Роль и дефицит серы в минеральном питании сельскохозяйственных культур

Сера — ключевой элемент питания растений, который по своей значимости стоит в одном ряду с азотом, фосфором и калием. Долгое время агрономы не уделяли сере должного внимания, так как она в избытке поступала на поля в качестве сопутствующего компонента простых удобрений. Практически до 70-х годов ХХ века общий баланс серы в отечественном земледелии оставался положительным. Однако переход на концентрированные туки и интенсивные технологии привел к постепенному истощению почвенных запасов этого элемента.

Причины дефицита и диагностика серы в почве

Сегодня нехватка серы наблюдается во многих регионах. Ограничивающими факторами стали экологические стандарты и изменения в технологии возделывания культур. Основными причинами дефицита серы в почве являются следующие факторы:

• Рост урожайности сельхозкультур, повлекший за собой увеличенный вынос элемента из почвы.
• Сокращение применения неконцентрированных удобрений, содержащих серу в виде примеси.
• Снижение выбросов серы в атмосферу из-за сокращения использования каменного угля и установки очистных фильтров на предприятиях и ТЭЦ.
• Значительное сокращение применения серосодержащих препаратов для защиты растений от вредителей и болезней.

Для контроля ситуации на полях необходимо регулярно проводить почвенный анализ. Обеспеченность доступными соединениями серы определяют с помощью 1,0 н KCl вытяжки. Полученные результаты позволяют оперативно оценить состояние почв по трем уровням.

• Низкая обеспеченность — менее 6 мг/кг
• Средняя обеспеченность — 6–12 мг/кг
• Высокая обеспеченность — более 12 мг/кг

В зону риска входят легкие по гранулометрическому составу почвы, а также серые лесные, подзолистые и дерново-подзолистые типы почв. На их долю приходится около 25 % всех сельхозугодий страны. Низкое содержание доступной серы также встречается и на некоторых черноземах, поэтому слепо полагаться на естественное плодородие нельзя. Естественные запасы сульфатной серы в пахотном слое сильно колеблются в зависимости от зоны.

Потребность культур и резервы из атмосферы

Потребность в сере напрямую зависит от биологических особенностей конкретной культуры. Растения усваивают ее из почвы исключительно в минеральной форме в виде сульфатов. Средний ежегодный вынос серы с урожаями составляет от 10 до 20 кг/га. Самый высокий уровень выноса демонстрируют представители семейств капустовых и лилейных, умеренную потребность имеют бобовые и пасленовые, а меньше всего серы требуется злакам.

Важной особенностью серного питания является способность растений усваивать серу листьями из воздуха в виде сернистого газа (SO3). За счет этого источника посевы могут закрыть до трети своей потребности в элементе. Всего в атмосферу ежегодно поступает около 142 млн тонн серы: 44 млн тонн поднимается с водяной пылью с моря, 30 млн тонн выделяется при распаде органики на болотах и лиманах, а остальная часть имеет техногенное происхождение.

Поскольку сернистый газ (SO3) в 2 раза тяжелее воздуха, он плохо переносится на большие расстояния. Из-за этого концентрация серы в воздухе вблизи крупных промышленных центров в 2–3 раза выше, чем в сельской местности. Оптимальным для развития большинства культур считается содержание SO3 на уровне 0,2 мг/м³ воздуха.

Для точного планирования системы удобрений агроному необходимо составлять балансовые расчеты. Они учитывают вынос серы с планируемым урожаем и ее потери от вымывания из корнеобитаемого слоя, сопоставляя их с поступлением элемента из почвы, атмосферных осадков и удобрений. Такой подход позволяет точно спрогнозировать дозы внесения серосодержащих туков под каждую культуру.

