全 文 ：收稿日期：!""#$"%$&# 接受日期：!""#$"#$!"
基金项目：中国科学院知识创新工程重要方向项目（’()*!$+,-%!%$.）；国家科技支撑计划（!""/012"30"4）；
中国科学院重大项目（5678&$9:$ ";$"4）；中科院农业项目（’<)*&$+,-= $ &3$"%）资助。
作者简介：危锋（&;4#—），男，陕西汉中人，博士研究生，主要从事土壤养分循环与平衡方面的研究。
! 通讯作者 >?@："!;$#4"&!.!!，A-BCD@：ECFGFHIJKLM@D)N *CN 长期施用氮、磷和有机肥对不同种植体系
土壤有效硫累积的影响
危 锋&，!，郝明德&!
（& 中国科学院水利部水土保持研究所，陕西杨凌 4&!&""；! 中国科学院研究生院，北京 &""".;）
摘要：以 !!年定位试验为基础，研究了长期施用氮、磷和有机肥（=OP）对不同种植体系土壤有效硫在剖面上分布
与累积状况。结果表明，在 /"—#" )B土层各处理出现第一个累积峰，累积峰值为粮饲轮作 .&Q.，玉米连作 !;Q!，小
麦连作 !4Q;，粮豆轮作 !3Q/，苜蓿连作 !%Q" BI R ’I；在 &%"—&#" )B土层各处理又出现有效硫的第二个累积峰，累积
峰值为粮饲轮作 %%Q4，粮豆轮作 %.Q&，小麦连作 %&Q"，玉米连作 .;Q4，苜蓿连作 ./Q3 BI R ’I。第二累积峰值均大于第
一累积峰值。"—!"" )B土层有效硫总累积量粮饲轮作高达 4%/Q. ’I R EB!，其次为玉米连作 /%"Q/，粮豆轮作为
/.#Q.，小麦连作为 /!!Q%，苜蓿连作最小为 334Q. ’I R EB!。长期施用磷肥和有机肥是有效硫在土壤中累积的主要因
素，有效硫在土壤剖面上有向深层迁移的趋势。不同作物对硫的吸收利用差异和不同种植方式对有效硫的累积与
分布产生影响。
关键词：长期试验；氮、磷和有机肥；种植体系；有效硫累积
中图分类号：6&3#Q# 文献标识码：1 文章编号：&""#$3"38（!"";）".$"/&.$"3
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E? XDYWC@L?< FX .&Q.，!;Q!，!4Q;，!3Q/ CHG !%Q" BI R ’I LHG?Y ZE? IYCDH-XFYCI? YFZCZDFH，BCD(? IYCDH-@?ILB? YFZCZDFH CHG C@XC@XC E? WC@L?< DH ZE? IYCDH-XFYCI? YFZCZDFH，IYCDH-@?ILB? YFZCZDFH，,E?CZ %%Q4，%.Q&，%&Q"，.;Q4 CHG ./Q3 BI R ’I，Y?E? C))LBL@C-
ZDFH FX CWCD@CM@? ZDFH，,E?CZ E? Y?-
CWCD@CM@? >E? Y?ECW? ?XX?)Z< FH C))LBL@CZDFH CHG GD<(: =",5)：@FHI-Z?YB ?*K?YDB?HZ；=，O CHG FYICHD) X?YZD@D(?Y；)YFKKDHI <+植物营养与肥料学报 !"";，&3（.）：/&.$/&4
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O@CHZ =LZYDZDFH CHG T?YZD@D(?Y 6)D?H)?
