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为探究玉米（Zea mays L.）对硫（S）肥响应差异，研究人员在爱荷华州开展 12 年田间试验，评估硫酸铵（AMS）等 3 种硫肥对玉米产量、硫诊断指标及经济效益的影响。结果表明硫肥仅在 17% 试验中增产，经济回报或与当前价格有关，为硫肥管理提供依据。
在农业生产的舞台上，作物营养管理始终是保障粮食产量与品质的核心议题。硫（S）作为植物生长必需的中量元素，曾因大气硫沉降和含硫农药的使用而未受足够重视。然而，随着《清洁空气法》的实施和农业集约化发展，北美地区大气硫输入锐减，作物从土壤中带走的硫却与日俱增，导致多地农田出现硫缺乏问题。玉米（Zea mays L.）作为全球重要的粮食作物，虽对硫的需求量低于氮、钾等元素，但硫缺乏时其产量和籽粒氨基酸、蛋白质含量会显著下降。然而，现有研究显示玉米对硫肥的响应存在显著差异，土壤硫矿化速率、有机质含量、质地以及环境因素等均可能影响这种响应，且土壤硫提取量、植物组织硫浓度等诊断指标的预测效能尚不明确。此外，不同硫源（如硫酸铵、硫代硫酸铵、石膏）的成本效益也缺乏长期田间数据支持。在此背景下，美国爱荷华州立大学等机构的研究人员开展了为期 12 年的田间试验，相关成果发表在《Field Crops Research》，旨在系统解析玉米对硫肥的响应机制，为硫素管理提供科学依据。
研究人员在爱荷华州中部 12 个试验点开展研究，采用随机完全区组设计，设置对照（不施硫肥）和 3 种硫肥处理（34 kg S ha-1的硫酸铵 AMS、硫代硫酸铵 ATS、石膏 GYP），每年种植玉米前测定土壤可提取硫（Ca (H2PO4)2提取法），并在玉米 V5 期（五叶期）、吐丝中期（R1）和成熟期（R6）采集植株和籽粒样品，测定硫和氮浓度。同时记录气象数据，并基于当前和历史市场价格开展经济效益分析。
3.1 土壤与气象特征
试验土壤为 Clarion 壤土和 Canisteo 粉质粘壤土，土壤可提取硫含量为 2.6-8.9 mg kg-1，低于爱荷华州推荐的 10 mg kg-1临界值，有机质含量 21-44 g kg-1，pH 值 5.9-7.9。各年份玉米生长季降水量差异显著（263-1058 mm），2009、2011 等年份关键生育期（7-8 月）降水量低于 30 年平均值，年均气温较历史水平高 2.2°C。
3.2 硫肥对籽粒产量的影响
硫肥仅在 2 个年份（2014、2015）显著增产：2014 年 AMS 处理增产 34%，2015 年 ATS 和 GYP 分别增产 7.7% 和 6.2%。其余年份硫肥对产量无显著影响，且未导致减产。
3.3 硫肥对诊断指标的影响
- V5 期植株硫浓度：50% 试验中硫肥显著提高 V5 期植株硫浓度，平均增幅 20%，不同硫源效果随年份变化，如 2006 年 AMS 和 ATS 效果最佳，2010 年则为 GYP。
- 吐丝中期穗叶硫浓度：33% 试验中硫肥提高穗叶硫浓度，平均增幅 23%，但与 V5 期响应无明显对应关系。
- 籽粒硫浓度与含量：30% 试验中硫肥提高籽粒硫浓度（15%-30%），但籽粒产量未同步增加，表明硫积累主要源于浓度提升而非产量增长。
- 氮硫比（N:S）：仅少数年份硫肥显著降低 N:S 比，如 2006 年 ATS 处理和 2014 年 GYP 处理，整体而言 N:S 比作为诊断指标的可靠性较低。
3.4 诊断指标评估
土壤可提取硫、有机质含量与籽粒产量无显著相关性。植株硫浓度与相对产量的线性 - 平台模型显示，V5 期和吐丝中期硫浓度阈值分别为 1.35 g kg-1和 1.65 g kg-1，但模型决定系数较低，表明现有指标预测效能有限。
3.5 经济效益分析
当前价格下，AMS 和 ATS 的平均经济回报分别为 27.58 美元 ha-1和 - 8.63 美元 ha-1，GYP 为 - 62.70 美元 ha-1，但考虑历史价格波动，AMS 在多数年份仍具经济可行性。
结论与讨论：
本研究表明，硫肥可提高玉米早期硫吸收，但仅在少数年份显著增产，这可能与土壤硫矿化足以满足需求有关。土壤和植株诊断指标无法可靠预测产量响应，需进一步探索微生物矿化等机制。经济分析显示，在当前玉米和硫肥价格下，AMS 和 ATS 长期应用可能带来正回报，尤其在高产或硫缺乏加剧的情境下。未来研究应关注连作系统、前茬作物（如苜蓿）及覆盖作物对硫素循环的影响，以完善硫肥管理策略。该研究为玉米硫素营养管理提供了重要的田间数据支撑，有助于优化施肥决策，平衡环境效益与农业生产效率。
