科学通报 | 中国科学院生态环境研究中心陈利顶团队解析浙江宁波典型农田土壤抗生素胁迫下病原细菌群落的响应及其驱动机制|基因改造细菌|宁波市|微生物|浙江省|环境研究中心|病原|科学通报|陈利顶

近日，中国科学院生态环境研究中心陈利顶研究员团队在《科学通报》亚热带农业高质量发展专题(辑)发表了题为“浙江宁波典型农田土壤抗生素胁迫下病原细菌群落的响应及其驱动机制”的研究论文，文章以浙江宁波典型农田为例，研究了土壤抗生素残留显著的季节差异驱动病原细菌的非线性响应特征，以期为农田土壤健康管理提供科学依据。

随着农业集约化水平不断提高，抗生素通过多种途径持续进入农田土壤环境，长期以来，公众对抗生素问题的关注主要集中于耐药性传播，而抗生素残留如何影响农田土壤中的病原细菌，以及其背后的生态驱动机制，仍缺乏系统认识。长三角地区作为我国农业生产最密集、农业投入强度最高的区域之一，近年来随着畜禽养殖规模扩大和有机肥施用增加，抗生素在农田生态系统中的累积现象日益突出。抗生素进入土壤后，不仅会改变土壤微生物群落结构和生态功能，还可能促进耐药菌和病原菌扩散。病原细菌一旦在农田中持续富集，可能通过作物、土壤接触甚至食物链传播，对农业生产安全和公共健康构成潜在威胁。

以浙江宁波典型农田为研究对象，在区域内设置长期固定采样点，于春、夏、秋、冬四个季节连续开展采样，解析了土壤抗生素残留与病原细菌群落之间的关系。宁波农田土壤中的抗生素残留总体处于较高水平，土壤抗生素含量表现出明显的季节变化特征，整体呈现“秋冬季高、夏季低”的趋势。土壤病原细菌对抗生素变化并非简单线性响应，而是呈现显著的非线性变化特征。随着抗生素含量升高，病原细菌总体丰度表现为“先升高、后下降、再波动回升”的复杂变化过程（图1）。

图1土壤病原细菌丰度对土壤抗生素的响应曲线。

(a)整体响应曲线；(b)分段变化曲线。

土壤抗生素对病原细菌的影响不仅存在直接作用，还会通过改变土壤养分、pH以及微生物竞争关系等途径产生间接影响，并且这种驱动机制具有明显的季节差异。在夏季较低抗生素水平下，抗生素主要对病原细菌产生直接促进作用；而在秋冬季高抗生素残留条件下，其影响则更多通过改变土壤环境间接促进病原细菌富集。春季则主要表现为环境因子介导的负向抑制效应。同时，不同季节土壤微生物网络稳定性存在明显差异：春季微生物网络结构较简单、稳定性较弱，病原细菌更容易受到外界环境扰动；而夏秋季微生物之间联系更加紧密，生态缓冲能力增强，病原细菌对抗生素的响应方式也随之发生变化。研究结果表明，在抗生素胁迫下农田土壤病原细菌群落变化是抗生素、土壤环境、微生物群落协同作用的结果（图2）。

图2不同季节土壤抗生素对土壤病原细菌的影响路径及土壤养分与pH的效应值.路径显著性。

研究揭示了抗生素残留驱动病原细菌群落变化的季节动态规律，丰富了人们对农业土壤抗生素生态效应的认识。在高强度农业利用地区，土壤抗生素残留不仅会影响微生物群落结构，还可能促进土壤病原细菌富集，从而增加农业生态系统和公共健康风险。研究认为，未来农业管理中应更加重视有机肥来源监管、抗生素输入控制以及农田土壤健康监测，以降低农田生态系统中的潜在生物安全风险，促进农业绿色可持续发展。

中国科学院生态环境研究中心区域与城市生态安全全国重点实验室杨磊研究员为本文通讯作者，博士后李敏为本文的第一作者，陈利顶研究员和云南大学生态与环境学院赵方凯副教授为论文写作、构思提供了帮助，在读博士生王鑫淼为本研究样品采集提供了帮助。本研究得到国家自然科学基金（42230718）资助。

文章信息

李敏，杨磊，赵方凯，等.浙江宁波典型农田土壤抗生素胁迫下病原细菌群落的响应及其驱动机制. 科学通报, 2026.

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