硫是植物必需的营养元素，需求量和磷相当［!］。
随着含硫少的高浓度复合肥的发展、有机肥的施用
减少，复种指数提高、农作物产量增加，硫的携出量
增加、归还量减少，导致土壤含硫量下降［"#$］。据估
计，到 "%!" 年世界农业缺硫量每年达 !!%% 万 &［’］。
土壤缺硫不但导致作物减产，而且农产品品质下
降［"］。许多研究表明，施硫肥对多种作物具有增加
产量、改善品质和提高水分利用率等作用［(#)］，但这
些研究大多集中在短期施用硫肥的土壤及作物效应
方面。
为深入了解施肥对土壤中硫素状况的影响，本
试验利用长期定位试验，在黄土高原旱地 ""年长期
氮、磷和有机肥配施条件下对不同种植体系土壤剖
面有效硫累积与分布情况进行研究，探讨不同作物
以及不同种植体系下土壤剖面有效硫的累积与分布
特征。以期深入了解旱地土壤硫素的变化规律，为
指导平衡施肥、提高农田养分管理水平提供依据。
! 材料与方法
!"! 研究区概况
定位试验区位于黄土高原中南部陕西省长武县
十里铺村无灌溉条件的塬面旱地，属暖温带半湿润
大陆型季风气候，农业生产全部依赖天然降水，为典
型的旱作农业区。试验地海拔 !"%% *，试验区年平
均气温 +,!-，多年平均降水量 ().,( **，无霜期
!)! /，! %-活动积温 $.00-，! !%-活动积温
$%"+-，热量供作物一年一熟有余。试验地土壤为
粘化黑垆土，母质是深厚的中壤质马兰黄土，全剖面
土质均匀疏松，通透性好。!+.’年秋季试验前耕层
土壤有机质含量 !%,( 1 2 31，全氮 %,.% 1 2 31，速效氮
$),%% *1 2 31，全磷 %,0(+ 1 2 31，速效磷 $,% *1 2 31，速
效钾 !"+,$ *1 2 31，有效硫 !",+ *1 2 31，4546$ !%.,’
*1 2 31，78 .,$，肥力水平较低。试验地的土壤养分
含量、地貌特征在黄土高原同类地区具有典型代表
性。
!"# 试验设计
长期轮作培肥试验开始于 !+.’ 年，共 $0 个处
理，!%.个小区，小区面积 00,0) *"，$ 次重复，随机
排列。本研究选取其中 ( 个处理：苜蓿连作；小麦
连作；玉米连作；粮豆轮作：豌豆—小麦（"年）9糜
子；粮饲轮作，即玉米—小麦（"年）9糜子。各处理
:、;、< 施肥量相同，即 : !"% 31 2（=*"·5）、;"6( 0%
31 2（=*"·5）、有机肥（<）)( 31 2（=*"·5）。氮肥用尿
素，磷肥用过磷酸钙（含 >量 !" ?），厩肥（含 >量
约 %,%" ?），按设计要求施肥；"" 年共随施入土壤
中硫素总量达 !"!% 31 2 =*"。所有肥料在播种时一
次性施入，定期进行除草和松土，田间管理同大田。
供试作物品种及其生育期见表 !。
表 ! 供试作物品种及其生育期
$%&’( ! )*+(,-.(/0%’ 1%,-(0-(2 %/3 04(-, 5,6704 20%5(2
作物
4@A7
品种
4BC&DE5@F
播种时间
>GG/DH1 /5&G
收获时间
85@EGF& /5&G
小麦 I=G5& 秦麦 ’ 号 JDH*5D ’（!+.’—!+.(）；长武 !$!
