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土壤-植物-大气之间存在着硫素的动态循环,了解每一体系中硫素的含量对研究整个生态系统硫素循环具有重要意义。本实验首先采用室内模拟培养土壤的方法,对影响土壤挥发性含硫气体释放的主要因素进行研究。在此基础上以干旱区水稻农田为研究对象,将室内分析研究扩展到野外大田,用静态箱/气相色谱法研究稻田挥发性含硫气体交换通量的日变化和整个生长期内的季节变化特征,初步探讨环境因素和植物生长对通量的影响。同时测定稻田土壤和作物硫素含量,探究土壤硫素与作物生长的相互影响。得到的主要结论有: 1.室内模拟培养实验 将不同硫源添加到稻田土壤中,土壤释放H2S、CS2、COS、CH3SH、DMS和DMDS等含硫气体,不同硫源对土壤释放的含硫气体种类及数量的影响各不相同。有机硫源的释放量远大于无机硫源,其中甲硫氨酸最为显著。气体的释放量随半胱氨酸添加量的增加而增加。以半胱氨酸为固定硫源,加入葡萄糖后,H2S和CS2气体的释放量有明显的增加,DMS的释放量基本保持不变,而COS气体的释放量减小。而在土壤中添加尿素和硝酸铵培养后,检测不到COS气体,H2S和DMS气体释放量减少,而CS2气体的释放量却显著增加。总体来说,有机碳的加入使含硫氨基酸分解产生的大部分含硫气体的释放量增加,而尿素和硝酸铵的加入可以降低含硫气体的释放量。土壤中碳氮比也会影响挥发性含硫气体的释放。水稻土壤释放量大于干旱地土壤。土壤释放挥发性含硫气体与微生物活性、数量有关。 2.稻田挥发性含硫气体通量测定 稻田主要释放DMS和CS2两种含硫气体。DMS的释放通量变化范围在1.12~83.57pmol·m-2·s-1之间,CS2的释放通量在0.25~33.61 pmol-m-2-s-1之间。稻田DMS和CS2的释放通量在不同生长期不同。DMS和CS2的释放通量具有明显的日变化特征。DMS释放通量白天高,夜晚低,整体呈单峰变化趋势;CS2释放通量呈双峰型变化,在中午和次日凌晨分别有一个大峰值和一个小高峰。 3.稻田土壤-植物生态系统硫素的动态变化 各供试耕层土壤全硫含量在265.02~1140.34mg/kg之间,Ca(H2PO4)2水溶液浸提出的有效硫与植株吸硫量的相关性好于Ca(H2PO4)2-HAc溶液浸提的结果,Ca(H2PO4)2水溶液浸提能更好的反映出稻田土壤的供硫状况,用该法测得的含量在26.33~198.34mg/kg之间。土壤全硫和有效硫含量均具有明显的季节变化趋势,且沿着耕层由上到下逐渐降低。水稻根中全硫含量在811.28~3843.14mg/kg之间,随植物的生长节律呈波动性变化。茎的全硫含量在279.01~2428.89mg/kg之间;叶的全硫含量在584.57~3624.40mg/kg之间;籽粒硫含量在294.86~568.55mg/kg之间,地上部分硫含量随着植株的生长发育总体呈下降趋势,但植株从土壤中吸收、攫取的总硫量基本是持续增加的。水稻植株各器官中平均硫含量为根>叶>茎>籽粒,说明根是硫的重要储库。