全 文 ：中国生态农业学报 2011年 5月 第 19卷 第 3期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, May 2011, 19(3): 511−515


* 国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(G1999011810)和国家科技支撑计划项目(2006BAD05B05)资助
迟凤琴(1963~), 女, 博士, 研究员, 主要从事土壤肥力方面的研究。E-mail: fqchi@yahoo.com.cn
收稿日期: 2010-08-25 接受日期: 2010-12-14
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2011.00511
东北 3个典型黑土区土壤无机硫的形态分布*
迟凤琴1 汪景宽2 张玉龙2 魏 丹1 周宝库1 匡恩俊1
(1. 黑龙江省农业科学院土壤肥料与环境资源研究所 黑龙江省土壤环境与植物营养重点实验室
哈尔滨 150086; 2. 沈阳农业大学 沈阳 110161)
摘 要 采用田间取样、室内分步浸提的方法, 系统研究了我国东北 3 个典型黑土地区土壤无机硫的含量分
布和形态特征。结果表明: 耕层(0~20 cm)黑土中无机硫含量占全硫的百分比为 22%, 其中水溶性硫占 6%, 吸
附性硫占 3%, 盐酸可溶性硫占 13%。水溶性硫和吸附性硫含量表现为海伦>北安>公主岭, 盐酸可溶性硫含量
为公主岭>海伦>北安。水溶性硫、吸附性硫含量随剖面的加深变化不大, 盐酸可溶性硫在 115 cm深度以下有
一个积累的过程。土壤水溶性硫、吸附性硫与土壤有机质含量、阳离子交换量和<0.002 mm 黏粒含量呈显著
或极显著正相关, 与 pH呈显著和极显著负相关; 盐酸可溶性硫含量和土壤电导率之间呈显著正相关。海伦地
区黑土无机硫总量和盐酸可溶性硫含量随开垦年限增加明显下降, 呈显著负相关。
关键词 黑土 无机硫 水溶性硫 吸附性硫 盐酸可溶性硫 土壤性质 开垦年限
中图分类号: S158.3 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2011)03-0511-05
Speciation distribution of soil inorganic sulfur in three black soil
areas of Northeast China
CHI Feng-Qin1, WANG Jing-Kuan2, ZHANG Yu-Long2, WEI Dan1, ZHOU Bao-Ku1, KUANG En-Jun1
(1. Institute of Soil Fertilizer and Environment Resource, Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences; Key Laboratory of Soil
Environment and Plant Nutrition of Heilongjiang Province, Harbin 150086, China; 2. Shenyang Agricultural University, Shenyang
110161, China)
Abstract Using field sampling and step-extraction method, this paper analyzed the distribution and fraction characteristics of soil
inorganic sulfur in three black soil zones in Northeast China. The results showed that inorganic sulfur in the top 0~20 cm black soil
accounted for 22% of total sulfur. Then of the total inorganic sulfur, H2O-S accounted for 6%, adsorbed-S for 3% and HCl-S
accounted 13%. The order of H2O-S and adsorbed-S content in the black soil zones was Hailun > Bei’an > Gongzhuling. That of
HCl-S was Gongzhuling > Hailun > Bei’an. Soil H2O-S and adsorbed-S changed little with increasing soil profile depth. Below 115
cm soil depth, HCl-S began to accumulate. Soil H2O-S and adsorbed-S exhibited significant positive correlations with organic matter,
CEC (cation exchange capacity) and content of clay smaller than 0.002 mm. Soil H2O-S and adsorbed-S correlated with pH
negatively. A significant positive correlation was noted between soil HCl-S and soil electrical conductivity. Total inorganic sulfur and
HCl-S contents decreased with increasing period of land cultivation in Hailun black soil zones.
Key words Black soil, Inorganic sulfur, H2O-S, Adsorbed-S, HCl-S, Soil property, Land cultivation year
(Received Aug. 25, 2010; accepted Dec. 14, 2010)
无机硫是植物吸收硫的重要来源, 作物从土壤
中吸收的是 SO42−, 有机硫被作物吸收之前必须转化
为 SO42−[1]。试验表明, 植物所吸收的硫中 55%以上
来源于土壤无机硫, 土壤无机硫对土壤有效硫状况
影响很大[2−3]。因此, 无机硫对作物的早期硫供应至
关重要。基于硫对作物生长的重要性和进行硫动力
学研究的需要, 硫的形态研究日益受到关注[4−8]。黑
土是我国东北地区分布面积较大的土类, 也是世界
上重要的土壤类型, 以前的研究多偏重于氮、磷、
钾, 对硫的研究较少[9−10]。近年来黑土中有机硫矿化
512 中国生态农业学报 2011 第 19卷