4=5H1KB !$!（!+.0—!++(）；长武 !$’ 4=5H1KB
!$’（5L&G@ !++0）
+月中旬 G7M 次年 0月下旬 N5&G OBHM
玉米 <5DPG 中丹二号或丹玉 !$ Q=AH1/5H " A@ R5HSB !$ ’月中旬 G7M
糜子 豌豆 ;G5 白豌豆 I=D&G 7G5 $月中旬 紫花苜蓿 TCL5CL5 本地种 :5&DEG 0
月上旬与 .月下旬各一次
U5@CS OBHM 5H/ N5&G >G7M
!"8 样品采集与分析
"%%0年 +月采集 %—"%% V* 分层土样（每 "% V*
为一层），风干后磨碎过 ! ** 筛，用 %,!( ? 454C"
（"(-，! =，液土比 ( W!）浸提，X5>6’比浊法测定有效
硫［.］。
数据采用 >T>软件中相应程序进行分析。
# 结果与分析
#"! 土壤剖面中有效硫的分布特点
本试验中的硫是随磷肥和厩肥的投入而进入土
壤的，因为试验施用的过磷酸钙中有硫酸钙含 >量
!" ?，厩肥中含 >量约 %,%"?。施入的硫除部分被
作物吸收外，其余残留于土壤中。硫主要以 >6" #’
’!0 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 !(卷
形态被作物吸收利用，!"# $% 带负电荷，在土壤溶液
中随水运动，易于淋失［&］。结果表明，各处理耕层土
壤（’—#’ ()）有效硫含量（!"# $% ）顺序为：小麦连作
*+,#，粮饲轮作 *-,+，玉米连作 *#,*，粮豆轮作 **,.，
苜蓿连作 *’,/ )0 1 20。分析表明，耕层土壤有效硫
含量小麦连作与粮饲轮作差异不显著，与其余处理
间差异显著；粮饲轮作与玉米连作、粮豆轮作差异
不显著，与苜蓿连作差异显著；玉米连作、粮豆轮
作、苜蓿连作间差异不显著。其原因可能是不同作
物对硫的吸收利用不同。残留于土壤中的有效硫，
部分可能被下季作物吸收利用；部分可能被化学固
定形成无机硫酸盐，也可能被生物固定形成有机硫；
还有一部分可能已经被淋溶至下层土壤。
经过 ##年的连续施肥之后，硫素随施肥进入土
壤，+个种植体系土壤剖面均出现了有效硫不同程
度的累积峰，同时各种植体系剖面有效硫及其累积
峰的剖面深度均存在差异。对比各种植体系剖面有
效硫的分布（图 *）可以看出，各种植体系有效硫在
土壤剖面上出现双累积峰。在 /’—3’ ()土层出现
有效 !的第一个累积峰，累积峰值大小顺序为：粮
饲轮作 -*,-，玉米连作 #&,#，小麦连作 #.,&，粮豆轮
作，苜蓿连作 #%,’ )0 1 20。经分析，有效硫在土壤剖
面上出现第一累积峰值中粮饲轮作与玉米连作、小
麦连作差异不显著，与粮豆轮作、苜蓿连作差异显
著；玉米连作与小麦连作、粮豆轮作差异不显著，与
苜蓿连作差异显著；小麦连作、粮豆轮作、苜蓿连作
间差异不显著。其原因可能是在长期施硫肥下，除
过被作物吸收利用的硫素外，以及土壤吸附固定一
部分硫素，剩余的硫素会随降水的作用而被淋溶。
由于不同作物对硫肥的吸收利用量不同，从而在土
壤剖面上形成累积峰值差异。
有效硫的第二个累积峰粮豆轮作与小麦连作出
现在 *%’—*/’ ()土层，其峰值为：粮豆轮作 %-,*，
小麦连作 %*,’ )0 1 20；而粮饲轮作，玉米连作，苜蓿
连作的累积峰出现在 */’—*3’ ()土层，峰值分别
为粮饲轮作 %%,.，玉米连作 -&,.，苜蓿连作 -/,+
)0 1 20。有效硫在土壤剖面上出现第二累积峰值各
处理间差异均不显著。其原因可能是上层土壤作物
根系密度大，作物根系对硫素的吸收也主要集中在
上层土壤，下层土壤作物根系密度小，作物根系对硫
素的吸收有限。在根系密集的上层土壤发生有效硫
的累积，说明施入的硫肥已超过作物的吸收利用，残
