《表4 各硫处理硫氧化细菌差异(OUT,%)》

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《镉污染中性土壤伴矿景天修复的硫强化及其微生物效应》

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注：nd表示未检出。

硫磺是一种中性化学物质，它能以较低的成本有效地降低土壤p H[25]。土壤中硫磺的氧化反应主要是由包括硫杆菌在内的各种微生物介导的[26-28]。由图3可以看出，150 d硫磺处理（360 g/m2）土壤中的变形菌门（Proteocbacteria）比较丰富（46%），同时在变形菌门下检测到多种硫代谢相关的细菌（表4）。其中硫氧化菌属（Sulfurifustis sp.）属于嗜酸性氧化亚铁硫杆菌目（Acidiferrobacterales）。有研究表明该菌在生长过程中可以氧化单质硫和硫代硫酸盐获得电子，并且其最佳生长温度范围为42～45℃，但是最佳土壤p H为6.8～8.2[29]。因此，虽然硫磺处理为其提供了充足底物，但是150 d时的低p H可能抑制了该菌属微生物的生长，从而导致硫磺处理土壤中Sulfurifustis sp.数目要低于无硫磺处理。另外，硫单胞菌属（Thiomonas sp.）是可以将硫磺和硫代硫酸盐氧化为硫酸以获得电子进行化学无机营养生长的微生物，并且其要求土壤p H为2.7～6.8，温度为35～50℃，但最佳土壤p H为4左右[30-31]，这就使得该菌在150 d硫磺处理（360 g/m2）土壤中含量要显著高于自然土壤（NS）和对照处理土壤，分别是两者的1 107倍和107倍。这可能主要是因为硫磺处理土壤p H为4.47，为微生物提供了一个强酸性和底物充足的生长环境。同样的原因导致可以氧化硫代硫酸盐为硫酸并且在土壤p H为2的条件下也能生长的罗丹诺杆菌属（Rhodanobacter sp.）[32-33]出现相同的变化趋势，即其含量在150 d硫磺处理土壤中要显著高于无硫磺处理，分别是自然土壤和对照处理土壤的153倍和44倍。这两种菌通过自身代谢加速了硫肥的氧化，降低了土壤p H，提高了土壤中镉的生物有效性，进而间接地促进了伴矿景天对镉的吸收。同时，硫肥氧化过程为这两种硫代谢菌提供了充足的底物和适宜的酸性条件，有利于菌的代谢和繁殖。以上结果说明，向土壤中添加硫磺不仅可以通过改变土壤理化性质，还可通过调节土壤中与硫代谢相关的功能微生物，提高土壤镉生物有效性，从而强化植物吸取重金属镉。