基于氢键结合的水凝胶与长周期光纤光栅的光纤传感器，用于实时检测海水盐度

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Hydrogen-Bonded Hydrogel Integrated Long-Period Fiber Grating Optical Fiber Sensor for Real-Time Salinity Detection

斜坡土壤不同植被管理措施下抗生素抗性基因（ARGs）分布及其健康风险研究，采用元基因组学分析发现裸地土壤ARGs健康风险最高，轮作地最有效控制侵蚀并减少10类高风险ARGs，灌木地病原菌丰度最高（3212.1 ppm），植被通过改变微生物群落和理化性质影响ARGs分布，验证了One Health框架下植被管理对土壤抗 resistome 的重要性。

　　在当前全球公共卫生与环境治理日益受到关注的背景下，土壤中的抗生素抗性基因（ARGs）及其对人类健康的影响成为研究热点。土壤不仅是微生物多样性的宝库，也是抗生素抗性基因的重要储存库。随着人类活动的加剧，尤其是农业、畜牧业和医疗废弃物排放的增加，土壤中ARGs的分布和传播呈现出复杂的变化趋势。这些基因不仅可能通过食物链传播到人体，还可能对环境造成潜在威胁。因此，研究土壤抗性基因的组成、分布及其与环境因素之间的关系，对于理解抗生素抗性在生态系统中的传播机制、评估其对人类健康的潜在风险以及制定有效的防控策略具有重要意义。

在这一背景下，研究人员对不同植被措施下坡地土壤中ARGs、可移动遗传元件（MGEs）以及微生物群落的变化进行了深入分析。坡地由于其特殊的地形条件，常受到水、重力和风等自然因素的影响，导致土壤侵蚀问题较为严重。而土壤侵蚀不仅影响土壤的肥力和稳定性，还可能改变土壤中微生物群落的结构，进而影响ARGs的分布和传播。因此，探索植被措施如何影响坡地土壤的抗性基因组成及其健康风险，成为本研究的核心目标。

本研究选取了五种典型的植被措施，包括裸地、轮作土地、人工草地、灌木地和玉米田，对这些不同植被类型下的土壤样本进行了元基因组分析。研究结果表明，77种多药抗性ARG亚型被认定为具有健康风险。这表明，即使在自然条件下，土壤中也存在大量可能对人体健康构成威胁的抗性基因。此外，研究还发现，真菌和古菌的组成差异在所有样本中均大于细菌的差异。这一现象可能与真菌和古菌在土壤生态系统中的功能多样性有关，它们在分解有机物、维持土壤结构以及与其他微生物相互作用方面发挥着重要作用。

在不同植被措施对土壤健康风险的影响方面，研究发现裸地土壤的健康风险最高，不仅表现出严重的土壤侵蚀问题，而且其ARGs的多样性也较高。相比之下，轮作土地在控制土壤侵蚀和减少具有健康风险的ARGs多样性方面表现最为显著，其ARGs多样性减少了10种亚型。这说明，轮作作为一种传统的农业管理方式，可能在降低土壤中抗生素抗性基因的传播风险方面具有积极作用。然而，灌木地的土壤中却检测到了最高水平的人类病原菌（3212.1 ppm），这提示我们，尽管灌木地在某些方面有助于土壤稳定，但其对病原菌的富集也可能带来新的健康挑战。

从机制分析的角度来看，植被措施对土壤抗生素抗性的影响主要体现在两个方面：一是对微生物群落结构的塑造，二是对土壤理化性质的调节。这些因素相互作用，共同影响ARGs的分布和传播。例如，人工草地和灌木地可以通过增加土壤总孔隙度和表层毛细孔隙度，改善土壤的结构和通气性，从而影响微生物的生存环境。同时，这些植被类型还能通过根系分泌物和落叶沉积，为微生物提供营养来源，促进其生长繁殖。这种微生物群落的改变可能进一步影响ARGs的丰度和多样性。

此外，土壤理化性质的变化也是影响ARGs分布的重要因素。研究发现，不同植被措施下的土壤在氮含量、磷含量、微生物生物量碳等方面表现出显著差异。例如，裸地和玉米田土壤中的硝酸盐氮（NO??-N）、亚硝酸盐氮（NO??-N）和总氮（DTN）含量较高，而轮作土地则表现出较高的总磷（TP）和pH值。这些理化性质的变化可能通过改变土壤中的微生物活性，进而影响ARGs的表达和传播。土壤侵蚀作为影响土壤理化性质的重要因素，可能通过改变土壤颗粒的组成、减少有机质含量以及改变土壤水分状况，对微生物群落的结构和功能产生深远影响。

从整体来看，本研究揭示了植被措施在坡地土壤中对抗生素抗性基因分布和土壤健康风险的双重作用。一方面，植被措施能够通过改善土壤结构、调节土壤理化性质以及促进微生物群落的多样性，有效降低土壤中ARGs的传播风险；另一方面，某些植被类型可能会导致特定病原菌的富集，从而增加潜在的健康威胁。因此，选择合适的植被措施不仅有助于控制土壤侵蚀，还能在一定程度上减少土壤中抗生素抗性基因的扩散。

值得注意的是，本研究还强调了土壤抗性基因在不同地形条件下的特殊性。与平地相比，坡地土壤的理化性质和微生物群落结构可能存在显著差异，因此不能简单地将平地土壤的研究结果直接应用于坡地土壤的管理。这一发现对于未来的土壤抗性基因研究具有重要的指导意义，提示我们需要更加关注坡地土壤的特殊性，并针对其独特的生态环境制定相应的管理策略。

本研究的结果不仅为理解土壤抗性基因在不同植被措施下的分布提供了新的视角，也为“One Health”框架下的土壤健康评估提供了科学依据。通过揭示植被措施对土壤抗性基因的影响机制，本研究有助于推动农业、生态和公共卫生等领域的跨学科合作，为实现可持续的土地管理和公共卫生防护提供理论支持和实践指导。此外，研究还为政策制定者提供了重要的参考，提示在进行土地利用规划时，应充分考虑植被措施对土壤健康和抗生素抗性风险的综合影响。

在实际应用中，研究结果可以为不同地区的土壤管理提供借鉴。例如，在容易发生土壤侵蚀的坡地，推广轮作土地或人工草地等植被措施，不仅有助于提高土壤的稳定性，还能有效降低土壤中抗生素抗性基因的传播风险。同时，对于灌木地等可能富集病原菌的植被类型，需要进一步研究其对土壤健康的具体影响，并采取相应的防控措施。此外，研究还强调了土壤抗性基因的监测和评估在坡地土壤管理中的重要性，建议在未来的土壤健康评估体系中，将抗生素抗性基因的分布和传播作为重要的评估指标之一。

综上所述，本研究通过元基因组分析的方法，系统地探讨了不同植被措施对坡地土壤中抗生素抗性基因分布和土壤健康风险的影响。研究发现，植被措施不仅能够通过改变土壤理化性质和微生物群落结构，来影响ARGs的传播和多样性，还能在一定程度上控制土壤侵蚀，从而降低土壤健康风险。然而，不同植被类型对土壤健康的影响存在差异，因此在实际应用中需要根据具体的生态环境和土地利用需求，选择最合适的植被措施。此外，研究还揭示了土壤抗性基因在坡地土壤中的特殊性，为未来的土壤健康管理和抗生素抗性防控提供了新的思路和方向。