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在堆肥过程中，抗生素抗性基因（ARGs）去除机制尚不明确。研究人员通过设置正常堆肥（NC）和两种快速堆肥（RC、MRC）实验，分析 ARGs 去除及溶解有机物（DOM）变化。结果发现快速堆肥降低 ARGs 去除率，腐熟阶段很关键。该研究为生产安全堆肥产品提供指导。
抗生素耐药性如今已成为全球公共卫生领域的重大危机。在畜牧业中，动物粪便含有大量抗生素抗性基因（ARGs），如果处理不当，这些基因可能传播扩散，进一步加剧耐药性问题。堆肥作为一种低成本、高效率的资源利用方式，被广泛用于处理畜禽粪便，理论上能降低 ARGs 水平。但实际情况却很复杂，不同研究中堆肥后 ARGs 的去除效果差异巨大，有的研究显示某些抗性基因丰度大幅下降，而有的研究则发现部分基因反而增多。这让人们对堆肥过程中 ARGs 的去除机制感到困惑，也使得确保堆肥稳定高效降低 ARGs 水平成为当务之急。
在此背景下，中国科学院等研究机构的研究人员开展了相关研究。他们旨在剖析堆肥不同阶段微生物群落和溶解有机物（DOM）的动态变化，找出影响 ARGs 去除的关键阶段和因素，并揭示 DOM 与微生物群落协同去除 ARGs 的机制。研究成果发表在《Bioresource Technology》，为调控堆肥过程、降低 ARGs 传播风险提供了科学依据。
研究人员采用的主要技术方法包括设置不同的堆肥实验处理。实验共设三组：正常堆肥（NC），持续 51 天；快速堆肥（RC），在堆肥达到高温期结束（第 20 天，堆温降至 40°C 左右）时强制终止发酵；添加微生物菌剂的快速堆肥（MRC），同样在第 20 天强制终止发酵 。通过监测堆肥过程中的温度、水分等指标，分析不同阶段 ARGs、DOM 以及微生物群落的变化情况。
ARGs 去除率在堆肥过程中的变化
研究发现，NC、RC 和 MRC 的堆温分别在 9 天、8 天和 11 天内保持在 50°C 以上，从理论上达到了杀灭有害生物的目的，符合生产安全堆肥的标准。但在堆肥第 20 天，RC 和 MRC 强制终止发酵后，堆温与水分含量急剧下降。最终，正常堆肥（NC）对 ARGs 的去除率可达 82.85%，而快速堆肥（RC 和 MRC）的去除率仅在 24.98% - 37.27% 之间，尤其是添加微生物菌剂的快速堆肥（MRC），进一步加速了 ARGs 的增殖。由此可见，没有腐熟阶段的快速堆肥显著降低了 ARGs 的去除效率。
DOM 和微生物群落对 ARGs 去除的影响
在堆肥过程中，DOM 的成分变化对 ARGs 的去除有重要影响。腐殖质类成分能够抑制 ARGs 的增殖，而蛋白质类成分的富集则增加了 Pusillimonas、Persicitalea 和 Pseudomonas 等微生物的丰度，这些微生物的变化间接影响了 ARGs 的去除。这表明 DOM 的不同成分通过影响微生物群落结构，进而影响 ARGs 的去除效果。
研究结论表明，堆肥的腐熟阶段对 ARGs 的去除至关重要，没有腐熟阶段的快速堆肥会大幅降低 ARGs 的去除效率，且添加微生物菌剂的快速堆肥可能会加剧 ARGs 的传播风险。腐殖质类成分对 ARGs 有抑制作用，而蛋白质类成分则通过影响微生物群落间接影响 ARGs 的去除。
这项研究的意义重大，它首次明确了 DOM 和微生物群落对 ARGs 去除的贡献，强调了腐熟阶段在 ARGs 消除中的重要性，为堆肥生产企业提供了科学指导，有助于优化堆肥工艺，生产出更安全的堆肥产品，从而有效降低 ARGs 传播对环境和人类健康的潜在威胁，对推动堆肥行业的可持续发展和保障生态安全具有重要价值。
