中量元素硫对作物的作用和含硫化肥

    硫的元素符号是S。按照当前的分类方法，它属于中量元素。硫存在于蛋白质、维生素和激素中，它是植物结构组分元素。　　

一、植物对硫的吸收和转运　　

植物根系主要以硫酸根阴离子形态从土壤中吸收硫，它主要通过质流，极少数通过扩散（有时可忽略不计）到达植物根部。植物叶片也可以直接从大气中吸收少量二氧化硫气体。不同作物需硫量不同，许多十字花科作物，如芸薹属的甘蓝、油菜、芥菜等，萝卜属的萝卜，和百合科葱属（有人将其归入石蒜科，甚至另立为葱科）的葱、蒜、洋葱、韭菜等需硫量最大。一般认为硫酸根通过原生质膜和液泡膜都是主动运转过程。吸收的硫酸根大部分于液泡中。钼酸根、硒酸根等阴离子与硫酸根阴离子竞争吸收位点，可抑制硫酸根的吸收。通过气孔进入植物叶片的二氧化硫气体分子遇水转变为亚硫酸根阴离子，继而氧化成硫酸根阴离子，被输送到植物体各个部位，但当空气中二氧化硫气体浓度过高时植物可能受到伤害，大气中二氧化硫临界浓度约为0.5-0.7毫克/立方米。硫酸根阴离子是硫在植物体内运输的主要形态，根系吸收的硫酸根阴离子随蒸腾流通过木质部向植物地上部转移，另外有机硫如含硫氨基酸、硫铵素和谷胱甘肽等形态的硫也可以被运输。在高等植物中，硫向下运输的能力较差。在缺硫情况下，老叶中的硫不向幼叶转移，表现出幼叶发黄。　　

(图：油菜缺硫植株明显矮小，叶和花序色淡。节间较短，生育期延迟，花小而少，下部叶片仍保持绿色)

　　

二、硫的重要生理功能　　

硫不是叶绿素的成分，但影响叶绿素的合成，这可能是由于叶绿体内的蛋白质含硫所致。大部分蛋白质中都有含硫氨基酸。硫对蛋白质的结构和功能也很重要。二硫键可以共价交叉联结两个多肽链或一个多肽链的两端，使多肽结构稳定。　　

谷胱苷肽是含有谷氨酰基、半胱氨酰基和甘氨酸的三肽链。两个谷胱苷肽分子的硫氢基相结合形成二硫键。谷胱苷肽水溶性高，在植物代谢过程中起重要作用。　　

铁氧还蛋白是一种含硫基化合物，参与亚硝酸还原、硫酸盐还原、分子态氮的固定、氨的同化以及光合作用等过程。在无机养分转化为有机物的过程中都有铁氧还蛋白参与。　　

另外，参与三羧酸循环促进有氧呼吸，还可形成脂肪酸，参与脂肪代谢过程的辅酶A，维生素B1（硫胺素焦磷酸）和生物素（维生素H）中也含硫。　　

洋葱、大蒜、芥菜的特殊气味主要与以硫为结构成分的硫代异氰酸盐和亚砜等挥发性化合物有关。　　

三、植物缺硫症状　　

缺硫植物生长受阻，尤其是营养生长，症状类似缺氮。植株矮小，分枝、分蘖减少，全株体色褪淡，呈浅绿色或黄绿色。叶片失绿或黄化，褪绿均匀，幼叶较老叶明显，叶小而薄，向上卷曲，变硬，易碎，脱落提早。茎生长受阻，株矮、僵直。梢木栓化。生长期延迟。缺硫症状常表现在幼嫩部位，这是因为植物体内硫的移动性较小，不易被再利用。不同作物缺硫症状有所差异。　　

(图：番茄（西红柿）缺硫叶脉间黄化，叶柄和茎变红，节间缩短，叶片变小)

　　

禾谷类作物植株直立，分蘖少，茎瘦，幼叶淡绿色或黄绿色。水稻插秧后返青延迟，全株显著黄化，新老叶无显著区别（与缺氮相似），不分蘖，叶尖有水渍状圆形褐斑，随后焦枯，根系暗褐色，白根少。大麦幼叶失绿较老叶明显，严重时叶片出现褐色斑点。　　

(图：玉米缺硫植株矮小、茎瘦，幼叶淡绿色或黄绿色。)

(图：水稻缺硫插秧后返青延迟，全株显著黄化，新老叶无显著区别（与缺氮相似），不分蘖，叶尖有水渍状圆形褐斑，随后焦枯，根系暗褐色，白根少)

(图：小麦缺硫禾植株直立，分蘖少，茎瘦，幼叶呈均匀的叶脉间失绿，老叶保持绿色)

　　

卷心菜、油菜等十字花科作物缺硫时最初会在叶片背面出现淡红色。卷心菜随着缺硫加剧，叶片正反面都发红发紫、杯状叶反折过来，叶片正面凹凸不平。油菜幼叶淡绿色，逐渐出现紫红色斑块，叶缘向上卷曲成杯状，茎杆细矮并趋向木质化，花、荚色淡，角果尖端干瘪。　　

