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1、土壤硫素与环境第1页，本讲稿共18页主要内容主要内容土壤硫素及其形态生态系统中的S循环土壤硫素的转化及影响因素土壤硫素与环境第2页，本讲稿共18页土壤硫素含量土壤硫素含量土壤全硫含量依土壤形成条件、土壤中土壤全硫含量依土壤形成条件、土壤中粘土矿物和有机质含量不同而有很大变粘土矿物和有机质含量不同而有很大变化。化。世界耕地全硫含量在世界耕地全硫含量在0600mg/kg600mg/kg的范围的范围内，含有机质多的土壤可达内，含有机质多的土壤可达5000mg/kg5000mg/kg。我国土壤全硫含量大致在我国土壤全硫含量大致在100100500mg/kg500mg/kg土之间。土之间。第3页，本讲稿
2、共18页土壤硫素形态土壤硫素形态土壤中含硫化合物主要以无机硫和有机硫两种形态存在。土壤中含硫化合物主要以无机硫和有机硫两种形态存在。无机硫主要来自岩石或成土矿物的自然风化。土壤中的无无机硫主要来自岩石或成土矿物的自然风化。土壤中的无机硫按其物理机硫按其物理化学性质又可划分为四种形态：水溶态硫化学性质又可划分为四种形态：水溶态硫酸盐；吸附态硫；与碳酸钙共沉淀的硫酸盐；硫化物。酸盐；吸附态硫；与碳酸钙共沉淀的硫酸盐；硫化物。无机硫也可分为：原生矿物中的硫，元素硫、硫化物、共沉淀无机硫也可分为：原生矿物中的硫，元素硫、硫化物、共沉淀的硫酸盐、不溶的硫酸盐、水溶性硫酸盐，吸附性硫酸盐的硫酸盐、不溶的硫
3、酸盐、水溶性硫酸盐，吸附性硫酸盐第4页，本讲稿共18页第5页，本讲稿共18页有机硫是土壤硫素的主要贮备库，作物不能直接利有机硫是土壤硫素的主要贮备库，作物不能直接利用，需经微生物分解转化成植物有效态的硫酸盐后，用，需经微生物分解转化成植物有效态的硫酸盐后，才能为作物提供有效的硫营养。才能为作物提供有效的硫营养。土壤有机硫分为三类：氢碘酸还原硫；碳键硫；土壤有机硫分为三类：氢碘酸还原硫；碳键硫；惰性硫（残余硫）。惰性硫（残余硫）。土壤总硫含量只能反映该土壤对作物的供硫潜力，土壤总硫含量只能反映该土壤对作物的供硫潜力，而有效硫才能反映土壤对作物的供硫水平，二者而有效硫才能反映土壤对作物的供硫水平，
4、二者有一定的相关，但也存在很大差异。有一定的相关，但也存在很大差异。第6页，本讲稿共18页第7页，本讲稿共18页几种土壤类型有机和无机硫含量第8页，本讲稿共18页生生态态系系统统中中的的硫硫循循环环第9页，本讲稿共18页 在土壤的硫素循环中，主要涉及土壤在土壤的硫素循环中，主要涉及土壤硫库的输入与输出关系。而土壤硫库不硫库的输入与输出关系。而土壤硫库不仅对作物生长可作为硫素的重要源，同仅对作物生长可作为硫素的重要源，同时也担当硫素循环中硫素淋溶损失的库。时也担当硫素循环中硫素淋溶损失的库。而土壤硫库由土壤无机硫库和有机硫库而土壤硫库由土壤无机硫库和有机硫库所组成，并经常进行着两库间的物质相所组
5、成，并经常进行着两库间的物质相互转化而处于动态平衡过程。互转化而处于动态平衡过程。第10页，本讲稿共18页土壤无机硫库的主要来源土壤无机硫库的主要来源自自然然状状态态下下，土土壤壤无无机机硫硫库库的的主主要要来来源源包包括括：土土壤壤有有机机硫硫的的转转化化、土土壤壤生生物物硫硫的的分分解解释释放放，枯枯落落物物及及其其它它有有机机物物腐腐烂烂分分解解的的无无机机硫硫，降降雨雨使使大大气气SOSO2 2或其它无机硫（汽溶胶、或其它无机硫（汽溶胶、SOSO4 42-2-微粒）微粒）土壤有机硫向无机硫的转化是土壤无机硫库的最主土壤有机硫向无机硫的转化是土壤无机硫库的最主要来源。其它无机硫的输入量则
