土壤中硫素形态分布及转化研究进展

　　硫（S）是土壤中继氮、磷、钾之后位居第四重要的植物必需的营养元素。在土壤中硫以多种价态、多种形态同时存在，并易受环境氧化还原电位及土壤前处理方式影响其赋存形态和有效性。利用同步辐射X-射线吸收近边结构（S K-边XANES）光谱技术可以直接分析新鲜土壤样品、原位表征硫素在土壤中的真实赋存形态，避免前处理方式以及化学提取过程中对硫素赋存形态和分布可能带来的干扰。通过应用XANES光谱结合化学分级提取技术，中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理国家重点实验室的一个研究组深入研究了硫素在长期施肥土壤中的形态分布和转化特征，为解析硫素在土壤中的赋存形态及转化过程提供了直接的证据。相关研究成与2016年5月发表在《European Journal of Soil Science》上。 

　　应用XANES光谱结合化学分级提取技术，该研究组研究了长期施肥土壤中硫素形态分布与转化特征。研究结果表明，有机硫组分占土壤总硫量高达77%。通过对比化学分级提取与XANES分析结果，研究发现化学提取态中氧化态硫（无机硫和酯键硫）与XANES分析得到的氧化态硫呈显著相关关系；这也为土壤中HCl-提取态硫的赋存形态提供了分子学证据。同时，XANES分析结果证实，化学分组提取方法会造成部分有机硫水解而转化成无机硫，从而导致土壤无机硫的组分分析结果偏高。这种偏差在有机碳含量较高土壤中尤其明显。此外，通过长期对照试验，研究发现，大气沉降对于我国土壤硫素的输入贡献不可忽视。 

　　长期施肥土壤中硫素形态S K-XANES光谱分析（1990样品为1990年采集对照样品） 

　　硫素同步辐射XANES分析是在北京同步辐射装置（BSRF）4B7A-中能实验站进行的。土壤样品（包括新鲜含水湿样）采用2.5 μm Mylar膜包裹，在氦气环境中直接测定XANES谱图。通过XANES分析考察不同施肥处理：空白对照、历史对照（1990年样品）、施用无机肥、施用有机无机肥等处理对土壤硫素形态分布与转化的影响特征，研究组认为长期施用有机肥可以促进还原态及中间价态有机硫在土壤中的累积，从而增加土壤有机硫及全硫含量。同时研究发现，化学分组提取方法会造成部分有机硫水解、转化成无机硫，从而导致土壤无机硫的组分分析结果偏高。研究结果对于从分子水平认识硫素在我国农田土壤赋存形态及其地球化学循环具有重要意义。

　　发表文章： 

　　C. Xu, S. Wang, Z. Chen, J. Lv, L. Luo,* J. L i, Y. Ma. Sulphur speciation and availability in long-term fertilized soil: evidence from chemical fractionation and S K-edge XANES spectroscopy. European Journal of Soil Science, 67(2016), 666–675.