2021, Vol. 42
2. 湖北省荆州市公安县水利和湖泊局, 荆州 434300
2. Water Resources Bureau of Gong'an County, Jingzhou 434300, China
四环素类抗生素(tetracyclines, TCs)被广泛用于保护人类健康、减少疾病、促进牲畜和家禽的生长[1].据统计进入动物体内的TCs大约30%~90%以母体或代谢物的形式排出体外[2].含有抗生素的畜禽粪便以粪肥的形式进入土壤环境中, 经过淋溶作用迁移到更远的土壤和水体环境中[3].抗生素经常能在土壤和废水中检测到, 特别是那些与集中动物饲养操作相关的地区[4].在长期施用粪便有机肥的土壤中检测到四环素(tetracycline, TC)、土霉素(oxytetracycline, OTC)和金霉素(chlortetracycline, CTC)的含量高达1 079、2 683和105 μg ·kg-1[5].与其他抗生素相比, TCs在土壤环境中持久性强、残留量高, 在土壤中的污染形势也更加严峻, 其原药和代谢产物均会严重危害土壤环境.土壤中TCs不仅影响土壤中微生物的种群数量、群落结构及其功能, 而且还会诱导产生抗生素耐药菌以及相应的抗性基因, 对动植物的生长和人类健康产生不利影响[6].同时土壤中的TCs会在雨水的淋溶作用下迁移到地下水中, 对地下水安全产生严重危害.因此, 研究抗生素在土壤中的迁移转化规律, 对评估抗生素对环境危害具有重要的意义.
对于抗生素在土壤中的迁移吸附情况, 前人已对此开展相关研究.郭欣妍等[7]研究了在相同淋溶条件下5种磺胺类抗生素在潮土、黄棕壤、红壤、水稻土和黑土中的迁移规律, 结果表明磺胺类抗生素在黑土中的淋溶性能最小, 在潮土中最大.赵玲等[8]研究了相同淋溶量下OTC在赤红壤、红壤和黑钙土的迁移能力, 结果表明OTC在赤红壤迁移能力最强, 在黑钙土最弱, 同时OTC迁移能力随着淋溶液的pH值增大而减小.有研究发现土壤对抗生素的吸附能力与土壤中有机质含量呈正相关, 同时与土壤性质、有机质组分以及抗生素种类相关[9, 10].Pan等[11]研究相同淋溶条件下鸡粪中不同浓度抗生素在土壤中的迁移规律, 结果表明随着抗生素的浓度增大迁移深度越深.罗芳林[12]的研究表明猪粪中DOM通过共吸附机制增加紫色土壤中弱疏水型抗生素的残留量, 减少其在土壤中的迁移淋溶.李舒涵等[13]的研究发现鸡粪DOM对土壤中弱吸附性抗生素淋溶迁移具有显著阻滞作用.Kay等[14]的研究发现猪粪浆对土壤中TCs迁移没有显著影响, 可能与土壤性质和猪粪浆中有机物的组成相关.目前对于抗生素在土壤中的行为研究多集中于吸附规律的影响, 且多针对某一种粪肥进行研究, 而对于不同种类的粪肥施用后土壤中抗生素的淋溶迁移规律还缺乏系统研究.基于此, 本研究采用土柱淋溶法研究施用猪粪、牛粪和鸡粪这3种不同粪肥对土壤理化指标和细菌丰度的影响, 阐述不同处理中四环素类抗生素的迁移规律, 以期为系统了解施用不同粪肥对土壤中抗生素的淋失的影响及抗生素对水体污染的风险评价提供依据.
1 材料与方法 1.1 实验材料标准抗生素CTC(99%), OTC(98%)和TC(99%)购自Sigma-Aldrich(St.Louis, MO)公司.甲醇(色谱纯)购自Fisher Scientific(Houston, TX)公司, 其他试剂购自北京化学试剂公司(北京).实验土壤取自中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所顺义实验基地的表层土, 土壤风干过2 mm筛备用.腐熟猪粪、牛粪和鸡粪粪肥取自顺义基地的养殖场, 腐熟粪肥经风干磨细后备用.供试土壤和粪肥的基本理化性质见表 1.