规律和有效硫的研究较多[11], 而对于不同地区黑土
无机硫形态分布方面的报道还尚少。本文在我国东
北典型的黑土区域采集不同地带土壤样品, 通过研
究黑土无机硫形态分布, 为评价黑土硫丰缺状况和
硫素肥力水平提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 样品采集
采样地点为吉林省公主岭市、黑龙江省海伦市
和北安市, 这 3 个采样点土样分别代表了黑土区南
部、中部和北部分布的典型黑土。共采集 252 个土
样, 主要取自 0~20 cm、20~40 cm土壤深度的 11个
剖面点。土壤基本理化性质如表 1所示。
1.2 分析方法
土壤中不同形态的无机硫采用非连续提取法进
行测定, 具体方法如下:
水浸提硫(H2O-S): 称取过 1 mm筛的风干土样
10 g, 按 5︰1( ︰水 土)的比例加入去离子水, 振荡浸
提 30 min, 离心, 收集上清液, 用自动流动分析仪
测定上清液中的 SO42−含量。
Ca(H2PO4)2浸提硫(Adsorbed-S): 称取 10 g风干
土样, 按 5︰1( ︰水 土)比例加入含磷量为 0.5 mg·mL−1
的 Ca(H2PO4)2溶液。振荡浸提 30 min, 离心, 收集上
清液, 用 BaSO4比浊法[12]测定其 SO42−含量。
盐酸浸提硫(HCl-S): 称取 10 g风干土样, 按 5︰1
( ︰水 土)比例加入 0.5 mol·L−1 HCl溶液, 在电热板上
加热微沸 30 min, 冷却后过滤, 用去离子水洗涤, 加
2 mL H2O2将溶液中不同形态的硫化物氧化为 SO42−
态, 定容, 用 BaSO4比浊法测定其 SO42−含量。
1.3 不同形态硫的计算
用下列各式计算土壤中不同形态的硫含量: 水溶
性硫=水浸提硫; 吸附性硫=Ca(H2PO4)2 浸提硫−水浸
提硫; 盐酸可溶性硫=盐酸浸提硫−吸附性硫; 无机硫
总量=水溶性硫＋吸附性硫＋盐酸可溶性硫。
2 结果与分析
2.1 不同形态无机硫含量的分布情况
作物吸收硫营养受多种因素影响, 其中主要是
土壤供硫状况, 在某种程度上土壤无机硫含量可以
反映土壤硫的丰缺状况。从表 2 可以看出, 黑土表
层土壤无机硫含量平均值为 88.2 mg·kg−1, 亚表层
(20~40 cm)土壤中无机硫含量平均为 63.4 mg·kg−1。
下层的变异程度比上层大。从表 3可以看出, 表层、
亚表层黑土中 3 种形态无机硫分别占相应土层全硫
含量的 22%和 21%。在无机硫中 HCl-S含量较高, 吸
附性硫最少。表层和亚表层之间各形态无机硫占全
硫的比例很稳定, 基本没有改变。研究结果表明, 黑
土的无机硫占全硫的比例为 22%左右, 高于南方非
石灰性土壤而低于北方石灰性土壤[5,13]。
2.1.1 水溶性硫(H2O-S)
水溶性硫(H2O-S)是指存在于土壤溶液中的硫。
供试地区黑土 H2O-S 含量的平均值为 22.2 mg·kg−1,
只占全硫含量的 6%(表 3)。虽然 H2O-S的量不多, 所
占比例也较少, 但基其可直接被作物根系吸收, 故
对黑土硫的供应状况非常重要。从表 4 可以看出, 3
个地区表层土壤 H2O-S 含量平均值最高的是海伦黑
土, 其次是北安, 公主岭黑土最低, 海伦黑土和公主
岭黑土水溶态硫含量平均值相差 15 mg·kg−1左右。在
20~40 cm土层中, H2O-S含量平均值和表层呈相同趋
势, 即海伦＞北安＞公主岭。3个地区黑土下层土壤
水溶性硫含量变化幅度也较上层大, 这可能是由于
有机硫矿化、淋溶以及施肥、耕翻等因素造成的。