6、受植被类型、气候要来源。其它无机硫的输入量则受植被类型、气候条件、地理位置及大气污染程度等因素的制约。条件、地理位置及大气污染程度等因素的制约。第11页，本讲稿共18页土土壤壤无无机机硫硫除除通通过过微微生生物物作作用用向向土土壤壤有有机机硫硫转转化化，植植物物根根系系吸吸收收而而进进入入另另一一硫硫库库（植植物物硫硫库库）外外，土土壤壤硫硫素素的的淋淋溶溶损损失失、径流与侵蚀可使大量的硫素流失掉径流与侵蚀可使大量的硫素流失掉SO42-是是硫硫素素最最易易淋淋失失的的形形态态，影影响响硫硫酸酸盐盐转转化化与与移移动动的的任任何何因因素素都都会会影影响响硫硫素素的的淋淋失失。为为此此，许许多多反
7、反应应如如有有机机硫硫矿矿化化，硫硫酸酸盐盐固固定定、硫硫化化物物氧氧化化、硫硫酸酸盐盐还还原原及及吸吸附附等等，对对促促进进或或阻阻碍碍硫硫的的淋淋失失都是重要的。都是重要的。土壤硫酸盐的吸持容量不仅因土壤而异，而且因剖面层次的不同土壤硫酸盐的吸持容量不仅因土壤而异，而且因剖面层次的不同而不同。土壤而不同。土壤pHpH、粘土矿物类型、协同离子与浓度皆影响硫素、粘土矿物类型、协同离子与浓度皆影响硫素的吸附。的吸附。土壤无机硫的主要去向土壤无机硫的主要去向第12页，本讲稿共18页土壤中硫素的转化土壤中硫素的转化 土壤中含硫物质在生物和（或）化学土壤中含硫物质在生物和（或）化学作用下发生无机硫和有
8、机硫的转化作用下发生无机硫和有机硫的转化（1）无机硫的转化包括硫的还原和氧化作用。）无机硫的转化包括硫的还原和氧化作用。无机硫的还原作用：硫酸盐（无机硫的还原作用：硫酸盐（SO42-）还原）还原为为H2S的过程的过程 无机硫的氧化作用：还原态硫氧化为硫酸无机硫的氧化作用：还原态硫氧化为硫酸盐的过程盐的过程第13页，本讲稿共18页第14页，本讲稿共18页影响土壤有机硫转化的主要因素（1）土壤微生物 土壤微生物N、C的有效性、植被、土壤温度、湿度、pH值等是影响土壤有机硫素转化的主要因素。如C或S向土壤有机硫库的加入会降低有机硫矿化，尤其是加入N时更为如此，因SO42向HI还原态硫的转化固定往往因
9、缺乏足够的N素而受到限制。（2）植被 土壤有机硫的矿化速率在有植被条件下大于裸地土壤，其原因可能与植物根际的微生物活性较高以及由植物根系和根际微生物所分泌的磺基水解酶活性较高有关。土壤微生物和植物对土壤SO42的不断摄取也会刺激通过磺基水解酶作用酯键水解而进行的HI还原态硫的生物化学矿化。第15页，本讲稿共18页（3）土壤温、湿度田间土壤湿度与温度的波动性变化会造成土壤的干、湿效应。由此可促进土壤有机硫中SO42的释放。这主要是刺激了土壤微生物活性、促进了土壤有机硫矿化或由于夏季的干燥高温造成酯键的物理断裂所致。（4）土壤pH 酸性土壤提高pH也会促进有机硫（酯）的水解矿化。此外，植物生长、蚯
10、蚓等土壤动物因土壤pH改善而使活性增强同样会通过增强磺基水解酶活性以及土壤有机质分解而促进土壤有机硫的矿化。第16页，本讲稿共18页土壤硫与环境土壤中的S对环境的影响主要表现在土壤中大量的气态硫化物进入大气，进而影响全球变化。土壤中气态硫化物的形成对大气酸沉降和环境酸化的发生起一定的作用，威胁到自然生态系统及人类生存环境，另外土壤中S的氧化还原作用对N、C循环、对土壤环境也有影响。第17页，本讲稿共18页土壤挥发的气态硫化物对环境的影响土壤中约有100*1012g/a的气态硫化物进入大气，从而影响全球变化。这些气体主要包括H2S、COS、CH3SH、CS2、（CH3）2S2、SO2。人为污染源也有大量的硫化物进入大气，它们在大气中经过复杂的化学过程最终转化为颗粒相硫酸和硫酸盐，并可通过干、湿过程输送到地面。植物吸收SO2第18页，本讲稿共18页