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表 1 供试土壤和粪肥的基本理化性质 Table 1 Basic properties of the studied soils and manures |
1.2 实验方法
本实验按照大田农作物每hm2施用12 t农家肥的标准进行实验, 取10 g猪粪粪肥、牛粪粪肥、鸡粪粪肥分别与2.5 kg土壤充分混匀.添加TC、OTC、CTC最终含量各为4 mg ·kg-1.本实验各处理如表 2所示, 各处理重复3次.
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表 2 各实验处理组成 Table 2 Experimental processing composition |
本实验采用模拟雨水为淋溶液, 其组成为: CaCl2 0.037 5 mmol ·L-1、MgCl2 0.041 7 mmol ·L-1、(NH4)2SO4 0.077 6 mmol ·L-1和K2CO3 0.022 8 mmol ·L-1.土壤淋溶柱高度为30 cm、内径为10 cm.为了去除土柱内的空气, 实验开始前把淋溶柱的下端浸没于淋溶液中放置12 h, 使土壤的含水率接近饱和.实验过程中, 淋溶液以0.5 mL ·min-1的速度淋洗10 h, 相当于1 d 180 mm的降雨量[7].结束后将土柱平均分成6段进行取样, 测定土壤含水率、NH4+-N、NO3--N以及细菌丰度、土壤全氮(TN)和TCs含量.淋洗液每小时收集一次, 测定NH4+-N、NO3--N和TCs含量.
1.3 分析方法土壤中全氮(TN)测定采用凯氏定氮法[15].称取12 g鲜土样放入250 mL三角瓶中, 加入0.01 mol ·L-1 CaCl2浸提液100 mL, 振荡1 h后过滤, 滤液用连续流动分析仪(Skalar San++, The Netherlands)测定NH4+-N和NO3--N浓度.淋溶液直接采用连续流动分析仪测定NH4+-N和NO3--N浓度.土样中的TCs浓度采用Zhou等[16]的方法测定, 土样经冷冻干燥粉碎后, 使用甲醇-乙腈-乙酮(2 ∶2 ∶1, 体积比)进行超声萃取, 萃取液经Oasis HLB cartridges(6 mL, 500 mg, Waters, Milford, MA)富集后使用高效液相色谱仪测定.淋溶液经Oasis HLB cartridges富集后利用高效液相色谱仪测定.土壤中的细菌丰度采用牛肉膏蛋白胨培养基(pH=7.2), 以平板表面涂抹法计数.
1.4 数据分析方法本实验结果用平均值和标准差来表示, 利用Origin 9.0软件作图并对实验数据进行显著性等统计分析.
2 结果与分析 2.1 土壤中TN的变化情况如图 1所示, 随着土壤深度的增加土壤TN含量增加, 例如CK处理0~4、8~12和20~24 cm土层中TN含量为220、270和320 mg ·kg-1, 其他处理表现出相同的趋势(CHM处理除外).CK-T、PM-T、CM-T、CHM-T处理与相应未添加TCs处理相比土壤中TN平均含量的增加量为6.5、44、41和34 mg ·kg-1, 添加粪肥处理土壤中TN平均含量的增加量明显高于CK-T处理.
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不同小写字母代表所有处理间存在显著性差异(P＜0.05), 下同 图 1 土壤中TN含量变化情况 Fig. 1 Changes in the TN content of soil |
添加TCs处理组土壤NH4+-N含量明显高于未添加TCs处理组(图 2).CK和CK-T处理土壤中NH4+-N平均含量为2.75 mg ·kg-1和8.16 mg ·kg-1, 添加TCs后土壤NH4+-N的增加量为5.41 mg ·kg-1. PM-T、CM-T和CHM-T处理与PM、CM和CHM处理相比土壤NH4+-N的增加量为14.11、9.87和12.41 mg ·kg-1, 结果表明添加TCs后土壤NH4+-N含量明显增加.在雨水的淋溶作用下, 20~24 cm土层NH4+-N含量明显高于0~4 cm土层, 例如PM-T处理0~4 cm和20~24 cm土层中土壤中NH4+-N含量分别为14.78 mg ·kg-1和25.15 mg ·kg-1, 其他处理表现出相同的趋势, 说明在淋溶条件下NH4+-N更容易迁移到土壤下层.
