《Water Research》：Grazing management drives pathogen presence in surface- and ground-waters from beef cattle farms
编辑推荐：
•高强度放牧与水源地更高的病原体检测率相关。•畜栏休息天数与地下水中贾第鞭毛虫检测率降低相关。•所有地表水和地下水源地均检测到病原体基因靶标。•传统放牧方式促使地表水中出现隐孢子虫。•放牧管理对病原体污染的影响大于前期降雨。引言识别导致人畜共患病原体在水资源中存在的因素，对于
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高强度放牧与水源地更高的病原体检测率相关。
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畜栏休息天数与地下水中贾第鞭毛虫检测率降低相关。
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所有地表水和地下水源地均检测到病原体基因靶标。
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传统放牧方式促使地表水中出现隐孢子虫。
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放牧管理对病原体污染的影响大于前期降雨。
引言
识别导致人畜共患病原体在水资源中存在的因素，对于保护动物和人类健康至关重要。在北美，空肠弯曲菌、致病性大肠杆菌、沙门氏菌、隐孢子虫和贾第鞭毛虫是水资源中常见的几种人畜共患病原体（Hynds等，2014a；Jokinen等，2011；Michel等，1999；Moorehead等，1990）。这些病原体可导致牲畜患病，造成生产力下降（Adam，2001；Brook等，2008；Fayer等，2000；O'Handley等，1999；Silva等，2014；Thomson等，2017；Xiao & Herd，1994），也被认为是人类胃肠道疾病负担的重要贡献因素（加拿大公共健康局，2024）。在农村环境中，农业活动的径流是附近水道微生物污染的主要来源。特别是，牲畜已被证明与邻近水道中肠道病原体的存在有关（Haack等，2016；Jokinen等，2011；Quilliam等，2011），其中许多为人畜共患病原体，因此对接触水的人畜构成健康风险（Adam，2001；Brook，2008；Heiman等，2015；Huang和White，2006）。由于牛肉行业优先考虑优化农场生态健康和动物福祉，识别可能减少病原体到达水道的因素至关重要（"可持续性-加拿大养牛协会"，2021）。
虽然现有研究已建立了牛群存在与水体污染之间的联系，但对于影响病原体存在的具体农场管理实践的评估却有所欠缺。目前，提高土壤稳定性和防止地表径流的普遍做法被认为是农场管理中预防微生物水体污染（使用指示微生物测量）的关键方面之一（Harrigan等，2007）。控制放牧强度是保存土壤结构并减少病原体向邻近水道径流的潜在策略，但这一策略尚未得到研究（Philippe等，2023）。过度放牧是指由于牲畜过度放牧导致牧草物种无法自我维持的情况（Myerstrud，2006），在许多农业系统中是常见问题，导致植被丧失、河岸不稳定以及地表水沉积物输送增加（Fenetahun等，2021；Hubbard等，2004）。除了沉积物输送外，不稳定的土壤也可能促进病原体输送（Harrigan等，2007）。研究表明，采取不同的保存土壤结构的放牧方式可以改善周边地表水的水质（Agouridis等，2005；Hubbard等，2004），但关于这些做法对病原体存在的影响知之甚少。
限制放牧强度是改善土壤结构的一种方式，包括限制饲养密度（即特定畜栏/区域放牧的动物数量（Allen等，2011））或采用轮牧等做法。轮牧（又称轮牧饲养）描述的是一种将牛群轮换到不同畜栏并在放牧期之间留出休息时间的管理方式（Allen等，2011）。在俄克拉荷马州的一项流域研究中，某流域内较高的牛群饲养密度与接收地表水中显著更高的大肠杆菌浓度相关（Philippe等，2023）。虽然已有研究考察了放牧和粪便储存实践对地表水污染的污染情况（McAllister & Topp，2012；Phillippe等，2024），但直接将放牧强度与地表水和地下水中病原体水平联系起来的数据仍然有限。
