宁夏养鸡场粪污及周边土壤重金属和细菌群落特征研究

张俊华，贾萍萍，刘吉利*，孙媛，尚天浩

（1.宁夏大学环境工程研究院，银川750021；2.宁夏大学资源环境学院，银川750021）

我国是畜禽养殖大国，每年都会产生大量畜禽粪便，其中规模化畜禽养殖产生新鲜粪便约1.019×109t[1]。畜禽粪便中含有大量有机质和养分，可以改善土壤养分循环，提高作物产量，保持和改善土壤质量，但同时也可能会引起重金属污染或病原菌入侵，导致环境污染和健康风险[2]。

养殖场粪便中的重金属与畜禽疾病预防、促进生长的饲料添加剂或兽药有关[3]。畜禽粪便重金属残留是成品有机肥中重金属污染的主要来源[4]。据统计，我国每年生产饲料使用的微量元素添加剂约为15万～18万t，大约有10万t未被动物利用而随着畜禽粪便进入环境[5]。倪治华等[6]收集了浙江省商品有机肥、农家堆肥和畜禽粪便样品检测发现，浙江商品有机肥平均合格率为72.5%，而重金属超标是产品不合格的主要原因。目前全国商品鸡粪中Cd、Pb 和Cr 超标率分别为10.3%、17.2%和17.2%，Cu、Zn 含量是20世纪90 年代初的1.5～16.2 倍[7]。养殖场粪污中Cu 和Zn 含量普遍较高，已成为一个世界性问题[8]。在黑土中施用化肥和畜禽粪便有机肥3 a 后，土壤中Zn 含量高于对照土壤和单施化肥处理[9]。黑土和红壤上有机肥与化肥配施与不施肥对照相比土壤Cu、Zn 和Cd含量显著提高[10]。调查表明畜禽粪便农用区小麦中的Cr、Ni、Cd 和As 均存在不同程度超标情况，其中鸡粪农用区Cr 的超标率达66.67%[3]。《土壤污染防治行动计划》中也明确指出“要鼓励农民增施有机肥并减少化肥用量，合理使用化肥农药”，但连续大量施用畜禽粪便、有机肥势必会向土壤-植物系统带入大量外源重金属元素，从而对土壤质量造成负面影响，甚至威胁农产品安全[11-12]。

畜禽粪便中携带的病原微生物主要包括细菌、病毒和寄生虫等，其中致病菌的种类及数量最为丰富，且对动物及人体的健康存在极大的威胁，其中大肠杆菌（Escherichi coli）、沙门氏菌（Salmonellai）、贾第鞭毛虫（Giardia）、弯曲杆菌（Campylobacter）、微小隐孢子虫（Cryptosporidim parvum）、结核杆菌（Mycobacterium tuberculosis）、炭疽杆菌（Bacillus anthracis）、马尔他布鲁氏菌（Brucella melitensis）和金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）等都是养殖场粪污中常见的致病菌[13]。这些致病菌直接或间接地威胁着人类的健康[14]。Bloem 等[15]指出养殖场有机肥可以提高土壤中有机磷的含量和磷素利用率，但也会带来有害金属和病原菌。土壤中高浓度NH+4能够显著抑制病原微生物的生长[16]。有机肥种类不同或施用量不同对土壤中微生物相对含量有一定影响[17]，如鸡粪施用量为30 t·hm-2和60 t·hm-2的土壤中微生物总量及各菌群生物量均高于其他处理[18]。养殖场粪污中重金属含量与其微生物多样性及优势种群的数量是否有关，也有待进一步研究。

养殖场堆肥中的重金属含量与新鲜粪污中的重金属含量密切相关[6]。随着养殖时间的推移，鸡粪中重金属和细菌群落有无规律性变化？养鸡场的存在对周边土壤中重金属含量和细菌群落有无影响？针对这些问题，本文以宁夏最大的蛋鸡养殖区为例，开展了不同养殖时期鸡粪中7 种重金属含量和细菌群落状况分析研究，分析不同养殖期鸡粪中重金属含量水平及变化规律，明确养殖场对周边土壤重金属含量和细菌群落多样性及组成的影响程度，揭示鸡粪、土壤理化性质、重金属和细菌群落之间的关系，以期为当地蛋鸡饲料添加剂的科学规范使用以及鸡粪有机肥施用的安全风险控制提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 采样点概况及样品采集