表 1 供试黑土的基本理化性状
Table 1 Physical and chemical properties of black soil in different tested areas
有机质 Organic matter 全氮 Total N 全磷 Total P 全钾 Total K
地区
Area
土层深度
Soil depth
(cm)
样本数
Number of
samples
平均值
Mean (g·kg−1)
变异系数
CV (%)
平均值Mean
(g·kg−1)
变异系数
CV (%)
平均值
Mean (g·kg−1)
变异系数
CV (%)
平均值
Mean (g·kg−1)
变异系数
CV (%)
0~20 37 66.57±22.97 34.5 3.33±1.05 31.4 1.88±0.52 27.8 19.49±2.07 10.6 北安
Bei’an 20~40 27 32.89±15.91 48.4 1.79±0.68 37.9 1.45±0.44 30.4 20.07±1.81 9.0
0~20 73 48.39±9.63 19.9 2.53±0.42 16.4 1.39±0.27 19.3 19.90±1.21 6.1 海伦
Hailun 20~40 21 34.20±11.18 32.7 1.72±0.46 27.0 1.24±0.38 30.5 20.29±0.75 3.7
0~20 70 21.32±5.27 24.7 1.30±0.24 18.7 0.94±0.24 25.5 21.16±1.72 8.1 公主岭
Gong-
zhuling 20~40 24 15.73±8.20 52.1 0.93±0.34 36.3 0.73±0.21 28.6 20.73±1.04 5.0

表 2 黑土区土壤无机硫基本状况
Table 2 Basic status of inorganic S in black soil
土层深度
Soil depth (cm)
样本数
Number of
samples
全硫平均含量
Mean content of total S
(mg·kg−1)
无机硫平均含量
Mean content of inorganic S
(mg·kg−1)
变幅
Range
(mg·kg−1)
标准差
Standard deviation
(mg·kg−1)
变异系数
CV (%)
0~20 82 405.0 88.2 41.4~170.2 24.2 27.0
20~40 29 295.0 63.4 36.4~119.8 23.4 36.9
第 3期 迟凤琴等: 东北 3个典型黑土区无机硫的形态分布 513



表 3 黑土区土壤无机硫的组分构成
Table 3 Composition of inorganic S fractions in black soil %
无机硫 Inorganic S
土层深度
Soil depth (cm) 水溶性硫
H2O-S
吸附性硫
Adsorbed-S
盐酸可溶性硫
HCl-S
有机硫
Organic S
0~20 6 3 13 78
20~40 6 2 13 79

2.1.2 吸附性硫(Adsorbed-S)
吸附性硫(Adsorbed-S)是指以阴离子交换吸收
和配位吸附方式保留在土壤胶体表面的硫, 主要是
SO42−。从表 4 可知, 公主岭地区黑土表层土壤的
Adsorbed-S 含量最低, 只有北安和海伦的一半左右;
同一地区下层土壤的 Adsorbed-S含量都明显低于表
层; 且表层土壤 Adsorbed-S 含量变化幅度较大, 北
安地区黑土 Adsorbed-S含量变幅更明显。这主要是
因为北安地区的黑土 pH 较低, 平均在 5.8 左右, 微
酸性的土壤条件使 SO42−吸附数量增加; 相比较而言,
公主岭地区土壤pH较高(7.02左右), 是导致Adsorbed-
S含量较低的重要原因。
2.1.3 盐酸可溶性硫(HCl-S)
盐酸可溶性硫(HCl-S)主要是指和碳酸钙、碳酸
镁等结合在一起生成沉淀的硫[13], 这部分硫易于被
酸提取, 其有效性仅次于水溶性硫和吸附性硫[10]。当
土壤中H2O-S和Adsorbed-S不充足时, HC1-S可以及
时补充。表 4数据表明, HC1-S在无机硫中所占比例
较大, 占无机硫总量的 50%以上, 占总硫的 13%。亚
表层 HCl-S含量平均值与表层差异较小。3个地区比
较, 公主岭地区黑土 HCl-S含量高于其他两地。
2.2 典型黑土剖面无机硫分布特点
在海伦、公主岭 2 个黑土区选择典型剖面, 采
集样品, 分析测定土壤中无机硫各组分含量, 结果
见图 1。海伦和公主岭 2 个剖面的 3 种无机硫含量
在剖面上的分布趋势相似, 不同的是海伦黑土剖面
的 H2O-S 分布自上而下呈下降趋势, 而公主岭地区
则表现先降后升再降。Adsorbed-S 在剖面上和下层
含量都很少, 相比较而言海伦剖面的含量略高于公
主岭, 这可能是由于海伦黑土胶体较多, 保持养分
能力强所致。
HCl-S 在 2 个地区的黑土剖面中呈相同变化趋
势, 即随着剖面深度增加 HCl-S 含量逐步下降, 到
一定深度之后再度增加。2个剖面均在 115 cm深度
以下开始有较大量的 HCl-S 积累, 原因之一可能是
该层次有较多的含硫矿物 ; 另一个原因是土壤中
SO42−在向下移动过程中, 至一定深度水分减少会形
成 CaSO4 沉淀而沉积下来, 以后虽然能够随水分蒸
发而向上层移动, 但移动速度较慢, 移动距离也较
小, 长此以往 SO42−就会在剖面某一深处积累起来。

