硫(S)是继氮(N)、磷(P)、钾(K)之后的第4个植物主要营养元素。随着时间的推移,硫的缺乏危机四伏,严重限制作物产量、产品品质、养分利用效率以及无数农场的经济回报。在缺S区域,硫起着非常重要的作用,为了提高作物产量和改善作物品质,必须增加硫肥施用。
1 、硫(S)在植物生长发育中的重要作用
S是17种植物必需营养元素之一。毫无疑问,硫对所有作物的生长和发育都是必须的。植物对硫的需求绝大部分是通过根系吸收硫酸根(SO4-2)态硫得以满足。和其他必需营养元素一样,硫对维持作物正常生长起着特定的作用。因此,S的缺乏只能通过S肥的施用来矫正。S在植物体内的某些重要作用如下:
参与形成光合作用所需的叶绿素。植物通过光合作用产生淀粉、糖类、油类、脂类、维生素和其他化合物。
参与蛋白质的生成。S是三种含S氨基酸(半胱氨酸、胱氨酸、蛋氨酸)的重要成分,而这三种氨基酸是蛋白质的基础构件。
参与油类的合成。这就是为什么充足的硫对油料作物显得尤其重要的原因。
参与酶的活化。酶可协助植物体内的生化反应。
增加作物产量以及改善产品品质。两者决定了农户可获得产品的数量及其市场价格。
在改善产品品质方面,硫可以提高种子种蛋白质和油份的含量、谷物的出粉和烘培性能、椰子肉的可销售性能、烟草的质量、草料的营养价值等。
植物缺S,首先要忍受隐形饥饿。随着缺S加剧,植物将显现典型缺S症状。在这个水平,植物生长受到抑制,对施S反应良好。临界值水平与作物种类及其生长发育阶段有关,详见“表1 - 作物生长45~55天后S的临界值水平”
表1 - 作物生长45~55天后S的临界值水平
作物 | S含量(干物质计,% ) | ||
缺乏 | 中等 | 充足 | |
水稻,小麦,玉米,粟 / Rice,Wheat,Maize,Millets | 0.10–0.20 | 0.20–0.30 | 大于0.30 |
落花生,芥菜,大豆,豇豆,茄子,菜豆 / Groundnut,Mustard,Soybean,Cowpea,Brinjal,French bean,Cucumber | 0.10–0.25 | 0.25–0.40 | 大于0.40 |
向日葵,亚麻 / Sunflower,Linseed | 0.25–0.35 | 0.35–0.55 | 大于0.55 |
马嘴豆,豌豆,鹰嘴豆 / Horsegram,Pea,Chickpea | 0.15–0.45 | 0.45–0.75 | 大于0.75 |
土豆,花椰菜,菠菜 / Potato,Cauliflower,Spinach | 0.30–0.40 | 0.40–0.75 | 大于0.75 |
2、 缺S症状
缺S症状在很多方面与N相似。即,叶片浅黄或者淡绿,与N不同,缺S一般从新叶开始,即使施用N肥,仍然维持原状。对于棉花、烟草和柑桔,会首先影响一些老叶。缺S植物株型矮小且呈纺锤状,茎秆短细,生长迟缓。谷类作物成熟延迟,果实通常无法完全成熟且颜色仍呈淡绿。豆类作物根瘤发育不良,固氮能力减弱。草料N:S比例过大,营养价值低下。
部分作物的缺素症状如下:
香蕉 / Banana:新叶出现失绿症(失绿导致植株组织呈浅黄),但随叶片老化,会恢复绿色。随着缺素症的发展,最新舒展叶片由浅黄色过度到白色。如果持续缺S,失绿症更加清楚,叶脉间可见泛白条纹。植物生长缓慢,果实小。
黑豆 / Blackgram (Urid):失绿症从新叶叶尖开始,逐渐扩展到叶片边缘。遭受缺S的新叶将严重变色。茎秆细小且木质化。植株成匍伏状。
鹰嘴豆 / Chickpea (Gram, Bengal gram):缺硫植株僵直。新叶过早成熟干枯。最终所有叶片变色。根瘤发育不良,固氮受到影响,着果受到抑制。
椰子 / Coconut:典型的缺素症状是小叶呈浅黄-绿色或者浅黄-橙色的。茎秆脆弱导致叶片脱落。较老的掌形叶数量少,尺寸小。由于叶柄脆弱,有时可见茎周围护茎叶的坏死。果实可能早熟脱落。椰子肉如橡胶似的,市场交易性能不良。
咖啡 / Coffee:在最新的一对叶片变成黄色。成熟叶片通常失绿,较新的叶片较小且比成熟的叶片失绿更为严重。叶脉间组织可能严重失绿导致杂色斑点出现。