宁夏中卫市沙坡头区宣和镇是全区蛋鸡养殖存栏量最大的乡镇。本研究在宣和镇选取有代表性的不同规模蛋鸡养殖场12 家（其中养殖规模在5 000～30 000 只的3 家，30 000～100 000 只的9 家，主要品种为海兰褐和京红等）。同一养殖场相同养殖时间作为同一个处理，每个处理取样时取3 个样充分混合为一个样，所有养殖场共采集新鲜粪污样品（以下均简称鸡粪）29 个。为了便于分析，按照蛋鸡生长期将不同养殖场所有鸡粪样品归为5 个时期，分别为育雏期（P1）、育成期（P2）、初产期（P3）、高产期（P4）和终产期（P5）。具体各养殖场鸡粪采集信息见表1。

为了探究养殖场的存在是否对其周边土壤重金属和细菌群落有影响，本研究选择了建场时间较长、卫生条件很差的2 户传统小规模养鸡场（其他规模较大的养鸡场均远离居民区，且建场时间普遍少于10 a），均坐落在宣和镇三营村农户居住区边缘，建场养殖分别为13 a 和11 a，规模较小（保持在5 000～15 000只），粪污处理为干清粪，每月清理一次（其他养鸡场均为一日清理一次或两次），每年只消毒2～3次。两家养鸡场旁都有一条排水沟，土壤取自排水沟边（无人为添加任何肥料）。分别在距离养殖场20、50、100、200 m和300 m 处各采集表层土壤（0～20 cm）作为养殖场周边土壤样品。然后采集施用了鸡粪的蔬菜地土壤表层样品18 个（一般都在养殖场院内，具体采样信息见表1）。此外，在远离所有养殖场5 km处且没有施用过任何肥料的荒地上采集对照土样3个。土样均采用多点混合取样，每个样品约1 kg。

采集的鸡粪和土壤样品均分为2 份，一份新鲜样品冷冻于-20 ℃冰箱用于细菌群落组成和多样性的测定，一份在塑料盘中剔除杂质后自然风干，一部分用木槌研磨后过尼龙筛用于样品基本理化性状的测定，剩余部分用陶瓷研钵研磨后过尼龙筛用于重金属的测定。

1.2 指标的测定

1.2.1 基本理化性质的测定

在水∶样品=5∶1 的条件下采用酸度计法和电导法测定土壤和鸡粪pH 和电导率（EC）；有机质采用重铬酸钾容量法-外加热法测定；全N、全P 和全K 采用H2SO4-H2O2消解，全N 用凯氏定氮仪测定，全P 采用钒钼黄比色法测定，全K采用火焰光度法测定。本研究鸡粪和土壤的基本理化性状如表2所示。

1.2.2 重金属的测定

称取10.00 g 样品，置于干燥具塞三角瓶中，加入DTPA 浸提剂20 mL，盖紧瓶塞，于25 ℃±2.5 ℃温度下振荡2 h 后立即过滤，在48 h 内用原子吸收分光光度计测定Cu和Zn的含量。

称取0.100 0 g 过100 目筛样品于消煮管中，加入8 mL 王水（HCl∶HNO3=3∶1，体积比）并将管口封闭，冷消化过夜。次日使用密闭式微波消解法进行样品消解，待冷却后将消解液转移并进行过滤。最后消解液中Cd、Pb 和Cr 的含量使用石墨炉原子吸收分光光度计测定，Hg 和As 含量使用氢化物发生原子荧光光度计测定。在整个测定过程中通过平行测定、加入空白样和国家标准参比物质进行全程质量控制。

表1 鸡粪和土壤样品信息Table 1 The information of poultry manure and soil

表2 鸡粪和土壤的基本理化性状Table 2 The physiochemical properties of poultry manure and soil

1.2.3 细菌群落多样性及组成测定

样品DNA 提取：每个样品取0.5 g 提取DNA，本试验采用FastDNA®SPIN Kit For Soil 试剂盒提取鸡粪和土壤微生物基因组DNA，按说明书操作步骤进行。用1%的琼脂糖凝胶检验DNA 纯度。DNA 浓度用NanoDrop（ND-2000）检测。