(图：圆白菜缺硫初期在叶片背面出现淡红色，随着缺硫加剧，叶片正反面都发红发紫、杯状叶反折过来，叶片正面凹凸不平)

(图：莴苣缺硫叶片均匀黄化。叶片变小、变厚、变硬。植株矮小)

(图：油菜缺硫幼叶淡绿色，逐渐出现紫红色斑块，叶缘向上卷曲成杯状，茎杆细矮并趋向木质化，花、荚色淡，角果尖端干瘪)

　　

大豆生育前期新叶失绿，后期老叶黄化，出现棕色斑点。根细长，植株瘦弱，根瘤发育不良。　　

(图：大豆缺硫生育前期新叶失绿，后期老叶黄化，出现棕色斑点。根细长，植株瘦弱，根瘤发育不良。)

　　

烟草整个植株呈淡绿色，老叶焦枯，叶尖向下卷曲，叶面出现突起泡点。　　

(图：烟草对缺硫表现敏感，缺硫使整个植株呈淡绿色，老叶焦枯，叶尖向下卷曲，叶面出现突起泡点)

　　

马铃薯植株黄化，生长缓慢，但叶片并不提早干枯脱落，严重时叶片出现褐色斑块。　　

(图：马铃薯植株黄化，生长缓慢，但叶片并不提早干枯脱落，严重时叶片出现褐色斑块)

　　

茶树幼苗发黄，称“茶黄”，叶片质地变硬。　　

果树新生叶失绿黄化，严重时枯梢，果实小而畸形，色淡、皮厚、汁少。柑橘类还出现汁囊胶质化，桔瓣硬化。　　

(图：柑橘缺硫症状：新叶比老叶黄得多，与缺氮黄化相似，叶脉更黄。)

(图：香蕉缺硫缺硫叶片中脉色淡（圣卢西亚Windward岛香蕉研究项目，J.H.L.Messing）)

敏感作物为十字花科如油菜等，其次为豆科、烟草和棉花。禾本科需硫较少。　　

作物缺硫的一般症状为整个植株褪淡、黄化、色泽均匀，极易与缺氮症状混淆。但大多数作物缺硫，新叶比老叶重，不易枯干，发育延迟。而缺氮则老叶比新叶重，容易干枯、早熟。　　

四、硫在大气、土壤、植物间的循环　　

硫在自然界中以单质硫、硫化物、硫酸盐以及与碳和氢结合的有机态存在。其丰度列为第13位。少量硫以气态氧化物或硫化氢（H2S）气体形式在火山、热液和有机质分解的生物活动以及沼泽化过程中和从其它来源释放出来，H2S也是天然气田的污染物质。在人类工业活动以后，燃烧煤炭、原油和其它含硫物质使二氧化硫（SO2）排入大气，其中许多又被雨水带回大地。浓度高时形成酸雨。这是人为活动造成的来源。　　

土壤中硫以有机和无机多种形态存在，呈多种氧化态，从硫酸的+6价到硫化物的-2价态，并可有固、液、气三种形态。硫在大气圈、生物圈和土壤圈的循环比较复杂，与氮循环有共同点。大多数土壤中的硫存在于有机物、土壤溶液中和吸附于土壤复合体上。硫是蛋白质成分，蛋白质返回土壤转化为腐殖质后，大部分硫仍保持为有机结合态。　　

土壤无机硫包括易溶硫酸盐、吸附态硫酸盐、与碳酸钙共沉淀的难溶硫酸盐和还原态无机硫化合物。土壤粘粒和有机质不吸引易溶硫酸盐，所以它留存于土壤溶液中，并随水运动，很易淋失，这就是表土通常含硫低的原因。大多数农业土壤表层中，大部分硫以有机态存在，占土壤全硫的90%以上。　　

五、市场上主要的含硫化肥　　

长期以来很少有人提到硫肥。这可能有两个原因。一是工业活动以前，植物养分都是自然循环的，在那种条件下土壤中硫是充足的。植物养分不足是工业活动造成的，而施用化肥又是工业活动的产物。工业活动的能源一大部分来自煤炭和原油，它们燃烧后会放出含硫的气体，随降雨落回地面，这样就给土壤施进了硫肥。二是硫是其它化肥的伴随物。最早使用的氮肥之一是硫酸铵，我国解放前和解放初期称之为“肥田粉”，人们将其作为氮肥使用，其实也同时施用了硫肥。再如作为磷肥的过磷酸钙，作为钾肥的硫酸钾，作为碱性土壤改良剂的石膏，既硫酸钙，用量都较大。因而补充大量的硫。随着工业污染的治理和化肥品种的改变，硫肥将会逐渐提到日程上来。单质硫是一种产酸的肥料，在我国使用不多，当施入土壤后就被土壤微生物氧化为硫酸，因此它常用作碱性土壤改良剂。