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图 2 土壤NH4+-N含量变化情况 Fig. 2 Changes in NH4+-N content of soil |
如图 3所示, 实验结果表明添加抗生素实验组土壤NO3--N平均含量明显高于未添加抗生素实验组, 这与土壤中NH4+-N含量变化具有相同的规律, 例如CM和CM-T处理土壤中NO3--N平均含量为0.129 mg ·kg-1和0.172 mg ·kg-1.与未添加TCs处理相比, CK-T、PM-T、CM-T和CHM-T处理土壤中NO3--N的增加量为0.048 8、0.022 6、0.043 3和0.023 8 mg ·kg-1.结果表明PM-T处理土壤中NO3--N增加量低于其他添加TCs处理组, 这与土壤NH4+-N含量变化趋势不同.
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图 3 土壤NO3--N含量变化情况 Fig. 3 Changes in NO3--N content of soil |
本实验结束时, 添加粪肥处理组土壤中TCs的残留量明显高于未添加粪肥处理组(图 4). CK-T、PM-T、CM-T和CHM-T处理中土壤TCs残留量为0.50~2.29、0.90~6.91、0.93~4.42和0.33~2.53 mg ·kg-1. PM-T处理土壤中TCs残留量明显高于CM-T、CHM-T, 表明TCs更容易在添加猪粪粪肥的土壤中残留. CK-T处理中土壤中OTC、TC和CTC残留量为1.20~2.83、0.50~0.86和0.44~0.77 mg ·kg-1.OTC在土壤中的残留量明显高于TC和CTC, 其他处理表现出相同的趋势. CK-T、CM-T和CHM-T处理中抗生素在8~24 cm土层分布基本一致.例如CM-T处理中TC在8~24 cm土层残留量为1.30~1.60 mg ·kg-1, 其他处理呈现出相同的趋势, 说明10 h淋溶结束土壤中的未被吸附的TCs随淋溶液迁移出土柱.而PM-T处理16~24 cm土壤的TCs残留量明显高于其他土层, 这表明实验结束后土壤中的TCs被淋溶到土壤中的底层, 还未被完全淋溶出土柱.
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图 4 土壤中CTC、OTC和TC含量 Fig. 4 CTC, OTC, and TC content of soil |
本实验结束时不同实验处理淋溶液中NH4+-N质量如表 3所示.添加粪肥处理组与CK处理相比淋溶液中NH4+-N增加质量为0.08~0.37 mg, 而PM处理增加质量多于其他处理.与未添加抗生素处理相比, 添加抗生素处理淋溶液中NH4+-N质量增加, PM-T处理与PM处理相比淋溶液中NH4+-N质量增加为0.27 mg, 高于CK-T、CM-T和CHM-T处理.
添加TCs处理组淋溶液中NO3--N质量高于未施加TCs处理组.例如PM-T和PM处理淋溶液中NO3--N质量为28.17 mg和27.81 mg, 其他处理表现出相同的趋势.实验结束以后CK-T、PM-T、CM-T和CHM-T处理与未添加TCs处理相比较淋溶液中NO3--N质量增加量为0.781、0.366、0.766和0.377 mg. PM-T处理淋溶液中NO3--N质量增加量小于其他处理, 这与PM-T处理土壤中NO3--N变化趋势相同.