Illumina HiSeq 测序及数据分析：将鸡粪和土壤样品送生工生物工程（上海）股份有限公司进行16S rDNA 高通量测序，鸡粪细菌的通量引物序列为338F（5′-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3′）和806r（5′-GGACTAC HVGGGTWTCTAAT-3′），土壤细菌的通量所用引物为515f（GTGCCAGCMGCCGCGGTAA）和806r（GGACTA CHVGGGTWTCTAAT）。

微生物测序指数等的分析：Illumina MiseqTM得到的原始图像数据文件经CASAVA 碱基识别（Base calling）分析转化为原始测序序列（Sequenced reads，文中简写为Sequence）。将所有样本序列按照序列间的距离进行聚类，后根据序列之间的相似性将序列分成不同的操作分类单元（OTU）。通常在97%的相似水平下对OTU 进行生物信息统计分析。在OTU 聚类结果的基础上，获取OTU 聚类中的代表性序列，选择丰度最高的序列作为OTU 的代表性序列。细菌群落各多样性指数算法如下：

式中：Sobs为实际观测到的OTU 数；ni为第i个OTU 包含的序列数；N为所有个体数目，此处为序列总数。

式中：Chao1 为估计的OTU 数；Sobs为实际观测到的OTU 数；n1为只含有一条序列的OTU 数目；n2为只含有两条序列的OTU数目。

式中：Sobs为实际观测到的OTU 数；ni为第i个OTU 包含的序列数；N为所有个体数目，此处为序列总数。

1.3 重金属污染评价

本研究运用单因子指数法和内梅罗综合污染指数法[19]对鸡粪和土壤中重金属含量进行污染评价。

1.4 数据处理

使用SAS进行数据的方差比较，采用LSD 法进行差异显著性检验。利用R对物种分类学统计结果进行作图；利用R的gplots package 作物种丰度热图。鸡粪和土壤中微生物群落组成与土壤理化性质、重金属之间的Pearson 相关性分析采用SPSS 13.0 计算。图表中数据均为相同处理的平均值。

2 结果与讨论

2.1 鸡粪及养鸡场周边土壤中重金属含量

2.1.1 鸡粪中重金属含量

宁夏蛋鸡养殖场鸡粪中Cu、Cd、Cr、Pb、Hg 和As含量都较低（表3），其平均值分别比全国鸡粪平均值[7]低67.06%、86.00%、90.13%、93.23%、88.24% 和26.83%；而Zn 含量比全国鸡粪平均值高28.74%。参考我国有机肥料中重金属限量标准[20]和德国有机肥料中重金属限量标准[21]，Zn含量超过德国有机肥料中重金属限量标准6.94%，其他6种重金属则都未超标。Zn 可以提高畜禽生殖能力，增强免疫力，调节食欲，加快畜禽生长[22]；所以蛋鸡饲料中Zn 是最常用的添加剂之一。Zn 是生物必需的营养元素，当土壤中的Zn 供给不足时，农作物及畜产品的产量和质量都会受到影响，而我国北方石灰性土壤Zn 含量偏低[23]，所以施用鸡粪可能有助于提升农产品Zn 含量，从而在一定程度上解决缺Zn 问题。但长期施用高含量Zn鸡粪是否会导致土壤Zn 污染，从而进入食物链影响人体健康还需要继续监测。

2.1.2 不同养殖期鸡粪中重金属差异

随着养殖时间的推移，鸡粪中Cu、Cd 和As 含量均先减少后增加（图1），但As 增幅较Cu 和Cd 更大，终产期鸡粪As 含量居全养殖期之首。Zn 和Cr 则呈减少-增加-减少变化，但Zn含量除了育成期外，其他4 个养殖期含量差异均未达到显著水平；Cr 含量在整个产蛋期差异很小，与育雏期和育成期均呈显著差异。育雏期Cu、Zn、Cd 和Hg 含量在全养殖期都相对最高，尤其是Hg 含量比其他4 个时期的平均值高142.05%。这是由于雏鸡生长发育迅速，代谢旺盛，但消化器官容积小，消化能力弱，且该时期饲料中常含有石灰矿石粉、多种维生素和多种微量元素及载体[24]，所以雏鸡重金属排出体外的量较其他时期大。Hg 能起到杀菌作用，但对动物的毒性很大，家禽对其非常敏感，中毒后的雏禽表现为消瘦、厌食、生长发育受阻[22]。据检测，鸡饲料的主要原料玉米、麸皮、豆粕、花生粕、棉籽粕、DDGS 和微量元素预混料中Hg 的检出率均为100%[25]。因此，要特别注意饲料原料中Hg 元素的污染超标情况，尤其是育雏期。育成期鸡粪Cu、Zn、Cr、Pb 和As 含量均最低。育成鸡食欲旺盛，生长迅速，消化机能逐渐健全，采食量与日俱增，此时日粮中粗蛋白质含量较育雏期低，饲料一般为浓缩料加入粉碎的玉米和麸皮[24]，故该时期鸡粪中的重金属含量最低。

