冻融循环下黑土垂直剖面大肠杆菌O157:H7存活动态及其驱动机制研究

本研究揭示了冻融循环（FTCs）条件下大肠杆菌O157:H7（EcO157）在黑土垂直剖面的存活规律，发现FTCs通过改变土壤理化性质（如NO3?-N、AP）、酶活性及细菌群落结构，直接或间接影响EcO157存活时间（ttd），为季节性冻土区病原菌传播风险评估提供了关键理论依据。

　　

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土壤采样与表征（Soil sampling and characterization）

黑土样本采集自吉林省长春市农业实验站。土壤经冰上运输至实验室，去除动植物残体和石块后风干过筛（<2 mm），保存于4°C冰箱备用。理化性质测定参考既往方法（Ma et al., 2012, 2011; Wang et al., 2023），包括pH、电导率（EC）、水分含量、硝态氮（NO₃^?-N）、铵态氮（NH₄⁺-N）、有效磷（AP）、微生物生物量碳（MBC）及水溶性有机碳（WSOC）。

冻融循环条件下EcO157在垂直土壤层中的存活模式（Patterns of EcO157 survival in vertical soil layers under FTCs conditions）

EcO157存活曲线如图1所示。冻融处理组（图1A）在最初15天内菌数显著下降，其中EG1层最先达到检测限，EG4层最后达到。非冻融对照组（图1B）仅轻微波动且无显著下降。冻融组各层EcO157的存活参数（ttd、p、δ）均显著低于对照组（P<0.05），且ttd值随土层加深而延长。

冻融循环下黑土柱中EcO157的垂直存活特性（Vertical survival of EcO157 in black soil columns under FTCs conditions）

本研究首次揭示冻融条件下EcO157在垂直土层的存活规律。冻融处理导致EcO157种群快速消亡（约存活2周），且土层越深存活时间越长。这与既往研究一致：冻融通过物理破坏、养分波动和微生物竞争加速病原菌死亡（Xie et al., 2022）。深层土壤因受温度波动影响较小，可能为EcO157提供“避难所”。

结论（Conclusions）

本研究首次阐明冻融循环下EcO157在垂直土层的存活规律及关键驱动因子。冻融处理导致菌数锐减，存活时间约2周，且土层越深存活越久。土壤理化性质（AP、NO₃^?-N）、酶活性和细菌群落发生显著变化。AP和细菌群落直接正向调控EcO157存活（P<0.01），NO₃^?-N则通过改变细菌群落结构间接负向影响ttd。本研究为季节性冻土区病原菌传播风险评估提供了理论依据。