硫肥的作物，爱荷华州三种土壤中玉米对硫肥的反应有哪些

文|笑史云烟

编辑|笑史云烟

«——【·前言·】——»

爱荷华州最近记录了使用硫肥料增加玉米产量，但反应并不一致。本研究的目的是评估幼年玉米对以硫酸铵、硫代硫酸铵和硫强化磷酸一铵形式施用的硫的反应。

从爱荷华州被侵蚀的山坡上采集，将玉米幼苗种植在盆中，置于气候受控的室内在21天后收获。当硫酸铵施用于Clarion壤土时，以及当任何来源的硫施用于马斯卡廷粉砂壤土时，肥料硫增加了玉米芽干物质。

硫肥对粉砂壤土玉米芽干物质积累没有影响，整株植物的硫浓度普遍高于所有硫源对照。硫的农艺效率在麝香葡萄土壤中最高，与硫来源或施用量无关。爱荷华州玉米的早季生长可能受益于硫肥的施用，但这种反应可能因地而异。

«——【·爱荷华州三种土壤的介绍·】——»

硫是一种常量营养素，是作物最佳生长和产量所必需的。

与氮和磷不同，硫在中西部上游的大部分地区尚未得到广泛研究，因为很少记录硫缺乏，响应点通常具有质地粗糙的土壤，有机质含量相对较低，这表明有机硫矿化在向作物提供硫的土壤供应中起着重要作用。

在最佳土壤温度和水分条件下，曾有人表明大量的硫酸盐会在短时间内矿化，然而，当早春土壤寒冷时，这在中西部上游的生产区很常见，尤其是在保护性耕作下，硫矿化将减少，植物可利用的硫酸盐水平将降低。

此外在土壤侵蚀问题严重或作物残茬被用作生物能源原料的地区，表层土壤中有机质水平的下降会导致可用硫库的减少。在这些情况下，产量下降的可能性对硫肥的反应更大。

缺硫频率的增加及其严重程度也与作物产量的增加有关，这对土壤中的有效硫提出了更大的需求。大气中二氧化硫排放量的减少由于加拿大更严格的清洁空气法规。

在过去几十年中减少了硫沉积并增加了作物缺硫的可能性。

最近，已经记录了对硫肥料的积极产量反应在爱荷华州和中西部上游的其他地区，但与过去一样，反应并不一致。在玉米田中检测硫缺乏可能是一个问题，因为症状并不总是很明显，而且在生长季节检测和纠正可能代价高昂。

如果要施用硫肥，选择硫源是种植者面临的一项管理决策。很少有研究直接比较可用于生育计划的各种硫来源。在已报道的比较中，元素硫撒播产生的玉米产量与硫酸盐源撒播的玉米产量没有差异。

本研究的目的是了解在受控条件下早季玉米生长对硫肥的反应。本研究的具体目标，是确定幼年玉米对从爱荷华州三个不同地区的玉米产区收集的土壤中施用的硫的反应。

在生长21天后，测量地上部和根部玉米芽干物质总积累量、根部与地上部的比率和硫吸收，以比较每种土壤中硫肥料来源和施肥量的影响。

«——【·三种土壤中玉米对硫肥反应的实验材料和方法·】——»

1.土壤特性

在通常种植玉米的爱荷华州的三个田地采集了0至15厘米深度的土壤，第一个地点位于爱荷华州中部。土壤被归类为Clarion壤土。第二个位置位于爱荷华州东北部，土壤被归类为淤泥壤土（细粉质、混合、超活性、中等典型）。

第三个位置位于爱荷华州东南部斯科特县，土壤被归类为马斯卡廷粉砂壤土。在所有情况下，上一季作物都是大豆。采集后，将样品储存在4°C的田间潮湿条件下。

将每种土壤的子样品筛分至2毫米粒径，风干。并分析初始土壤化学性质根据内森和盖尔德曼发表的方法。土壤pH值在水中测定，土壤有机质在360°C下通过灼烧失重。

有效磷通过Bray提取，可交换的钾、钙和镁通过1.0氮醋酸铵提取，植物有效硫由磷酸一钙提取。通过电感耦合等离子体原子发射光谱。使用压力板技术在负33千帕张力下测量田间持水量含水量。