表3 鸡粪中重金属含量Table 3 Heavy metal contents of poultry manure

2.1.3 鸡粪中重金属污染评价

在鸡粪重金属单项污染指数中，Zn 的单项污染指数最高（表4），除育成期处在安全水平外其他4 个时期Zn均属于轻度污染；Hg和Cd的单项污染指数均低于0.10；Pb 和Cr 也较低。整个养殖期鸡粪重金属单项污染指数平均值顺序为Zn＞Cu＞As＞Cr＞Pb＞Cd＞Hg，除Zn 外其他重金属含量在整个养殖期单项污染指数均小于0.70，属于未污染水平。不同养殖期鸡粪中各重金属综合污染指数顺序为P4＞P1≈P3＞P5＞P2，除育成期属于安全水平外，其他4 个时期均属于警戒限水平；高产期鸡粪重金属综合污染指数最高。可以看出，养殖户在产蛋高峰期为了保证产蛋量给鸡食用的饲料或药品中含有较高的重金属。

2.1.4 养鸡场周边土壤重金属含量及污染评价

分别将距离养鸡场20、50、100、200 m和300 m的土样依次编号为DP1、DP2、DP3、DP4和DP5，CK 为距离所有养殖场约5 km 处荒地土壤，AP 为施用了鸡粪的18 块菜地土壤。由图2 可知，对照土壤CK 中Cu、Zn和As含量最低，与其他土壤呈显著性差异；对照土壤Pb和Hg含量也较低。距养鸡场较近的土壤中Cu、Zn、Cr、Pb、Hg 和As 含量比相对较远的土壤低，这说明养鸡场的存在对周边土壤这5 种重金属含量并无影响，但Cd含量则表现出离养殖场越远含量越低，是否与养殖场的存在有关还有待进一步验证。施用鸡粪的土壤Pb 含量最高，但其他6 种重金属含量与养殖场周边土壤平均值差异很小。依据《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618—2018）[26]，所有土壤各重金属含量均未超标。茹淑华等[4]指出与施化肥处理相比，连续7 a 施用鸡粪的处理土壤Cu、Zn 和Cr 含量显著增加；连续7 a 施用高量鸡粪的处理小麦籽粒Zn 和Cd 含量显著增加。本研究中养殖场周边土壤和施用了鸡粪的土壤Cu、Zn 含量均高于对照土壤，且鸡粪中Zn有超标现象，所以仍需谨慎施用。

表4 养鸡场粪污重金属污染指数Table 4 Pollution index of heavy metals of poultry manure at different breeding periods

图1 不同养殖期鸡粪重金属变化情况Figure 1 Heavy metal content of poultry manure at different breeding periods

图2 养鸡场周边土壤重金属含量Figure 2 Heavy metal contents of soil around poultry farms

养殖场土壤Hg 和Cd 的单项污染指数均小于0.10（表5），其次为Zn、Cr 和Cu，距离养鸡场200 m 处土壤As 单因子污染指数大于1.0，属于轻度污染，其他土壤中As 单项污染指数也较其他重金属大，但都属于无污染等级。整体来讲，养殖场周边土壤各重金属单项污染指数由小到大的顺序为Hg＜Cd＜Zn＜Cr＜Cu＜Pb＜As。各土壤重金属的综合污染指数均小于0.30，都为安全水平，其中距离养鸡场200 m的表层土壤综合污染指数略大，其次是距离养鸡场300 m 的土壤；不同土壤综合污染指数间并无显著差异。说明养殖场存在10 a以内并不影响周边土壤重金属含量，施用鸡粪对土壤重金属综合污染指数的影响也不显著。

