Сере – больше внимания

Продолжающийся процесс экологизации (очищения атмосферы от серы) привел к глобальному увеличению площадей сельхозугодий с дефицитом серы в почвах. В итоге возросла роль этого элемента в сбалансированном питании культурных растений. Применение серосодержащих удобрений стало актуальным по причине недостаточных объемов внесения органических удобрений, изменения структуры севооборотов, снижения использования удобрений и пестицидов, содержащих серу. В европейских государствах в рамках развития экологически сбалансированного земледелия и снижения пестицидной нагрузки на окружающую среду серу также рассматривают в качестве защитного барьера, ограничивающего развитие болезней культур.

 В современных условиях сера (S) поступает в почву и растения несколькими путями: с атмосферными осадками, органическими и минеральными удобрениями, астительными остатками. В конце ХХ века дефицит серы в земледелии приобрел мировой масштаб. В европейских странах с развитым АПК, в том числе и в Беларуси, был зафиксирован скрытый дефицит серы в почвах для возделывания сельскохозяйственных культур. 

Среди факторов, вызывающих недостаток этого элемента питания в почвах, можно выделить: 

– повышенный вынос серы из почв вследствие роста продуктивности культур, интенсификации технологий возделывания высокоурожайных сортов, орошения культур;

– сокращение за последние 30 лет использования топлива в виде каменного угля, что привело к снижению выбросов в атмосферу двуокиси серы (SO 2 ) в 3 раза, которая служила основным источником выпадения серы на пахотные земли, расположенные вокруг промышленных предприятий;

– рост использования высококонцентрированных минеральных удобрений и пестицидов, не содержащих серу, снижение объемов внесения органических удобрений.

По данным зарубежных ученых, глобальный дефицит серы достиг около 9,6 млн тонн в год и по мере роста производства продовольствия спрос на серу будет увеличиваться.

Если предположить, что применение серных удобрений будет расти медленно, то расчеты показывают, что общий дефицит серы во всех регионах мира увеличится до 11,9 млн тонн. Наибольший спрос на серные удобрения отмечается в странах Азии (Китае и Индии), однако растущий дефицит серы будет характерен для всех регионов мира.

Серные удобрения могут давать значительные прибавки урожая и повышать качество растениеводческой продукции, особенно на интенсивных сортах культур и высоких фонах NPK. Прибавка семян озимого рапса от серы даже при низкой урожайности достигала 2,5-3,7 ц/га, зерна озимой пшеницы и тритикале – 2-4 ц/га, ячменя – 2-3 ц/га, озимой ржи – 1,5-3 ц/га, сена клевера – 15 ц/га, клубней картофеля – 20-58 ц/га (Пироговская Г.В.).

В почве сера содержится в основном в форме органических соединений (70-90%) и тесно связана с обеспеченностью почв гумусом. Легкие по гранулометрическому составу почвы больше подвержены серному дефициту из-за быстрого вымывания элемента. Для минерализации серы, содержащейся в органическом веществе, важную роль играет микробиологическая активность почвы. При благоприятных условиях в почве минерализуется около 10 кг/га серы в год. Как правило, этого недостаточно, чтобы полностью восполнить потребность в ней культур.

Концентрация ионов серы в почвенном растворе сильно зависит от степени минерализации органического вещества почвы и растворимости внесенных серосодержащих минеральных удобрений.

Растениям доступно лишь небольшое количество минеральной серы (10-40 кг/га) из её общих запасов в почве. Содержание в почве биодоступной серы может сильно меняться в зависимости от почвенных условий и приема внесения удобрений. В периодически известкуемых кислых почвах большая часть серы связана с кальцием и магнием, в результате чего она становится труднодоступной для использования растениями.

Сульфаты очень мобильны в почве, и их перемещение по профилю следует принимать во внимание осенью и зимой, так как потери серы от вымывания зависят от влагоемкости почвы, количества осадков и усвоения растениями (сидераты, озимый рапс).

В период активной вегетации потери сульфатов от вымывания в грунтовые воды уже не так существенны.

Источником сульфатов для растений могут служить и грунтовые воды, особенно весной, когда они поднимаются к поверхности (прежде всего, на сенокосах и пастбищах). В последующие периоды вегетации влага может подниматься к поверхности через капилляры.

Содержание в почве серы – один из параметров прогнозирования качества урожая и эффективности серосодержащих удобрений. При этом уровень серы в почвах под влиянием различных факторов способен быстро меняться. Поэтому дефицит серы может отмечаться не в каждом месте и не каждый год. На обеспеченность растений серой влияют тип почвы и её влажность, погодные условия, биологические особенности культур.

