《Journal of Environmental Sciences》：Imidacloprid and erythromycin co-selection drives antibiotic resistance and metabolism under agricultural nitrogen inputs
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•氮-吡虫啉-红霉素联合暴露重塑了土壤微生物组和抗组。•复合污染使氮代谢向DNRA和N2固氮方向转变。•抗组动态与微生物β多样性和氮循环基因相关联。•抗生素抗性基因与代谢基因的共同传播增强了微生物适应性。引言现代农业的强化长期以来依赖于不断增加的活性氮（N）投入以维持高作物产
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氮-吡虫啉-红霉素联合暴露重塑了土壤微生物组和抗组。
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复合污染使氮代谢向DNRA和N2固氮方向转变。
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抗组动态与微生物β多样性和氮循环基因相关联。
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抗生素抗性基因与代谢基因的共同传播增强了微生物适应性。
引言
现代农业的强化长期以来依赖于不断增加的活性氮（N）投入以维持高作物产量。例如，在中国，氮肥总施用量从1979年的8.26 Tg N/yr增至2012年的峰值23.99 Tg N/yr，随后下降至2023年的16.03 Tg N/yr（数据来自中国国家统计局）。然而，由于氮利用固有的低效率，大部分施用的氮通过挥发、淋溶和径流逃离了农业生态系统（Schulte-Uebbing et al., 2022）。全球范围内，仅有约35%的化肥来源氮被吸收进收获的生物质中（Ritchie, 2021），其余部分则导致土壤和水生系统的营养富集。这些过剩的氮驱动了富营养化、温室气体排放和生物多样性丧失，代表了集约化农业中最普遍的环境挑战之一（Bleeker et al., 2011; Borah et al., 2025; Diaz and Rosenberg, 2008）。长期的氮过量富集还改变了土壤的基本理化性质，如pH值、氧化还原电位和有机质周转，从而重塑了微生物群落组成和功能（Wang et al., 2018）。硝化和反硝化过程中关键微生物类群的紊乱可能深刻影响养分有效性、土壤肥力和生物地球化学稳定性（Philippot et al., 2024; Sveen et al., 2025）。此外，肥料投入的形式、速率和时机，以及共存的压力因素如水分波动、温度变化和化学污染物，可以进一步调节微生物响应和生态系统功能。
除营养过剩外，农业土壤日益暴露于复杂的农业化学品混合物中，其共同存在对土壤生态完整性和人类健康构成了深刻且被低估的威胁（Murray et al., 2024）。在这些化学品中，抗生素和农药经常同时出现，越来越多的证据表明它们的相互作用可以加剧超出加和预期的生态扰动（Huang et al., 2025; Zhang et al., 2025）。牲畜粪便代表抗生素进入土壤的主要途径；全球每年约有70亿吨粪便施用于农田，引入了持久的抗菌残留物，对土壤微生物组施加了慢性选择压力（Huang et al., 2025）。这种选择性环境不仅富集了耐药细菌群体，还促进了可移动遗传元件的水平基因转移，使农田成为抗生素耐药性的储库和传播枢纽。与此同时，2023年全球农药有效成分使用量达到373万吨，对土壤微生物系统施加了额外压力。其累积后果是抗生素抗性基因（ARGs）的扩增和传播，构成了一场不可见却日益升级的环境危机，损害了生态系统稳定性和公众健康（Murray et al., 2024）。
尽管氮富集、抗生素和农药各自构成明确的威胁，但关于其联合影响的关键知识缺口仍然存在，尤其是在农业生态系统中普遍存在的氮肥背景条件下。这些压力因子之间的相互作用可能并非简单的加和，而是协同作用（Murray et al., 2024）。氮驱动的土壤理化性质和微生物群落结构变化可以改变抗生素和农药的持久性和生物有效性。反过来，这些外源性污染物可能扰乱介导氮循环的功能性微生物类群。例如，抗生素通过重塑根系和根际细菌群落抑制生物固氮（Zhang et al., 2024），而农药则引起土壤氮代谢途径和抗组谱的显著变化（Zhang et al., 2026）。这种养分富集与化学污染物之间的双向反馈在微生物群落动态和抗生素抗性基因积累方面产生了复杂的联合效应。然而，肥料、抗生素和农药之间的三向互动仍主要未被探索，这代表了我们理解多重人为压力下土壤生态系统响应的重要空白。为填补这一知识缺口，本研究调查了微量氮肥背景如何调节杀虫剂（吡虫啉）和抗生素（红霉素）对根系相关微生物群落组装和土壤抗组动态的交互效应。通过采用反映现实农业场景的整体方法，我们的研究旨在揭示复合农业压力驱动抗菌耐药性演变和传播的机制基础。
摘要片段
化学试剂与土壤采样
吡虫啉和红霉素的标准化学品购自ACMEC（中国），纯度高于98.0%。生菜种子和氮肥（尿素）购自当地农产品市场。土壤样品采自中国河北省石家庄市（37°96′N, 114°53′E）农田0-15 cm表层土壤，该地无抗生素和除草剂使用历史。土壤样品自然风干并过筛去除
残留化学品
吡虫啉是一种新烟碱类杀虫剂，用于农业和非农业用途，在土壤和水生生态系统中对非目标生物具有低浓度毒性（Schmidt et al., 2022）。美国环境保护署认定，吡虫啉可能损害美国79%的濒危或受威胁物种和83%的关键栖息地（Agency, 2022），强调了其广泛性和持久性。我们的研究发现吡虫啉具有
结论
本研究评估了氮肥料、农药（吡虫啉）和抗生素（红霉素）联合暴露的协同影响，考察其对农业生态系统中土壤微生物群落组装、抗生素抗性基因传播和氮代谢功能动态的作用。研究结果表明，这些化学物质在农业土壤中的共同出现通过复杂的相互作用重塑了微生物群落，扩增了土壤抗组，并重构了氮代谢。该
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。
CRediT作者贡献声明
张伟：撰写 – 审阅与编辑，撰写 – 初稿，可视化，方法论，数据整理。盛静尧：撰写 – 初稿，可视化，方法论，数据整理。刘子萌：撰写 – 初稿，可视化，方法论。马欣然：可视化，方法论。赵丹诗：可视化，方法论。刘静泽：指导，项目管理。顾立德：撰写 – 审阅与编辑，撰写 – 初稿，可视化，验证，指导，项目
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了河北省教育厅自然科学基金（编号：QN2025022）、中国博士后科学基金（编号：2025M772607）、河北师范大学博士后基金（编号：11316047）和河北师范大学博士研究启动基金项目（编号：L2025B19）的资助。
张伟|盛静尧|刘子萌|马欣然|赵丹诗|刘静泽|顾立德