随着畜牧业在全球范围内为满足食品需求而不断扩张，了解农场管理实践如何导致水体污染对于保护水质至关重要（McAllister & Topp，2012）。为解决这一关键知识空白，我们精心设计了一项密集调查，以探索导致牛肉农场地表水和地下水中病原体强度的因素。该研究包括加拿大安大略省九个牛肉农场在三个放牧季的调查，我们分析了地下水样本（n = 103）和地表水样本（n = 146）中与人类和动物健康相关的多种肠道病原体。本论文的目标是：1）识别作为接收水体中病原体存在驱动因素的农场管理特征或环境条件；2）评估农场地下水和地表水中微生物指示菌与病原体检测之间的关系。
章节片段
地点选择
地表水和地下水样本采集自位于加拿大安大略省南部Bruce、Brant、Wentworth、Wellington和Huron县的九个牛肉农场（5个轮牧场，4个传统放牧场）。其中一个轮牧场饲养育肥牛，一个传统放牧场饲养育肥牛，其余均为母牛-犊牛养殖模式。轮牧农场与地理位置相似、特征相似（如池塘、溪流等）的传统放牧场进行配对，以……
结果与讨论
各农场的饲养密度、牛种类型和采样地表水类型存在差异（表2）。采样前24小时、72小时和7天的平均降水量以及各农场按水型划分的平均水质参数可在表2中查到。
除水质参数外，问卷调查结果还提供了各农场特定管理差异的信息。九个农场中有七个（78%）是母牛-犊牛养殖场，只有一个农场饲养育肥牛，一个……
结论
本研究加深了我们对农业环境中可能导致接收水体中病原体存在的农场内因素的理解。与轮牧相关的农场管理策略被频繁识别为水源地中病原体存在的驱动因素。本研究在以下方面显著推进了文献进展：
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我们证明了放牧管理驱动地表水和地下水中病原体的存在。识别影响变量将有助于……
生成式AI和AI辅助技术在论文准备过程中的声明
作者在撰写本文过程中使用Claude调试代码。在使用该工具/服务后，作者根据需要审查和编辑了内容，并对发表文章的内容承担全部责任。
可选章节
本研究产生的数据可在开放科学框架中获取，链接如下：OSF | 健康一体化-轮牧及其对环境、人类和动物健康的影响
未引用参考文献
（Greenwood，2022；Harrigan等；Lappan等，2021；Murphy等，2020；Wang等，2007）
CRediT作者贡献声明
Carly Dinga：写作——审阅与编辑，写作——初稿撰写，可视化，方法论，形式分析，数据管理。Sejin Cheong：写作——审阅与编辑，验证，形式分析，数据管理。Kari E. Dunfield：写作——审阅与编辑，监督，项目管理，资金获取。Claire M. Jardine：写作——审阅与编辑，监督，项目管理，资金获取。David T. McCarthy：写作——审阅与编辑，方法论，资金……
利益竞争声明
作者声明以下财务利益/个人关系可能被视为潜在的利益竞争：Heather Murphy报告称，加拿大首屈一指的卓越研究基金提供了资金支持。Heather Murphy报告称，安大略省养牛业者协会提供了资金支持。Heather Murphy报告称，加拿大研究讲席计划提供了资金支持。Heather Murphy报告称，自然科学和工程……
致谢
我们感谢Ilya Law、Henry Ngo、Erica Hollman、Erin Becker、Katrina Kobal、Abbey Robertson、Martha Yridoe和William Coleman在样本采集和分析方面提供的支持。本研究得到了滑铁卢大学的"Food from Thought"倡议的支持，该倡议部分由加拿大首屈一指的卓越研究基金资助，以及安大略省养牛业者协会（BFO 23-06-Murphy）和Murphy博士的加拿大卫生研究院二级研究讲席（健康一体化方向）（950-232787）、NSERC发现计划资助。
Carly Dinga|Sejin Cheong|Kari E. Dunfield|Claire M. Jardine|David T. McCarthy|Nicole Ricker|Brandon S. Spoja|Charlotte B. Winder|Heather M. Murphy