2.2 鸡粪及周边土壤细菌群落相对丰度分析

2.2.1 不同养殖期鸡粪细菌群落相对丰度分析

从门水平来计算鸡粪中不同细菌相对丰度（图3a）。整体来讲，鸡粪中优势菌门种类较少，Firmicutes 相对丰度最大，平均高达50.58%，其中育成期最高，占总量的70.96%，而育雏期最低，只占总量的21.51%；从育成期到终产期Firmicutes 丰度逐渐降低。其次为Proteobacteria，平均丰度为30.46%（育雏期最高，占该时期总量的54.03%）；Bacteroidetes丰度列第3（平均为11.33 %），整个养殖期这3 类平均占细菌丰度总量的92.37%，其他还有少量的Actinobacteria、Verrucomicrobia 和Planctomycetes 等。育雏期和终产期细菌门类相对较丰富。

2.2.2 养鸡场周边土壤细菌群落相对丰度分析

与鸡粪细菌门种类相比，土壤细菌优势菌门种类更丰富（图3b）。土壤中Proteobacteria相对丰度最高，平均为36.62%；其次是Bacteroidetes和Actinobacteria，各 占 比 约15%，而Acidobacteria、Planctomycetes、Gemmatimonadetes 和Firmicutes 平均丰度分别为7.33%、4.12%、2.72%和2.22%。对照、距养殖场不同距离、施用了鸡粪的土壤中各优势菌门丰度虽然各不相同，但整体并无显著差异。施用了鸡粪的土壤Firmicutes 和Gemmatimonadetes 相对丰度比其他土壤高，而Actinobacteria 丰度相对略低，说明施用鸡粪后土壤细菌在门水平上数量发生变化，但变幅并不显著。

2.3 鸡粪及周边土壤细菌群落结构组成分析

通过高通量测序，在不同养殖期鸡粪中共检测到548个属的细菌，对属水平的细菌群落数量在前30的属进行热图分析（图4a）。鸡粪中优势属主要有Lactobacillus、Ignatzschineria、Escherichia/Shigella、Enterococcus、Psychrobacter和Erysipelothrix，这几种优势菌属是家畜肠道内常见菌属[27]。育雏期Escherichia/Shigella和Ignatzschineria所占比例最大，分别为17.56%和16.88%，显著高于其他时期，而Enterococcus、Psychrobacter和Erysipelothrix数量明显少于其他时期，Escherichia/Shigella可引起人腹泻或食物中毒，Ignatzschineria是与苍蝇有关的细菌，该时期雏鸡养殖时间短、消化系统不完善，免疫能力也较差，故鸡粪中有大量致病菌存在[28]。育成期乳杆菌属Lactobacillus数量显著高于其他时期，Lactobacillus具有维护机体健康和调节免疫功能的作用，可能是由于该养殖期鸡粪中重金属普遍较低，故鸡的健康状况良好，免疫能力也较强；该养殖期Ignatzschineria数量很少。终产期Psychrobacter、Erysipelothrix和Bacteroides数量少于初产期和高产期。

选取土壤细菌中数量居前30 位的属进行热图分析（图4b）。养鸡场周边土壤中Salinimicrobium、Rhodoligotrophos、Nitriliruptor、Thioprofundum、Aliifodinibius、Sphingomonas、Halomonas、Gp10、Gp6 和Gemmatimonas数量普遍较多。因养鸡场周边土壤取自旁边排水沟，整体土壤盐碱化程度较严重，所以Salinimicrobium、Rhodoligotrophos、Nitriliruptor、Thioprofundum、Aliifodinibius、Sphingomonas、Halomonas这些耐盐碱属的数量都较多，Gp10、Gp6 属于Acidobacteria中的优势亚属，是土壤中的常见属[29]。在施用了鸡粪的蔬菜地中优势属为Gemmatimonas、Sphingomonas、Gp6、Lysobacter、Massilia、Gp4 和Pedobacter，其中Sphingomonas和Massilia在环境保护及工业生产方面具有巨大的应用潜力，可以有效降解多环芳烃（PAHs）及六六六（HCH）异构体等，但也都是致病菌，能够引起植物根部或动物伤口感染[30]，而Lysobacter对植物病原真菌及卵菌具有广谱的抗菌活性[31]，这也说明施用鸡粪在增加降解有机污染物菌属的同时，也会有带入致病菌的危险。虽然鸡粪呈弱碱性，但当地土壤pH 普遍在8.0～8.5，所以施用鸡粪后土壤pH 会略有降低，适合盐碱化条件下生长的优势菌属数量会减少。李晓华[27]指出未施粪肥土壤中Firmicutes的比例显著低于粪肥还田土壤，细菌群落组成在粪污与土壤样品中的差异极大，但粪肥还田土壤中保留了部分粪污中细菌群落结构的特征，结论与本研究相似。