 Содержание Хозяй- Культура Вид Урожайность, серы, % сухой ственный продукции ц/га массы вынос серы, кг/га Мятликовые Зерно 25,0–40,1 0,09–0,24 Пшеница Солома – 0,09–0,23 } 7,6–13,0 Зерно 25,3–35,8 0,07–0,26 Ячмень Солома – 0,15–0,48 } 7,7–14,9 Зерно 30,0–35,8 0,13–0,34 Овес Солома – 0,17–0,26 } 5,1–6,5 Зерно 60,0-65,0 0,15–0,17 Кукуруза Стебли и листья – 0,19 } 9,0–18,0 Зерно 60–70 0,08–0,17 Рис* Солома – 0,17–0,27 } 8,0–16,0 Бобовые Горох Зерно 12,8–23,0 0,22–0,23 5,7–34,2 Люцерна Сено 50,0–100,0 0,10–0,56 8,0–30,0 Клевер Сено 40,0–100,0 0,14–0,29 15,0–30,0 Маревые Свекла: Корнеплоды 651,0 0,14 – столовая Листья – 0,49 } 25,0 Корнеплоды 350,0–540,0 0,06–0,42 – сахарная Листья – 0,14–0,97 } 15,0–30 Пасленовые Клубни 170,0–230,0 0,10–0,30 Картофель Ботва – 0,15–0,50 } 9,0–37,0 Зонтичные Корнеплоды 540,0–590,0 0,15–0,24 Морковь Листья – 0,40 } 20,0 Луковые Луковицы 150,0–350,0 0,26 Лук Листья – 0,65 } 18,0–30,0 Луковицы 215,0 0,80 Чеснок Листья – 0,34 } 107,0 Капустовые Капуста Кочаны 250,0–1053,0 0,70–1,53 30,0–134,0 Корнеплоды 457,0–500,0 0,48 30,0–40,0 Репа Ботва – 0,73 – Корнеплоды 200,0–400,0 0,56 Турнепс Ботва – 0,75 } 28,0–64,0 Корнеплоды 581,0– 764,0 0,36–0,58 Брюква Ботва – 0,59–0,92 } 38,0–79,0 Семена – 0,70–1,70 Горчица Надземная масса 10,0–16,2 0,28–0,32 } 14,1–36,2 * дополнено А.Х. Шеудженом

В почву сера поступает из атмосферы в составе осадков, пыли и путем адсорбции непосредственно из воздуха. В Европейской части России с атмосферными осадками серы выпадает 5–10 кг/га, а в отдельных районах – до 15–17, в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке – 2–3 кг/га, а вблизи крупных промышленных центров до 25–45 кг/га.

Основная часть атмосферной серы поступает со снегом в зимний период и в значительном количестве выносится весной талыми и промывными водами.

Запасы серы в почвах могут пополняться и за счет ее поступления с органическими удобрениями. Однако поступление серы с органическими удобрениями в большинстве случаев не приводит к существенному улучшению обеспеченности почвы этим элементом, т. к. различные виды этих удобрений в основном содержат ее менее 0,2 % сухого вещества. С минеральными удобрениями серы вносится 8–12 кг/га. Анализ ассортимента удобрений в Российской Федерации показывает, что количество серы в них не только не увеличивается, но даже уменьшается.

В орошаемом земледелии определенное количество серы поступает в почву с поливными водами, но в большинстве случаев оно не превышает 5–10 кг/га.

При балансовых расчетах необходимо учитывать, что значительное количество серы может вымываться с дренажными водами, мигрировать по профилю почвы до грунтовых вод, т. к. анион SO42– слабо поглощается почвой, особенно легкой по гранулометрическому составу. Ежегодно из почвы вымывается 15–25 кг/га серы.

Нормы внесения серных удобрений зависят от биологических особенностей сельскохозяйственных культур, запрограммированного урожая, плодородия и гранулометрического состава почвы, содержания серы в атмосфере и поливных водах. В большинстве случаев они составляют:

При использовании серных удобрений следует учитывать содержание серы в растениях и отношение N:S в протеине, по которому можно судить об обеспеченности этим элементом. Критическое содержание серы в семенах пшеницы составляет 0,17 %, риса – 0,23 %, клубнях картофеля – 0,11 %, листьях клевера – 0,11–0,32 %, люцерны – 0,2 %, хлопчатника в фазу бутонизации – 0,5 %. Критическое отношение N:S в семенах пшеницы – 14,8, риса – 12,6, ячменя – 13,1–16,4, клевера – 15–18,5.