2.土壤S可用性

研究中使用了三种肥料硫源，包括颗粒硫酸铵、液体硫代硫酸铵，以及在制造过程中通过添加熔融硫生产的硫增强型磷酸一铵。

将每种硫肥料添加到每种土壤的子样本中，以提供0、2、34和45千克 。

将肥料施入土壤，将土壤和肥料充分混合。将硝酸铵和磷酸钠添加到每个处理中以确保提供等量的氮和磷。总氮用量为168公顷 ，总磷用量为19公顷 。处理足量的土壤以允许每个处理重复三次。

添加肥料后，将土壤在25°C下以田间持水量培养4周。孵育后，收集土壤子样本进行分析。与初始表征一样，植物可利用硫通过磷酸钙提取法测定，提取物通过发射光谱仪分析。

此外，土壤溶液中的植物有效硫用置换柱法在以前的研究中用于评估土壤磷供应。碳酸氢盐饱和交换树脂技术也被用于评估植物可利用的硫。溶液和提取物中的硫也通过发射光谱仪测定。

3.玉米植株生长和硫吸收

为了确定硫肥对玉米早期生长的影响并评估土壤类型和硫源之间的差异，启动了受控气候室试验。气温和光照条件与玉米植株在田间的经历相似。每个施肥量处理组合重复三次。

由于受控气候室的空间有限，进行了三个单独的实验，每次都生长一个完整的复制品。将两株预发芽玉米幼苗移植到3升的盆中，并放置在光照时间为12小时、昼夜温度为18°C的受控气候室中。

在整个实验过程中，土壤含水量保持在田间持水量的80%。21天后，在4叶生长阶段收获盆。将玉米根与土壤分离，并用去离子水从根部冲洗掉多余的土壤。

将芽和根生物量置于60°C的强制通风烘箱中48小时。测量了每次处理的枝条和根的总干物质产量和枝条养分吸收。然后使用这些数据比较硫源并确定硫源与土壤类型的相互作用是否发生。

«——【·最终实验的设计与数据分析·】——»

该模型包括土壤、硫源、硫率及其作为固定效应的相互作用，并作为随机效应进行复制。如果不同处理水平的观察值方差不同，则使用自由度校正来保留检验的类错误率。根据残差图，这些方差似乎并不相同。

1.结果与讨论

从爱荷华州的三个田地收集的土壤适合玉米生产。土壤pH值范围为6.4至7.0，土壤有机质含量范围为24至43千克， 土壤磷的可用性因地点而异，但根据爱荷华州的建议，所有值都被认为非常高。

三种土壤的初始磷酸钙可提取硫约为9mg千克 ,刚好低于被认为足以作物生产的10mg千克水平。然而，可提取的土壤硫酸盐与作物性能之间的不良关系已被普遍报道。

2.硫肥对有效硫的影响

提取的土壤硫量因提取方法和土壤而异，但通常随着硫施用量的增加而增加。硫源对三种方法提取的硫量没有影响，因此合并数据以评估施用率的影响。当不添加硫肥时，三种硫提取方法中的每一种都表明三种土壤具有相似的硫有效性。

当向三种土壤中的任何一种添加22或34千克硫 时，土壤溶液硫没有变化。然而，对于马斯卡廷粉砂壤土，添加45千克硫 并未增加溶液硫浓度。这些结果表明，施用肥料中的可溶性硫很少保留在土壤溶液中，大部分被吸附、固定或沉淀在这些土壤中。