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表 3 淋溶液中NH4+-N、NO3--N和TCs质量1) Table 3 Mass of NH4+-N, NO3--N, and TCs in leachates |
本实验结束时, 添加TCs处理淋溶液中TCs的质量分别为7.26~10.20 mg, 而PM-T处理TCs质量明显低于其他添加TCs处理, 表明PM-T处理中TCs更容易在土壤中富集, 随淋溶液迁移出土壤的量小于其他处理.本实验结果表明, 随着粪肥中有机质的含量的增加土壤中TCs的残留量增加, 迁移出土壤的TCs量减少.与PM-T和CM-T处理相比CHM-T处理淋溶液中TCs含量高, 说明CHM-T处理中TCs更容易迁移出土壤造成地下水的污染.
2.6 土壤中的细菌丰度变化本实验结束时土壤中细菌丰度变化情况如图 5所示.添加TCs处理组土壤中细菌丰度明显低于未添加TCs处理组, 例如CK和CK-T处理土壤中细菌平均丰度为1.29×105 CFU ·g-1和1.13×105 CFU ·g-1, 其他处理也表现出相同的趋势, 结果显示TCs对土壤中微生物的生长繁殖具有抑制作用.在未添加TCs处理组, 20~24 cm土层中细菌丰度明显高于0~4 cm土层.例如PM处理中0~4 cm和20~24 cm土层细菌的丰度为3.04×105 CFU ·g-1和3.77×105 CFU ·g-1, 其他处理组表现出相同的趋势.CK和CK-T处理土壤中细菌的平均丰度为1.29×105 CFU ·g-1和1.13×105 CFU ·g-1, 添加TCs后土壤细菌丰度的减少量为1.67×104 CFU ·g-1, 减少率为12.90%.添加TCs后PM、CM和CHM处理土壤细菌丰度的减少量为1.35×105、4.83×104和2.12×104 CFU ·g-1, 其丰度降低39.66%、35.26%和12.38%, 结果表明PM-T处理土壤中细菌丰度减少率高于其他处理.CK-T、PM-T、CM-T和CHM-T处理20~24 cm土层中细菌丰度降低31.98%、51.99%、41.34%和27.16%, 明显高于0~4 cm土层(-10.87% ~28.00%).
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图 5 土壤中细菌丰度变化情况 Fig. 5 Total bacterial abundance in soil |
第一主成分所占的解释量达到54.55%, 其贡献因子为TN、NH4+-N、TC、OTC和CTC(表 4), 以上指标与土层的深度呈现正相关, 例如CK-T处理中0~4、8~12和20~24 cm土层中NH4+-N含量为5.15、8.83和10.50 mg ·kg-1, 其他处理指标表现出相同的趋势.第二主成分的解释量为19.42%, 其主要的贡献因子为土壤细菌丰度和NO3--N,
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表 4 各成分得分系数矩阵 Table 4 Coefficient matrix for each component |
其中NO3--N与土层深度呈现负相关的关系.第一主成分主要以土壤中理化指标为主, 第二主成分主要以土壤中微生物指标为主, 而土壤中硝态氮含量由于多方面因素的影响, 其含量与土层深度呈现负相关的关系.
对照8个处理在第一主成分得分见表 5, 分别将各处理PC1得分排序为: PM-T>CM-T>CHM-T>CK-T>PM>CM>CHM>CK, 证明了在对第一主成分贡献率上的差异, 即土壤中TN、NH4+-N、TC、OTC和CTC等的含量在PM-T、CM-T、CHM-T、CK-T、PM、CM、CHM和CK处理中依次降低.对于第二主成分PC2得分排序为: PM>PM-T>CHM-T>CHM>CM>CK>CK-T>CM-T.PM处理中细菌的丰度高于其他处理, 添加TCs以后PM-T处理土壤细菌丰度减少, 但其细菌丰度依然高于其他处理组.