Визуальные признаки серной недостаточности у растений очень напоминают симптомы азотного голодания. В сельскохозяйственной практике это часто приводит к ошибкам в диагностике, завышению норм азотных удобрений и недобору урожаев. Отличие состоит в том, что при недостатке азота желтеют и отмирают нижние более старые листья, а при серной недостаточности поражаются точки роста растений, более молодые верхние листья становятся бледно-зелеными, окраска жилок листа приобретает светлый оттенок. Визуальные симптомы недостатка серы у растений могут быть зафиксированы уже через 2–3 недели после появления всходов. Дефицит серы в минеральном питании растений приводит к их морфологическим изменениям: более мелкому размеру листьев, слабому развитию корневой системы, укороченности и одревеснению стеблей.

Вносят серные удобрения под зяблевую вспашку или Предпосевная обработка почвы">предпосевную обработку почвы. При дефиците серы часто проводят:

• рядковое внесение серных удобрений;
• некорневую подкормку вегетирующих растений 0,5–2 %-ным водным раствором сульфатов.

При удовлетворении потребностей растений в азоте, фосфоре и калии большинство сельскохозяйственных культур хорошо отзывается на улучшение питания серой. Прибавки урожайности от внесения серных удобрений составляют:

• зерна озимой пшеницы – 2–4 ц/га;
• озимой ржи – 1,5–3,0 ц/га;
• ячменя – 2–3 ц/га;
• овса – 1,5 ц/га;
• сена клевера – до 15 ц/га;
• клубней картофеля – до 30 ц/га;
• корней брюквы – 30–50 ц/га;
• турнепса – до 30 ц/га;
• зеленой массы кормовой капусты – до 40 ц/га.

При применении серных удобрений повышается качество продукции.

В нашей стране специальные серные удобрения не производятся. Однако серу содержат многие минеральные удобрения, органические удобрения, химические мелиоранты почв и отходы промышленности.

Таблица 73 – Содержание серы в удобрениях, мелиорантах и отходах промышленности

Источники серы и правила применения серных удобрений

Эффективность серных удобрений напрямую зависит от того, насколько растения обеспечены азотом. Чем выше уровень азотного питания, тем сильнее культуры отзываются на внесение серы. Например, продуктивность культурных пастбищ при совместном внесении гипса или элементарной серы с азотом возрастает пропорционально увеличению доли азота в составе полного удобрения.

Для восполнения дефицита серы используют минеральные и органические удобрения, а также химические мелиоранты и промышленные отходы. Содержание действующего вещества в них существенно различается.

Элементарная сера (S) в чистом виде пока применяется редко. Растения не могут усваивать её напрямую — сначала почвенные микроорганизмы должны перевести её в сульфатную форму. Скорость этого превращения зависит от тонкости помола удобрения, а также от почвенно-климатических условий на конкретном поле.

Гипс (сульфат кальция) поставляет растениям серу в доступной сульфатной форме и одновременно служит источником кальция. Сейчас его в основном используют как мелиорант для нейтрализации засоленных почв. Фосфогипс получают как побочный продукт при производстве двойного суперфосфата, его целесообразно использовать как местное серное удобрение. Средний химический состав фосфогипса включает 42,3–51,6% SO3, 31,5–37,2% CaO, 0,5–3,5% общего P2O5, 0,2–3,0% водорастворимого P2O5, 0,2–0,6% Al2O3, 0,1–0,3% Fe2O3 и 0,1–0,4% F.

Сроки и способы внесения гипса и фосфогипса зависят от биологических особенностей культур:

• Под клевер и озимые зерновые удобрения вносят ранней весной поверхностно.
• Под яровые культуры их заделывают в почву под предпосевную культивацию.
• Под картофель, кукурузу, корнеплоды и крестоцветные норму увеличивают и вносят под предпосевную культивацию или перепашку зяби.

• Норма под клевер и озимые — 300 кг/га
• Норма под яровые культуры — 300 кг/га
• Норма под картофель, корнеплоды, кукурузу, крестоцветные — 500–600 кг/га