余在土壤中的硫素则随降水的作用继续向下淋溶，
在长期的淋溶累积过程中造成各处理有效硫第二个
图 ! 不同种植体系 "#$肥处理土壤剖面有效硫的分布
%&’(! )*+&,+-,. /0,102 3&/42&-04&56 &6 /5&, 7251&,./ 8&49 "#$
1.24&,&:.2 42.+4;.64/ 063.2 49. 3&11.2.64 <2577&6’ /=/4.;/
［注（4567）：8!—89:;7 <=((7<<:5>；?!—?@A9@A9 <=((7<<:5>；B!—BC796
<=((7<<:5>；DEF—DG9:>H@70=)7 G5696:5>；DIF—DG9:>HA5G907 G5696:5>］
累积峰值。
硫从表层向下层土体的累积取决于土壤溶液中
!"# $% 浓度、土壤水活动状况、土壤对其的吸附等因
素［*’］，关于本区土壤剖面有效硫的淋溶累积影响因
素已报道［**］。本试验的气候条件、土壤质地、田间
管理等均一致。可见，长期施肥下投入的硫素，会使
土壤剖面有效硫发生淋溶累积现象，有效硫在土壤
剖面出现了两个累积峰，且第二累积峰值均大于第
一累积峰值。
>?> 土壤剖面有效硫的长期累积量
为研究长期施肥条件下各处理土壤剖面累积的
硫量，采用以下公式：?< J K L C L < 将土壤剖面
!"# $% 浓度换算为累积的硫量。式中 ?<为土层中有
效硫（!"# $% ）的累积量（ 20 1 C)#），K 为土壤容重
（0 1 ()-），C为土层深度（()），< 为有效硫浓度（)0 1
20）。表 #看出，不同种植体系在不同土壤剖面深度
有效硫累积量存在差异。各种植体系在 ’—#’’ ()
土壤剖面有效硫的累积总量，粮饲轮作高达 .%/,-
20 1 C)#，与其他 % 个种植体系相比差异均显著；粮
豆轮作为 /-3,- 20 1 C)#，玉米连作为 /%’,/ 20 1 C)#，
与苜蓿连作 ++.,- 20 1 C)# 差异显著；小麦连作为
/##,% 20 1 C)#，与粮豆轮作、玉米连作和苜蓿连作差
异不显著。’—#’’ () 土壤有效硫的累积量大小顺
序为粮饲轮作 M玉米连作 M粮豆轮作 M小麦连作 M
苜蓿连作；连作与轮作体系有效硫累积量差异产生
+*/-期 危锋，等：长期施用氮、磷和有机肥对不同种植体系土壤有效硫累积的影响
的原因可能与种植方式不同有关。
!—"!! #$土壤有效硫的累积量，在 %个作物连
作体系中，玉米连作与小麦连作差异不显著，与苜蓿
连作差异显著，小麦连作与苜蓿连作差异不显著；"
个作物轮作体系中，粮饲轮作与粮豆轮作差异显著，
原因可能是种植作物不同对硫的吸收利用不同。而
且在轮作中前茬作物有效硫的残留与累积，对后季
作物有效硫的吸收利用产生影响，从而可能会对土
体中硫素的淋溶与累积造成一定的影响。
表 ! 不同种植体系长期施氮、磷和有机肥情况下土壤剖面有效硫的累积量（"# $ %&!）
’()*+ ! ,-&-*(./0+ (&1-2.3 14 (0(/*()*+ 3-*4-5 /2 31/* 6514/*+3 (4.+5 .%+ *12#7.+5& 8，9 (2: 15#(2/; 4+5./*/<+5 .5+(.&+2.3
-2:+5 .%+ :/44+5+2. ;5166/2# 3=3.+&3
土层（#$）
&’() *+,-.
玉米连作
/0(1+ 23##+22(’4
苜蓿连作
5)60)60 23##+22(’4
小麦连作
7.+0- 23##+22(’4
粮豆轮作
890(4:)+;3$+ 9’-0-(’4
粮饲轮作
890(4:6’90;+ 9’-0-(’4
!—"! %<=> ?# "@=> # %A=B 0 %!=B ?# %B=! 0?