棉花 / Cotton:可见新叶持续黄化以及叶柄红化的现象。可能从较老的叶片(译注:指新叶中较老的叶片)开始。
豇豆(Lobia) / Cowpea (Lobia):植株生长受阻,节间短。新叶变白,尺寸变小。花期推迟。新叶萎黄,不能拓展。结荚少,种子产量低。
菜豆 / French bean:植株节间短。叶片数量较少,尺寸较小。叶片整体呈淡绿。生长不良,产量低下。
绿豆 / Greengram (Moong):植株生长受阻,分枝少,呈匍伏状。开花大大减少,且豆荚内的种子少。
落花生 / Groundnut:幼株比正常的小,与正常植株比较,叶片发白,且从叶柄开始更加直立,因此,叶片呈“V”形。较老的叶片可能仍为绿色。新叶、叶脉周围区域发白。根瘤、结荚减少,种子成熟延迟。
马嘴豆 / Horsegram (Kulthi):新叶叶脉间区域失绿,随后叶片整体泛白。在缺乏严重的情况下,症状将从新叶扩展到次新叶。
亚麻 / Linseed:最顶端的叶片黄化、卷曲、叶尖过早干枯现象明显。失绿症逐渐扩展到老叶。茎秆细小,分枝减少。花芽减少,且多数不能开花。
玉米 / Maize:叶片叶脉间区域从头到尾黄化,新长的顶端叶片尤其明显。后期,茎秆基部及叶片边缘红化。
油棕 / Oilpalm:幼苗叶片由浅绿到几乎全白,并出现条斑,较老的叶片发展为坏疽斑点(坏死组织),最终完全坏死。
豌豆 / Pea:新叶泛白,随后新叶、次新叶、老叶叶脉间部分依次失绿。根瘤发育不良,进而影响固氮,开花少,产量低。
木豆 / Pigeonpea (Arhar):新叶、次新叶变黄,分枝少,叶片小,开花少。花缺少正常的黄色且过早凋谢。结荚和种子形成迟缓。
菠萝 / Pineapple:首先叶片黄绿,然后老叶边缘呈桃红色且逐渐扩展到所有叶片。最终无法形成花和果。
土豆 / Potato:伴随着大量的茎秆黄花,最新的叶片明显向内卷曲。植株整体黄化。
油菜型芥菜 / Rapeseed Mustard:叶片呈杯状,里层叶片和茎秆红化。花过早凋谢造成结荚不良。缺硫造成果实油份含量低,从而经济产量低。这是所有油料作物的通病。
水稻 / Rice:首先是叶鞘然后是叶片变黄。分蘖期整个植株失绿。株矮分蘖少。与正常植株比较,圆锥花序少、短且小花(谷粒)数量少。
橡胶 / Rubber:整个叶片呈浅黄绿,尺寸小,叶片顶端有时整个叶片表面有典型的褐色坏死斑点。首先影响新枝条的叶片。
芝麻 / Sesame:生长迟缓,叶片较小,完全张开的叶片由浅白转金黄。开花、结荚数量少,因此产量低。
高梁 / Sorghum:新叶比正常的较短较直。新叶呈浅绿色,但老叶仍呈绿色。但严重缺硫时,老叶同样呈浅绿色。
大豆 / Soybean:新叶一直呈浅黄绿。叶片大小和节间长度减小。失绿由叶缘逐渐向里扩展。严重缺硫时,整株变黄,导致叶片过早脱落,开花结果减少。
甘蔗 / Sugarcane:较新的叶片呈均匀的黄绿色。然后,较新和较老的叶片略带紫色。茎秆朝顶端变得更细变更尖。
向日葵 / Sunflower:叶片和花序(花)泛白。植株比正常的更矮,节间更短。叶片数量少,尺寸小。
茶叶 / Tea:缺硫称为“茶黄”。缺硫茶树叶片变黄、变小,节间短,整个植株矮小。严重缺硫时,叶片向上卷曲,叶缘及叶尖呈褐色。中心芽长出的叶片小。
烟草 / Tobacco:首先影响较老的叶片。新叶呈均匀的浅黄绿,随后扩展到整个植株。与正常比较,叶片较小,节间较短。
西红柿 / Tomato:与正常比较,植株较小,颜色更淡绿。植株体可能出现部分黄化。严重缺硫时,叶柄和茎秆会明显红化。
小麦 / Wheat:通常可见植株黄化,尤其是叶脉间更为明显。较老的叶片仍然保持绿色。
部分作物缺素症状图谱如下:
每个图中的左边为植物缺硫的现象,右边为植物的正常现象。
高梁 / Sorghum | 玉米 / Corn |
棉花 / Cotton | 三叶草 / Subterranean Clover |
紫花苜蓿 / Alfalfa | 牧草 / Phalaris Grass |
花生 / Peanut | 油菜 / Rape |