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表 5 各处理综合得分 Table 5 Comprehensive score for each treatment |
3 讨论
粪肥中具有许多极性官能团能够吸附TCs, 例如腐殖酸中的羧基、酚羟基、羰基、氨基和甲氧基等[17].土壤添加粪肥以后对TCs吸附量增加, 致使土壤中TN含量增加.土壤中含氮化合物在淋溶液的作用下迁移到土柱底层, 致使下层土壤(20~24 cm)TN含量高于表层土壤.与其他处理比较, 添加猪粪的处理组土壤中TN含量最高, 这主要与猪粪中TN背景含量最高有关(表 1).与未添加TCs处理组相比, 添加TCs处理组土壤中TN含量增加, 主要由于添加TCs以后增加土壤中TN的含量.与未添加抗生素处理组相比, PM-T处理土壤中TN增加量高于其他粪肥处理组, 主要原因是猪粪粪肥中有机质含量高于其他粪肥处理(表 2), 对TCs吸附能力强于其他添加粪肥处理组[12].
添加TCs后土壤中NH4+-N含量明显增加, 主要原因是TCs在自然条件(光解、水解和微生物作用等)下降解产生NH4+-N[18]. PM-T处理土壤中NH4+-N增加量高于其他处理, 其原因一方面是土壤中残留TCs量高于其他处理, 降解产生的NH4+-N高于其他处理; 另一方面猪粪粪肥中微生物丰度高于其他粪肥处理, 微生物分解TCs产生较多的NH4+-N[18], 同时土壤中有机质增多, 增强对NH4+-N吸附效果[19]. PM处理淋溶液中NH4+-N增加量多于其他处理, 主要原因是PM处理土壤中NH4+-N增加质量高于其他处理, 随淋溶液迁移出土壤的量高于其他处理, 而CM、CHM处理土壤中NH4+-N含量相对较少, 迁移出土壤的量少.添加TCs以后淋溶液中NH4+-N质量增加, 其主要原因是土壤中TCs分解产生NH4+-N, 在淋溶液的作用下迁移出土壤, 其次是随淋溶液迁移出土壤的TCs发生自然降解(光解和水解等), 产生NH4+-N[18].土壤黏粒团聚体以及有机质的吸附作用、范德华力和离子吸附作用等因素影响下土壤中NH4+-N不易随淋溶液迁移出土壤, 导致随淋溶液迁移出土壤的NH4+-N质量少[19].PM-T处理与PM处理相比淋溶液中NH4+-N质量增加为0.27 mg, 高于CK-T、CM-T和CHM-T处理, 其原因是PM-T处理中土壤微生物丰度高于其他添加TCs处理, 微生物降解抗生素产生NH4+-N多于其他处理, NH4+-N随淋溶液迁移出土壤多于其他处理.土壤中TCs降解产生的NH4+-N在微生物的作用下发生硝化作用产生NO3--N[20]. PM-T处理土壤中残留的TCs高于其他处理, 抑制微生物的硝化作用, 致使PM-T处理土壤中NO3--N增加量低于其他添加TCs处理组[21].同时PM-T处理土壤中微生物丰度高于其他处理, 反硝化作用增强, 致使土壤中NO3--N增加量低于其他处理.由于淋溶液中含有NO3--N离子, 在淋溶以及微生物的作用下致使土壤中NO3--N在土壤中分布不均匀.TCs降解产生的NH4+-N在微生物的作用下发生硝化作用产生NO3--N, 随淋溶液迁移出土壤.相比于淋溶液中NH4+-N质量, 淋溶液中NO3--N质量明显增多, 主要原因是NO3--N离子带负电, 不易被土壤中电荷吸附, 容易随淋溶液迁移出土壤[22].