"!—>! ><=A 0 "A=C ? %C=@ 0? %D=% 0? >>=@ 0
>!—C! C%=D 0? >A=C # B>=D # B@=@ ?# CA=@ 0
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D!—B=< ?# B%=" 0?# BD=! 0? C%=@ 0
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合计 E’-0) C>!=C ? BB@=% # C""=> ?# C%D=% ? @>C=% 0
注（F’-+）：同一行中不同字母表示处理间差异达 BG显著水平 H(66+9+4- )+--+92 (4 -.+ 20$+ 9’I (4*(#0-+ 2(;4(6(#04- *(66+9+4#+ 0$’4; -9+0-$+4-2 0-
BG )+J+) K
> 讨论
土壤中硫的淋溶累积与迁移，受土壤、气候、施
肥以及种植作物等多种因素影响。樊军等［<究发现，在黄土高原旱地经过 料，对土壤剖面有效硫含量影响明显；有效硫在土
壤剖面上只有一个累积峰，累积峰出现在 D!—<"!
#$土层之间。本研究发现经过 "" 年连续施用氮、
磷和有机肥，不同种植体系土壤有效硫 C!—D! #$
和 <>!—峰值均大于第一累积峰值。有效硫在土壤剖面上的
分布出现这种变化的原因：<）每年硫素定期施入土
壤中，除过被作物吸收利用外，其余的残留在土壤
中，为硫素的淋溶与迁移提供源头；"）本区土壤质
地疏松，通透性好，为硫素在土壤剖面中迁移提供有
利条件；%）本区降雨集中且多以暴雨形式出现，
&M" L> 易随水运动，为硫素在土壤剖面中淋洗迁移提
供介质等。连年硫的投入，使硫素在上层土壤形成
新的累积峰，以前形成的累积峰会继续向深层推移，
说明有效硫在土壤剖面上有向深层迁移的趋势。硫
在土壤剖面中的淋溶累积是一个长期的动态变化过
程，其运移过程应与土壤水分运动结合起来做进一
步研究。
施肥对促进黄土高原旱地粮食生产，提高水分
利用效率，维持土地生产力做出重大贡献。然而不
合理施肥也会对土壤生态环境造成负面影响。关于
本区长期施肥造成硝态氮在土壤中累积已有系列研
究［<%L<>］。邹长明等［料，会造成土壤酸化；累积的 &M" L> 因改变了土壤的
化学性质而对水稻生长有显著的影响。刘益仁
等［同程度盈余；施用硫肥具有明显的后效，连续两年
施用硫肥后，可以隔年或隔季不施。有效硫在土壤
剖面上产生累积，表明长期硫的投入超过了作物的
吸收利用量。为了避免 &M" L> 过多累积给土壤环境
造成不良影响，在保证作物正常生长发育的条件下
可减少含硫肥料用量或隔年施用含硫肥料，以减轻
硫肥在土壤中的淋溶累积，保护土壤生态环境。
不同作物对硫的吸收利用不同，作物不同生育
期对硫的需求也不相同。在作物生长初期，作物吸
收利用硫肥有限，而耕层土壤中硫素含量高，易被淋
失到下层土壤；在作物生长中期，作物对硫肥需求
C量较大，而由于硫素淋失损失，耕层土壤中硫含量可
能不能满足作物需求。应根据作物生长发育对硫的
需求特征，制定相应的施肥措施，以提高肥料利用
率、提高农田养分管理水平。
! 结论
长期施用氮、磷和有机肥，会造成有效硫在土壤
剖面中的累积。不同种植体系有效硫在土壤剖面变
化趋势基本一致，在 !"—#" $%和 &’"—&#" $%出现
双累积峰，第二累积峰值大于第一个累积峰值，说明
有效硫在土壤剖面上有向深层迁移的趋势。
经过 ((年连续施用氮、磷和有机肥后，有效硫
总累积量以粮饲轮作最高，苜蓿连作最低。表明长
期硫的投入超过了作物的吸收利用量。不同作物生
长状况和吸收利用硫肥存在差异；不同的种植方
式，对土壤剖面有效硫累积量和分布也会产生影响。
参 考 文 献：
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P&!-期 危锋，等：长期施用氮、磷和有机肥对不同种植体系土壤有效硫累积的影响