大豆 / Soyabean | 向日葵 / Sunflower |
烟草 / Tobacco | 小麦 / Wheat |
3、 缺S诊断
肉眼诊断、以往的田间施肥实践经验、土壤测试以及植株组织分析均对诊断缺S非常重要。
土壤测试:有很多化学方法可以测定与估算土壤有效S的状况。重要的是,说选择的方法必须准确、精密、快速且与作物对S肥的反应有较高的相关性。常用的方法是用0.15%的CaCl2溶液提取土壤S。用此法测定,如果土壤含S含量小于10ppm就视为较低或者会引起植物缺S。
植株分析:植株分析一般采用标准的分析方法。一般来说,谷类作物叶片含S小于0.2%视为缺S,需要施用S肥以才能保证其正常生长,获得高产。豆科作物以及十字花科作物的最佳含硫量,一般比谷类作物要高。
4 、作物对S的需求量
一般说来,作物需S量与P(按元素态计)大体相当。通常油料作物,特别是十字花科作物S的需求量比P要大。
由于作物种类,产量水平和种植强度的不同,作物每年每公顷吸收S 5Kg~80Kg不等。硫的吸收大致是N吸收量的9%~15%,与P的吸收量大体相当。 一般而言,每生产一吨果实,S的吸收量如下:
谷类 / Cereals:4 Kg(范围:1~6)
干豆 / Pulses:8 kg (范围 5-13)
油料作物 / Oilseeds:12 Kg(范围:5~20)
印度作物年吸收S的数量在130万吨左右。不同作物S吸收量及其与N、P、K吸收量的比较见“表2 -作物S吸收量及其与N、P、K吸收量的比较”。
表2 - 作物S吸收量及其与N、P、K吸收量的比较
作物 | 产量* (kg / ha) | 总吸收量,kg / ha | |||
N | P | K | S | ||
小麦 / Wheat | 3,900 | 137 | 26 | 137 | 12 |
水稻(Kharif) / Rice (Kharif) | 2,682 | 56 | 12 | 59 | 7 |
水稻 (Rabi) / Rice (Rabi) | 3,131 | 64 | 11 | 67 | 10 |
玉米 / Maize | 2,132 | 61 | 10 | 51 | 7 |
鹰嘴豆 / Chickpea | 1,500 | 91 | 6 | 49 | 13 |
小扁豆 / Lentil | 2,000 | 114 | 13 | 36 | 6 |
豌豆 / Pigeonpea | 1,200 | 85 | 8 | 16 | 9 |
黑豆 / Blackgram | 600 | 45 | 8 | 18 | 5 |
绿豆 / Greengram | 870 | 82 | 13 | 90 | 7 |
落花生 / Groundnut | 1,900 | 121 | 19 | – | 15 |
芥菜 / Mustard | 2,596 | 131 | 25 | 133 | 45 |
大豆 / Soybean | 2,500 | 125 | 43 | 101 | 22 |
向日葵 / Sunflower | 2,308 | 114 | 26 | 141 | 17 |
红花 / Safflower | 1,909 | 74 | 7 | 35 | 24 |
芝麻 / Sesame | 1,200 | 62 | 24 | 64 | 14 |
亚麻 / Linseed | 1,600 | 96 | 13 | 72 | 9 |
甘蔗 / Sugarcane | 87,600 | 180 | 29 | 270 | 26 |
茶 / Tea | 1,000 | 110 | 16 | 37 | 10 |
烟草 / Tobacco | 2,845 | 55 | 6 | 64 | 8 |
紫花苜蓿 / Alfalfa | 91,900 | 755 | 79 | 669 | 46 |
草料 / Forage grasses | 19,970 | 187 | 29 | 284 | 39 |
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