因为硫的土壤供应主要是通过蒸腾流的质量流，土壤溶液中低浓度的硫会对到达根部的硫量产生负面影响。

用磷酸钙或交换树脂提取将捕获土壤溶液硫和部分吸附的硫和可溶性有机硫。当向三种土壤中的每一种土壤中添加22千克硫 时，磷酸钙可提取的硫增加。额外的硫肥只增加了Clarion壤土中可提取的磷酸钙硫。

一般来说，磷酸钙法给出了高度可变的结果。当不使用硫时，树脂法比磷酸钙法提取的硫略多。这表明作为氮肥施用于土壤的硝酸盐不会阻碍树脂捕获硫酸盐的能力。

在树脂的情况下，通过添加竞争性阴离子，硫酸盐很容易解吸。对于本研究中的所有三种土壤，树脂可交换硫随每次添加硫肥料的增加而增加。每次测量的重复之间的变化小于磷酸钙提取物的变化。

3.硫肥对地上部和根部生长的影响

为了比较玉米幼苗在三种土壤中施肥后的生长情况，测量了21天后地上部和根部玉米芽干物质的积累、根部与地上部的比例以及硫的吸收情况。数据统计分析表明土壤类型和施硫量对玉米生长以及下一节讨论的植物的硫营养影响最大。

在每种土壤类型中，当将硫酸铵施用于Clarion壤土以及将来自任何来源的硫肥施用于淤泥壤土时，硫肥的施用增加了地上干物质，施用硫肥对粉砂壤土中玉米芽干物质积累没有影响。

尽管田间条件下的根系增殖肯定会有所不同，但评估三种土壤中根系玉米芽干物质的相对变化可能是有用的。每种土壤类型的平均根系玉米芽干物质积累变化很大，除了一些例外，与施用的硫硫肥量或硫来源无关，根玉米芽干物质范围从0.94g植物 到2.79g植物，这是一个显着增加马斯卡廷土壤中的根干物质。

«——【·笔者观点·】——»

在这项受控气候室研究中，当植物生长在从中部、东北部和东南部被侵蚀的山坡收集的土壤中时，评估了幼年玉米对以硫酸铵、硫代硫酸铵或硫强化磷酸一铵形式施用的硫的反应。

为了比较玉米幼苗在三种土壤中施肥后的生长情况，测量了生长21天后地上部和根部玉米芽干物质的积累、根部与地上部的比例以及硫的吸收情况。

无论硫来源如何，植物可利用的硫通常随着三种土壤中硫施用量的增加而增加，尽管经过4周的培养后，肥料中的可溶性硫很少留在土壤溶液中。

在本研究中，对于所有三种土壤，树脂可交换硫随每次添加硫肥料的增加而增加。每次测量的重复之间的变化小于磷酸钙提取物的变化。因此，树脂交换法可能最适合估算这些和类似土壤中的植物有效硫。土壤类型和施硫量对玉米生长以及植物的硫营养影响最大。

在干物质生产的基础上，这些结果表明施硫肥对生长在马斯卡廷土壤中的玉米比在Clarion和Fayette土壤中更有益。整株植物的硫浓度普遍高于所有硫源的对照。

计算出的硫肥农艺效率和回收效率与硫源或施用量无关，表明在马斯卡廷粉砂壤土上施硫比在Clarion壤土或Fayette粉砂壤土上对玉米的早期生长更有效。

这项研究的结果表明，爱荷华州某些地区，尤其是该州东南部的玉米早季生长可能受益于硫肥的施用，但这种反应可能因地点而异。

«——【·参考文献·】——»

1.亚当斯，《土壤溶液：在植物根及其环境中》，弗吉尼亚大学出版社，1974年出版。

2.迪隆，《谷类作物的世界硫利用效率》，2019年出版。

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5.维拉加尔西亚，《硫酸铵与其他氮肥和硫肥在提高作物产量和减少环境影响方面的比较》，2011年出版。

6.马塔巴塔拜，《美国中西部和东北部的植物对硫的反应》，1986年出版。