表5 养鸡场周边土壤重金属污染指数Table 5 Pollution index of heavy metals of soils around poultry farms

图3 不同养殖期鸡粪和周边土壤中门水平优势细菌相对丰度Figure 3 Relative abundances of dominant bacteria at phylum level at different periods of menure and soil

图4 鸡粪及周边土壤中属水平优势细菌相对丰度Figure 4 The relative percentages of the bacterial genus in manure and soil

2.4 鸡粪及周边土壤细菌群落与其理化性质及重金属的相关性分析

2.4.1 鸡粪细菌群落与其理化性质及重金属的相关性分析

从鸡粪的基本理化性状、重金属与其细菌群落多样性及优势菌门丰度的相关性来看（表6），鸡粪中 细 菌 群 落OTU、Shannon、Chao1、Actinobacteria、Acidobacteria、 Planctomycetes、 Gemmatimonadetes、Candidatus Saccharibacteria 与pH 值均呈极显著正相关，但Simpson 与pH 呈显著负相关。细菌群落Shannon、Bacteroidetes 与EC 呈显著负相关，Simpson与EC 呈极显著正相关。研究区鸡粪EC 为25.27 mS·cm-1，盐分含量较高，所以对群落多样性有抑制作用，但对均匀度有促进作用。只有Bacteroidetes 与有机质呈极显著负相关，其他优势菌门、多样性指数与有机质含量均无相关性；全N与细菌群落多样性和各门类均不相关；Shannon 和Candidatus Saccharibacteria与全P 呈显著正相关，Spirochaetes 与全P 呈显著负相关；细菌多样性和多数主要门类与全K均呈极显著正相关关系（除Proteobacteria 与全K 呈显著负相关外），说明细菌群落在这个全K 水平条件下适合生长和繁殖。

不同重金属与鸡粪细菌群落相关性不同。除Sequence 与Zn、Shannon 与Hg 呈显著和极显著负相关、Sequence 与As、Simpson 与Hg 呈显著和极显著正相关外，其他细菌多样性指数与各重金属含量相关性均未达到显著水平。Firmicutes 与Cu 和Zn、Bacteroidetes 与Hg呈极显著和显著负相关，这也进一步解释了育雏期Cu、Zn 含量高，但其Firmicutes 相对丰度很低，而育成期Cu、Zn 含量较低，但其Firmicutes相对丰度较高的现象。Firmicutes 虽有耐重金属的特性[32]，但由于鸡粪中Cu 和Zn 含量过高，致使Firmicutes 生长受到抑制。鸡粪中Bacteroidetes、Verrucomicrobia 与Cu、Proteobacteria、Actinobacteria、Verrucomicrobia 、Acidobacteria 、Spirochaetes 、Gemmatimonadetes与Zn、Bacteroidetes、Verrucomicrobia与Cd、Firmicutes、Proteobacteria 与Cr、Proteobacteria与As 均达极显著或显著正相关。整体而言，在鸡粪基本理化性质中，pH 和全K 对细菌群落多样性和优势菌门有显著的促进作用，重金属中Zn的影响较大，全N 和Pb 含量对鸡粪细菌群落无影响。研究区鸡粪pH 平均值为7.26，呈微碱性，适合大多数微生物的生长和繁殖。K 是微生物生长所必需的营养素，鸡粪全K 含量平均为24.93 g·kg-1，显著高于猪粪和牛粪[33]。刘殿锋[34]指出富K 生境中细菌OTU 和克隆数量都显著高于低K 生境，K 能够显著提高细菌的组成和多样性。鸡粪中Zn 含量相对最高，所以对细菌群落组成和多样性均有显著影响。鸡粪中Proteobacteria、Actinobacteria 和Gemmatimonadetes 3 类 菌 门 可 适 应重金属污染环境，并可能可以通过自身代谢降低重金属的毒性[35]。

表6 鸡粪细菌群落特征与其理化性质、重金属含量的相关性Table 6 Correlations between bacterial community and physichemical properties，heavy metal contents of poultry manure