添加粪肥后土壤中有机质含量增加, 增大了对抗生素的吸附力[9].TCs为两性有机化合物, 当土壤溶液的pH低于其解离系数(pKa)值时, TCs会以阳离子的形式存在, 这些阳离子有机化合物与土壤团聚体表面产生静电作用, 吸附在土壤表面[10, 23].有研究表明TCs中的羧基、醛基和氨基等功能团与粪肥中芳香胺和芳香环, 以及基团中的羟基和羧基形成络合物或螯合物被吸附在土壤中, 导致土壤中TCs吸附量增加[24, 25].有研究发现, 抗生素在土壤中的吸附能力与土壤有机质含量呈正相关[26, 27].猪粪粪肥中有机质的含量明显高于牛粪、鸡粪等粪肥, 对抗生素的吸附力强于其他粪肥, 致使PM-T处理中TCs的残留量明显高于其他粪肥处理.同时猪粪粪肥中含有大量的Cu和Zn等金属离子, 金属阳离子能在土壤黏土矿物表面、土壤有机质的配位基团和抗生素之间形成多元络合物, 增加土壤对抗生素的吸附量[12, 28~30].陈薇薇等[31]的研究发现Cu2+能促进黑土对TOC的吸附能力.而CHM-T处理与CK-T处理相比土壤中抗生素的残留量一致, 这有可能与鸡粪中有机质的含量以及组分有关.有研究发现土壤中有机质的含量达到一定程度时, 才能显著影响土壤对抗生素的吸附[32].鸡粪中有机质的含量低, 对土壤中抗生素的吸附能力弱, 致使CHM-T处理土壤中抗生素的残留量低于PM-T和CM-T处理.同时鸡粪中可溶性有机质覆盖或者屏蔽矿物以及金属氧化物表面的吸附点位, 减少土壤对抗生素的吸附量, 增加抗生素的淋溶迁移能力[33, 34].粪肥中可溶性有机碳对土壤中抗生素迁移行为的影响与畜禽粪便的来源与成分特征、土壤性质及水分条件等因素相关.
OTC在土壤中的残留量明显高于TC和CTC, 这与以前的研究结果一致[35].刘玉芳[23]的研究表明, 在相同的淋溶条件下OTC相比于CTC和TC更容易富集在土壤中, 淋溶液中OTC的含量明显少于TC和CTC.OTC的pKa大于TC和CTC, 致使OTC所带的正负电荷数明显高于TC和CTC, 更容易被土壤中有机质和土壤团聚体吸附[36].而CTC分子中含有氯离子, 导致亲水性增强, 在实验过程中更容易淋溶出土壤.实验结束时土壤中CTC和TC残留量一致, 其主要原因是CTC和TC两种抗生素的解离系数一致, 同时与土壤中有机质含量、pH值和阳离子交换量大小等有关[14, 37].抗生素的淋溶速率与土壤中有机质含量呈现负相关性, 主要与土壤中有机质的吸附性相关[23].郭欣妍等[7]的研究表明, 磺胺类抗生素在有机质含量高的东北黑土的淋溶速率明显小于其他土壤.赵玲等[8]的研究表明, 在相同淋溶条件下TCs在有机质含量高的黑钙土中迁移深度明显小于有机质含量少的红壤土.猪粪粪肥有机质含量高于其他处理, TCs在PM-T处理中迁移速率小于其他处理, 致使TCs积累在16~24 cm土壤中.
相比于未添加TCs处理组, 添加TCs处理组土壤中细菌丰度明显减小, 表明TCs对土壤中的微生物生长繁殖具有抑制作用, 这与以前的研究结果一致[38~41].有研究表明四环素类抗生素阻止细菌核糖体30S亚基A位点与酰胺基-tRNA位点的结合, 影响细菌的翻译转录过程, 抑制菌体内蛋白质的合成, 从而抑制细菌的生长繁殖[42].与未添加TCs处理相比, PM-T处理土壤中细菌丰度的减少率高于其他添加TCs处理, 主要原因是PM-T处理土壤中TCs残留量高于其他添加TCs处理, 对细菌抑制作用强于其他处理.未添加TCs处理组中20~24 cm土层中细菌丰度明显高于0~4 cm土层, 主要原因是土壤中营养物质在淋溶液的作用下迁移到下部, 促进微生物的生长.而添加TCs处理组中20~24 cm土层细菌丰度明显少于0~4 cm土层, 其主要原因是TCs在淋溶液作用下迁移到土层下部, 对土壤微生物产生抑制作用增强, 致使下层土壤微生物丰度减少.PM-T处理20~24 cm土层TCs含量高于其他添加TCs处理, 对土壤微生物的抑制作用增强, 致使PM-T处理减少率高于其他添加TCs处理.CK-T和CHM-T处理0~4 cm土层土壤细菌丰度高于CK和CHM处理, 主要原因是在淋溶液的作用下0~4 cm土层中的抗生素迁移到下部, 土壤中TCs对微生物的抑制作用减弱, 其次低浓度TCs有助于刺激微生物的生长, 微生物可以利用TCs作为碳源进行繁殖[43].CHM-T处理土壤中细菌减少率低于CK-T, 可能的原因是CHM-T处理中土壤TCs残留量少, 对土壤微生物的抑制作用弱, 其次是鸡粪中微生物可能对TCs有较强的抵抗作用.