表 4 不同黑土地区土壤中不同形态无机硫含量状况
Table 4 Contents of different fractions of inorganic S in black soil of different areas mg·kg−1
水溶性硫 H2O-S 吸附性硫 Adsorbed-S 盐酸可溶性硫 HCl-S 地区
Area
土层深度
Soil depth (cm)
样本数
Number of samples 平均值 Mean 变幅 Range 平均值 Mean 变幅 Range 平均值 Mean 变幅 Range
0~20 21 21.5 12.8~47.2 11.9 2.5~47.0 44.3 21.7~75.9 北安
Bei’an 20~40 12 18.7 4.2~52.4 7.1 2.2~14.1 40.4 13.4~88.9
0~20 30 29.9 14.1~71.0 13.4 2.5~25.0 53.7 13.5~97.8 海伦
Hailun 20~40 7 21.9 12.5~41.6 9.5 6.7~14.1 33.8 13.4~88.9
0~20 31 15.3 6.3~31.8 5.9 0.3~14.1 58.8 9.5~94.3 公主岭
Gongzhuling 20~40 10 13.6 4.3~2.4 3.9 0.5~7.7 41.2 18.4~72.2



图 1 公主岭(a)和海伦(b)黑土剖面 3种形态无机硫的分布
Fig. 1 Distribution of three fractions of inorganic S along the soil profile in Gongzhuling (a) and Hailun (b)
514 中国生态农业学报 2011 第 19卷


2.3 不同开垦年限耕层黑土无机硫的变化特点
从图 2可知, 海伦地区黑土无机硫总量和HCl-S
含量与开垦时间呈显著负相关关系 (n=27, r0.01=
0.49)。HCl-S主要来自于 FeS2和 CaSO4等矿物风化,
随着开垦时间的延长, 矿物风化的量逐渐减少, 因
而导致 HCl-S 逐渐降低。而无机硫总量由 3 种形态
无机硫组成, 但主要含量是HCl-S, 所以其含量也呈
明显下降趋势。H2O-S 和 Absorbed-S的变化曲线随
着开垦时间的延长呈缓慢下降趋势。主要原因可能
与区域气候、水文、地形地貌的变化、土壤的扰动
以及人类利用强度有关。
2.4 不同形态无机硫含量与部分土壤理化性质的
关系
相关分析结果表明 (表 5): 黑土中 H2O-S 和
Adsorbed-S含量与有机质、全硫含量、无机硫含量、
总有机硫含量、<0.002 mm黏粒含量、pH之间存在
显著或极显著相关关系。其中, H2O-S含量与 pH之
间相关系数也达到显著负相关水平, 这可能与土壤
pH、盐分含量、阴阳离子组成不同等因素有关。此
结果与刘崇群等[5]对南方酸性土壤的研究结果相一
致。有机质是土壤有机硫的来源, 而有机硫又是土
壤全硫的主要来源, 因而有机质含量的高低影响着
H2O-S 含量。Adsorbed-S 和土壤有机质、全硫、无
机硫和有机硫含量间的相关系数达显著水平, 说明
Adsorbed-S和H2O-S一样, 有机物质是其重要来源。
土壤离子交换量、<0.002 mm黏粒含量与Absorbed-S
间呈显著或极显著正相关。
黑土中 HCl-S 含量只与无机硫含量和电导率呈
显著正相关关系, 这是由于在土壤无机硫中 HCl-S
占绝大部分, HCl-S 的来源是含硫矿物及含硫化合
物。电导率是土壤溶液中离子数量的反映, 决定于
土壤的盐分含量。东北黑土 HCl-S 含量和土壤电导
率之间具有很好的线性关系。与 HCl-S不同, H2O-S
和 Adsorbed-S 含量与电导率相关关系不明显, 这说
明 H2O-S和 Adsorbed-S在土壤中的浓度低, 且受多
种因素影响。
3 讨论和结论
土壤中的总硫包括无机硫和有机硫 2 大类。无
机硫的存在形态有硫酸盐、硫化物和元素硫等。根
据不同的分离步骤, 土壤中的无机硫可分为水溶性
硫(H2O-S)、吸附性硫(Adsorbed-S)、盐酸可溶性硫



