青藏高原羊粪堆肥中翻堆频率对病原体及抗生素抗性基因去除的影响机制研究

针对青藏高原高寒缺氧环境下羊粪堆肥中病原微生物（如Coliforms、Salmonella）及抗生素抗性基因（ARGs）去除效率低的问题，研究人员通过调控翻堆频率（T1:2天/次、T2:4天/次、T3:6天/次），发现高频翻堆（T1）显著提升发芽指数（3.0%-13.5%）和腐殖质含量（1.91%-7.45%），有效清除Staphylococcus aureus等致病菌及大环内酯-林可酰胺-链阳霉素B（MLSB）类ARGs，为高原畜牧业废弃物安全利用提供技术支撑。

　　

背景与问题
青藏高原作为中国重要的畜牧业基地，每年产生大量富含病原体（如E. coli、Salmonella）和抗生素抗性基因（ARGs）的羊粪。这些污染物可能通过食物链传播，引发人畜共患病（如伤寒、肺炎），而高原特有的低温缺氧环境又显著抑制传统堆肥效率。更棘手的是，羊粪中残留的抗生素（如oxytetracycline、penicillin）及其诱导的ARGs（如tetA、mepA）可能催生“超级细菌”，威胁生态安全和公共卫生。尽管已有研究探索猪粪、鸡粪堆肥的净化机制，但羊粪颗粒状特性与高原环境的交互作用仍是空白。

研究设计与方法
青海省某研究团队在工业规模下（堆体尺寸8m×2m×1.5m）设置三种翻堆频率（T1:2天/次、T2:4天/次、T3:6天/次），监测温度、发芽指数（GI）、腐殖质等理化指标，结合宏基因组测序分析病原菌（如Staphylococcus aureus）、病毒群落及ARGs（如macB、vanR）的动态变化，并通过微生物共现网络鉴定ARGs宿主菌（如Jeotgalicoccus→Pseudoxanthomonas）。

关键结果

1. 温度与堆肥成熟度：T1组维持50°C以上高温达9天（峰值65.7°C），较T3组延长2天，促进GI提升13.5%，腐殖质增加7.45%。
2. 病原体清除：高频翻堆使Coliforms和Salmonella数量降低2个数量级，Staphylococcus aureus相对丰度减少78.3%。
3. ARGs削减：T1对MLSB类（如ermF）、四环素类（tetT）ARGs去除率达92.1%，抗生素降解效率提升12.6%（cephalosporin C）。
4. 宿主菌演变：原料中ARGs主要宿主为Clostridium等厌氧菌，堆肥后转为Pseudoxanthomonas等好氧菌，揭示翻堆促氧化的关键作用。

结论与意义
该研究首次系统阐明翻堆频率通过调控堆体氧含量和微生物群落，显著提升高原羊粪堆肥的生物安全性。高频翻堆（2天/次）不仅加速抗生素降解（如tylosin去除率+12.5%），更阻断ARGs通过水平基因转移（HGT）扩散的风险宿主链。成果发表于《Biochemical Engineering Journal》，为青藏高原畜牧业废弃物的“无害化-资源化”双目标处理提供精准参数，对高寒地区生态保护与乡村振兴具有双重实践价值。