随着土层深度的增加, 土壤中TN、NH4+-N、TC、OTC和CTC含量增加.在淋溶液的作用下, 土壤中的TCs迁移到土壤下层.随着土层深度的增加, 土壤中TCs残留量增加, 致使土壤中TN含量增加.土壤中TCs在微生物、光解水解等作用下降解产生NH4+-N, 随着土壤中TCs残留量的增加土壤中NH4+-N含量增加, 在淋溶液的作用下, 土壤中的NH4+-N在土柱底层富集.在淋溶液的作用下未施加TCs处理组中土壤TN、NH4+-N迁移到土柱下层, 致使土柱下层土壤TN、NH4+-N含量增加.由于NO3--N不易被土壤团聚体吸附, 容易流失, 同时土壤中微生物的反硝化作用, 以及淋溶液含有NO3--N等因素就造成NO3--N在土壤中分布不均匀.添加TCs处理组土壤中细菌丰度明显小于未添加TCs处理组, 主要是TCs对土壤中细菌的抑制作用.添加TCs处理组随着土壤深度的增加土壤中细菌丰度减少.在淋溶液的作用下20~24 cm土壤中TCs残留量高于表层土壤, 对微生物的抑制作用增强, 致使20~24 cm土壤中细菌丰度的减少量高于表层土壤.在淋溶液作用下未添加TCs处理组中营养物质富集在下层土壤(20~24 cm), 致使下层土壤中细菌丰度高于表层土壤.粪肥中有机质的含量大小为: PM>CM>CHM, 对TCs吸附能力不同, 造成土壤中TCs残留量大小为: PM-T>CM-T>CHM-T>CK-T.随着TCs残留量的增加, 土壤中TN和NH4+-N增加.粪肥中TN含量大小为: PM>CM>CHM>CK, 致使本实验结束以后PM处理土壤中TN含量高于其他未添加TCs处理.
4 结论(1) 相比于鸡粪和牛粪等粪肥, TCs更容易在施用猪粪粪肥土壤中累积, 猪粪粪肥中有机质含量高于鸡粪和牛粪粪肥, 更容易吸附土壤中TCs, 使其不易迁移出土壤, 同时土壤中TN和NH4+-N的增加量高于鸡粪牛粪等粪肥.鸡粪、牛粪粪肥中有机质含量少, 对土壤中TCs吸附能力弱, 土壤中TCs易于迁移出土壤, 容易对地下水产生污染.在淋溶液的作用下土壤中的TCs更容易积累在下层土壤(16~24 cm).
(2) 相对于TC和CTC, OTC更容易被土壤中粪肥吸附.这是由于OTC的pKa大于TC和CTC, 致使OTC所带的正负电荷数明显高于TC和CTC, 因而更容易被土壤中的有机质和土壤团聚体吸附.
(3) 相比于鸡粪和牛粪, 施用猪粪粪肥的土壤更容易累积TCs, 对土壤中细菌的抑制作用增强, 致使土壤中细菌的丰度减少量高于牛粪、鸡粪等粪肥, 对土壤原有的微生物群落具有更大的影响.
(4) TN、NH4+-N、TC、OTC和CTC等指标为第一主成分因子, 解释量为54.55%, 其含量与土层的深度呈现正相关性, 在PM-T、CM-T、CHM-T、CK-T、PM、CM、CHM和CK处理中的含量依次降低.
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