普正仙, 宗世荣, 王 芳, 周凌翔, 鲁振亚

    (1.云南云天化股份有限公司研发中心 云南昆明 650228;2.中国农业大学资源与环境学院/绿色智能肥料创新农业农村部重点实验室/植物-土壤相互作用教育部重点实验室/国家农业绿色发展研究院 北京 100193)

    硫元素的发现和使用历史悠久。 据报道,早在4 000 年前,埃及人就已经用燃烧硫后生成的物质来漂白布匹,古罗马著名诗人荷马在他的著作中也讲述了上述作用。 硫在我国的应用也较早,如用做药材、炼丹,我国古代四大发明之一火药的主要成分之一就是硫黄。 硫一开始被认为是一种化合物,直到1777 年法国化学家拉瓦锡明确硫是单一元素,1789 年把硫列入化学元素周期表,从此开启了近现代硫化学研究的征程[1]。 硫元素在动植物正常生长发育和人体健康等方面扮演着重要的角色,但是硫的功能和硫肥的施用并没有得到足够的重视。 在过去的几十年中,土壤缺硫已经成为全球的普遍现象,而且有愈发严重的趋势;相关研究资料显示,我国有30%左右的土壤缺硫,有20%以上的土壤潜在缺硫,严重制约了我国作物产量的增加、动植物营养的提升,也影响了人体的健康[2-3]。

    1 硫与植物营养

    硫是植物正常生长所必需的营养元素之一,作物体内硫的质量分数一般为0.1%～0.5%,叶片中硫的含量较高,根系中硫的含量相对较低[4]。 硫不仅参与蛋白质的合成,还参与半胱氨酸、蛋氨酸和胱氨酸等含硫氨基酸的合成,是组成蛋白质的重要组分,蛋氨酸等含硫氨基酸缺乏会抑制蛋白质的生成[5]。 硫参与光合作用,以硫脂的形式组成叶绿体基粒片层;硫还是铁氧还蛋白的组成成分,参与暗反应二氧化碳的还原过程;硫氧还蛋白半胱氨酸-SH 在光合作用中具有传递电子的功能[6]。 另外,硫在酶活性、脂类合成、维生素合成、次级代谢产物合成和抗逆等方面均有重要功能[6-7]。

    施用硫可以显著提高作物体内的硫含量。 硫的来源很多,可通过大气沉降、灌溉水、作物秸秆、畜禽粪便和其他有机残留物等获取,但最重要的硫营养补充途径是施用硫肥。 据相关资料显示,硫肥的施用可追溯到200 多年前,主要分为3 个时期[8]:第一个时期为石膏的早期应用,大约从1760 年到1845 年,80 多年的时间里石膏被广泛应用。 第二个时期是在1845 年后的半个多世纪里,因无证据表明石膏中含有的硫元素带来了良好的农学效果,人们对石膏及其作用方式缺乏兴趣,更多地把施用石膏的效果归于土壤中钾有效性的提升;随着过磷酸钙的生产与农业研究的发展,过磷酸钙成为常用的肥料产品,取代了石膏,因为不论是单独施用过磷酸钙还是与硫酸铵、硫酸钾等混合施用,比施用石膏有更好的农学效果 ......