被大量地用于人类和动物疾病治疗，并作为饲料添加剂长期使用于畜牧业和水产养殖业，从而被广泛地开发和生产。经统计，美国用于动物生产的抗生素为11200 t/a，欧共体每年养殖业的消耗量达5000 t以上。我国2013年抗生素总产量也已达到121200 t,数据显示我国处方药中抗生素占70%，与西方国家30%的比例相比，反映了我国抗生素滥用情况严重。抗生素被机体吸收后，少部分经过羟基化、裂解和葡萄糖苷酸化等代谢反应生成无活性的产物。然而，大部分的抗生素不能完全被机体吸收，大量的抗生素以原形或代谢物形式经由病人和畜禽的粪便排入环境，对畜禽动物使用的抗生素有25%-75%以母体药物的形式从粪便中排出体外，高达85%以上的抗生素以原形或代谢物形式经由病人和畜禽粪尿排入环境。后经不同的途径进入土壤会造成一定程度的土壤环境污染，而残留在在土壤中的抗生素不易被降解且残留时间较长，是土壤污染物研究中的重要方面。所以本研究在对土壤中微生物的动态变化及其功能稳定性的研究中加入抗生素胁迫，对于受抗生素污染后的土壤的恢复过程进行模拟，并用土壤的生态功能稳定性来表针该恢复行为的过程。这有利于借助生物手段对土壤的抗生素污染进行修复。

本实验基于对农田土中微生物的动态变化及其功能稳定性的研究，在不同肥力的农田土加入的抗生素胁迫，对抗生素污染的土壤修复的动态变化过程进行研究。目的是模拟土壤对于抗生素污染的生物修复过程，了解抗生素在土壤中的迁移扩散及降解过程。而对于不同有机质含量的土壤生物修复过程的研究有对利于对不同肥力农田土中抗生素迁移扩散及降解过程进行对比，得出一个有机质浓度范围，土壤在这个有机质浓度范围内能够最大程度地降低抗生素污染对其造成的影响，有利于进行受抗生素污染的土壤的治理工作。

2. 研究内容和预期目标

本研究就是在土壤中微生物的动态变化及其功能稳定性研究的基础上不仅加入抗生素胁迫，研究受抗生素污染土壤恢复的动态变化过程。这个动态变化过程主要是在一个为期45天的培养实验中通过测定土壤中微生物的二氧化碳呼吸量来表征 ，再通过PLFA提取脂肪酸法来测定微生物的群落结构，并通过该群落结构在该培养过程中的变化来研究抗生素胁迫对微生物群落结构的影响。

预期的目标是在一个特定的土壤肥力条件下，受抗生素污染的土壤（实验组）和未受抗生素胁迫的土壤（对照组）的呼吸强度接近，并且在受污染后的自我修复过程最为接近，最后能够恢复到受污染以前的状态即对照组的状态；而其它两个浓度梯度的土壤受抗生素污染以后显现出更大程度的损伤并且在培养的后期仍旧难以恢复到受污染以前的状态即对照组的状态。这样，前面提到的特定土壤肥力就是本研究所得出的土壤修复抗生素危害的最适浓度。

3. 研究的方法与步骤

1.本研究对抗生素胁迫下不同肥力农田土中微生物的微生物动态变化及其功能稳定性研究主要通过土壤培养实验来实现。取六个土洋，先调节含水率至15%，维持一周。首先两个一组添加有机粪肥使得六个土样呈现三个肥力梯度，在每个肥力梯度下各设一个实验组，一个对照组 ，实验组加入一个特定浓度的抗生素胁迫，开始培养。分别在培养的第1，3，7，15，45天测定微生物呼吸量。具体步骤如下：

（1）从培养的土样中取12g土样于250ml塑料瓶中，调节含水率至15%-20%，做三个平行；

（2）向每个塑料瓶中加葡萄糖，比例为30mg/1g土壤鲜样。将葡萄糖与土壤混匀至看不见白色粉末。另取3个广口瓶不加土壤作为空白；

4. 参考文献

[1] 汤玮婧，杨清香. 土霉素对土壤微生物活性及群落的影响[j]. 湖北农业科学，2009，48（1）：70-73.

5. 计划与进度安排

（1）2022-01-14——2022-01-25 实验基本思路的确定

（2）2022-01-26——2022-02-07 文献查阅，实验具体方案及进度安排

（3）2022-02-11——2022-02-21 撰写文献综述