图 2 海伦黑土无机硫总量(a)、水溶性硫(b)、吸附性硫(c)、盐酸可溶性硫(d)和开垦年限的关系
Fig. 2 Relationship of inorganic S (a), H2O-S (b), adsorbed-S (c) and HCl-S (d) in black soil of Hailun with the cultivated years

表 5 黑土区土壤无机硫组分与部分土壤理化性质的相关性
Table 5 Relationship of three fractions of inorganic S with soil properties in black soil areas
无机硫形态
Inorganic S fraction
有机质
Organic matter
全硫
Total S
总无机硫
Total inorganic S
总有机硫
Total organic S
<0.002 mm黏粒
Clay<0.002 mm
阳离子交换量
CEC
pH 电导率 Electrical
conductivity
水溶性硫 H2O-S 0.38** 0.33** 0.56** 0.28* 0.40** 0.28* −0.25* 0.18
吸附性硫 Adsorbed-S 0.60** 0.60** 0.57* 0.55** 0.37** 0.28* −0.35** 0.21
盐酸可溶性硫 HCl-S 0.22 0.19 0.74** 0.09 0.01 −0.15 0.22 0.28*
1) r0.05=0.23, r0.01=0.30, n=75.

第 3期 迟凤琴等: 东北 3个典型黑土区无机硫的形态分布 515


(HCl-S), 这 3 种形态硫的总和为无机硫(Inorganic-
S)。从硫循环角度看, 总硫可反映出土壤的供硫潜力,
不同形态硫可反映土壤供硫水平[6,14]。东北黑土中无
机硫总量占总硫的 22%左右。在多数湿润和半湿润
地区的非石灰性土壤的表层, 无机硫仅占全硫的 5%
左右; 而北方和西部石灰性土壤中的盐类以硫酸盐
为主, 无机硫占全硫的 39%~62%[13]。本研究结果表
明, 黑土中无机硫占全硫的 22%左右, 高于南方非
石灰性土壤而低于北方石灰性土壤。
李成保等[15]研究表明, 海河流域土壤中 H2O-S
或 H2O-S与 Adsorbed-S的总量, 与土壤悬浊液电导
率之间达到显著相关。郭亚芬等[10]对黑龙江省几种
类型土壤中的无机硫含量研究认为, 各形态无机硫
的含量为 HCl-S>H2O-S>Adsorbed-S, 无机硫各组分
的有效性与此顺序相反, 且无机硫的有效性大于有
机硫。本研究结果中不同地带黑土 3 种无机硫的平
均含量与郭亚芬等[10]的结果一致。
从作物对硫的吸收和利用看, H2O-S 是可被当
季作物吸收和利用的硫形态, 而用 Ca(H2PO4)2 浸提
的Adsorbed-S是土壤供硫的潜在水平。由于Adsorbed-
S 与 H2O-S 之间相互转化并保持平衡, 在 H2O-S 被
作物吸收利用或因其他原因而减少时 , Adsorbed-S
转化为 H2O-S而供作物利用。但 Adsorbed-S含量受
土壤 pH的影响很大。Curtin等[16]研究英国某些土壤
(pH 3.8~7.6)对硫的吸附结果表明, pH>6.0时吸附性
硫酸盐很少, 大部分为 H2O-S。所以 Adsorbed-S 的
数量也与土壤 pH条件关系密切。在供试地区的黑土
中 , 表层土壤的 Adsorbed-S 含量平均值为 10.4
mg·kg−1, 只占其全硫的 2%, 可见 Adsorbed-S 在土
壤中的数量是很有限的。
由于 H2O-S及 Adsorbed-S的含量与有机质含量
均达极显著正相关, 即有机质含量越高, H2O-S 和
Adsorbed-S 含量也越高。黑土有机质随着开垦年限
的增加从北向南呈降低趋势, 土壤中 2 种形态的无
机硫均随有机质下降而减少。因此要适当施用含硫
肥料, 来补足土壤中无机硫供应不足的部分, 达到
平衡施肥目的。
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