2.4.2 养鸡场周边土壤细菌群落与其理化性质及重金属的相关性分析

在养鸡场周边土壤基本理化性质中有机质对细菌优势菌门丰度影响最大（表7），pH、EC 和全N 对细菌群落影响较小，全P 和全K 几乎无影响。土壤细菌群 落Sequence、Firmicutes 与pH、Planctomycetes、Chloroflexi 与EC、Planctomycetes、Gemmatimonadetes、Chloroflexi 与 有 机 质、Gemmatimonadetes 与 全N、Actinobacteria 与全K 均达极显著或显著正相关；Bacteroidetes 与pH、Simpson、Firmicutes 与 有 机 质、Simpson与全氮之间呈显著负相关。除土壤pH外，土壤有机质也是影响细菌群落结构的主要因素，该结论与黄健等[36]研究结论相似。

土壤重金属中Cu 和Zn 对微生物多样性和优势菌门普遍具有显著影响，Pb 和As 影响较小，而Cd、Cr、Hg 对细菌群落影响甚微。除Simpson、Firmicutes和Cu、Zn 呈负相关关系外，细菌群落多样性指数、大部分主要优势菌门与Cu 和Zn 均呈极显著或显著正相关；其他重金属中除Verrucomicrobia 与Cd、Firmicutes 与 As、Deinococcus - Thermus 与 Cr、Gemmatimonadetes 与Pb、Proteobacteria 与Hg 间呈显著或极显著正相关或负相关外，与各多样性指数、主要门类均无相关性。Jiang等[37]发现影响耐Cu植物根际土壤细菌群落的最重要的环境因素是土壤pH而不是Cu 浓度，而本研究中Cu 对土壤细菌群落的影响明显大于pH，这可能与不同生境微生物对重金属的适应性和选择性有关。Du 等[38]指出重金属Zn、Cd 和Cr对沉积物微生物多样性没有影响，但由于本研究土壤中Zn 含量较高，已对微生物群落多样性和分布产生显著影响，但Cd 和Cr 含量很低，所以对细菌群落多样性没有影响。

李晓华[27]研究指出，理化性质差异仅对畜禽粪便和土壤耐药菌的组成和分布具有显著影响，本研究与该结论不完全一致，鸡粪理化性质对优势菌门的组成、多样性和分布均有影响，但土壤理化性质对其优势菌门的组成和分布具有显著影响。整体来讲，鸡粪理化性质与细菌群落多样性和组成的相关性高于重金属，而养殖场周边土壤中Cu 和Zn 含量对细菌群落的影响均大于土壤理化性质。理化性质中鸡粪pH、全K对其细菌群落结构和多样性的影响最大；重金属中土壤Cu和Zn对其细菌群落结构和多样性的影响最大。

表7 养鸡场周边土壤细菌群落特征与其理化性质、重金属的相关性Table 7 Correlations between bacterial community and physichemical properties，heavy metal contents of soil around poultry farms

3 结论

（1）宁夏蛋鸡养殖场鸡粪中Zn 含量高出全国平均值26.83%，其他重金属含量都显著低于全国平均值。育成期鸡粪重金属含量普遍最低，其综合污染指数属安全水平，其他4 个时期均处于警戒限水平。土壤重金属并非离养鸡场越近含量越高；养鸡场周边土壤和施用了鸡粪的土壤重金属含量均在安全范围内，但其土壤Cu 和Zn 含量均高于对照土壤，所以仍需谨慎施用。

（2）鸡粪优势菌门种类较少，Firmicutes 相对丰度最大，其次为Proteobacteria 和Bacteroidetes，育成期Firmicutes 丰度最高。养殖场周边土壤中细菌优势菌门种类更多，主要是Proteobacteria、Bacteroidetes 和Actinobacteria。对照、距养殖场不同距离、施用了鸡粪的土壤中各优势菌门丰度虽各不相同，但整体上并无显著差异。

（3）鸡粪细菌优势属主要有Lactobacillus、Ignatzschineria、Escherichia/Shigella、Enterococcus、Psychrobacter和Erysipelothrix。养鸡场周边土壤中Salinimicrobium、Rhodoligotrophos、Nitriliruptor、Thioprofundum、Aliifodinibius、Sphingomonas等数量普遍较多。

（4）鸡粪基本理化性质中pH 和全K 对细菌群落多样性和优势菌门的影响最大；重金属中Zn 的影响较大。养殖场周边土壤基本理化性质中有机质对细菌优势菌门丰度影响最大；重金属中Cu 和Zn 对土壤细菌多样性和优势菌门普遍具有显著影响。