По уровню потребности в сере все культуры можно разделить на 3 группы:

– высокотребовательные – все крестоцветные (рапс, сурепица, горчица, капуста), которые при среднем уровне урожайности выносят S более 40-80 кг/га;

– среднетребовательные – все бобовые, гречиха, кукуруза и свёкла (20-40 кг S/га),

– малотребовательные – многолетние травы, подсолнечник, зерновые и овощные культуры, картофель (12-25 кг S/га).

Высокие требования к сере крестоцветных культур ученые объясняют низкой эффективностью её использования растениями и относительно высоким усвоением сульфатов. По мнению зарубежных ученых, рапс нуждается в 50-70 кг S/га, поскольку для производства 1 тонны семян влажностью 8% требует в среднем 16 кг серы.

Вынос серы с урожаем основной продукции сельскохозяйственных культур (при влажности зерна 10%)*

*Побочная продукция сельскохозяйственных культур может содержать столько же серы или даже больше, чем основная продукция

Зерновые, бобовые и сахарная свёкла требуют 10-20 кг S/га, или около 1/10 от их потребности в азоте. Несмотря на то, что потребность в сере у зерновых культур меньше, чем у сахарной свёклы, однако на практике недостаток серы чаще сказывается на зерновых культурах и рапсе. Причина – в высокой потребности этих культур в сере и азоте в начале вегетации, а также неполное усвоение серы этими культурами из почвы.

Сахарная свёкла, наоборот, благодаря глубоко проникающей корневой системе и более длительному периоду вегетации в теплый период может лучше использовать серу после минерализации органического вещества почвы и из грунтовых вод.

Потребность растений в сере меняется в течение вегетационного периода. Например, максимальная потребность в сере у рапса – в фазу цветения и семяобразования. Кукуруза усваивает суре фактически с постоянной скоростью в течение всего вегетационного периода, и в зерне аккумулируется более 50% накопленной растениями серы.

На растениях рапса иногда можно заметить красно-фиолетовую окраску, ложкообразно загибающиеся листья, а вместо типичной интенсивной желтой окраски цветки становятся бело-желтыми. На посевах рапса эти симптомы встречаются неравномерно.

Скрытый недостаток серы без внешних признаков влияет на снижение урожайности и ухудшение качества продукции, несмотря на достаточное обеспечение культуры остальными питательными элементами. При недостатке серы у бобовых культур уменьшается количество клубеньков на корнях растений и соответственно снижается интенсивность фиксации атмосферного азота.

 Особое значение в обмене веществ растений имеет взаимное влияние серы и азота. Установлено, что в составе белка на 15 частей азота приходится 1 часть серы (N:S = 15:1). Иными словами, недостаток 1 кг серы ограничивает усвоение 10-15 кг азота (W. Konieczny, 2001).

Как правило, соотношение N:S в растении должно быть от 5:1 до 12:1. Однако это характерно не для всех культур. Например, в зерне пшеницы соотношение N:S составляет 16:1, а в семенах рапса – 6:1.

Динамика азота и серы тесно зависит от осадков, интенсивности их выпадения и распределения. Сопряженность азотного и серного питания особенно очевидна на посевах зерновых культур, где роль каждого из них возрастает на фоне другого. При внесении высоких доз азота под пшеницу на фоне дефицита серы выход биомассы снижается вдвое, а урожайность зерна падает на 60%.

Установлено, что использование азота из удобрений рапсом, кукурузой и пшеницей выше в условиях обеспеченности серой. Продуктивная и физиологическая эффективность азота всегда выше на тех полях, где дополнительно внесены серные удобрения.

Помимо прямой зависимости между азотом и серой, также выявлено воздействие серы и на фосфатный режим почв. По данным Института серы (США), внесение в почву фосфора и серы в соотношении 3:1 наиболее эффективно повышает коэффициент использования фосфора растениями. 

Оптимальное содержание серы в сухой массе растений находится на уровне более 0,3% S для большинства полевых культур, в том числе для зерновых и трав, более 0,45% S – для рапса.

Наряду с определением концентрации серы в растениях, необходимо также определять и содержание азота, так как расчетное соотношение N:S позволяет сделать более точные выводы (табл. 1). Очень высокое отношение азота к сере указывает на дефицит серы в растениях.

Таблица 1. Соотношение N:S для различных культур (DLG-Merkblatt)

В качестве серного удобрения используют:

– кристаллический или гранулированный сульфат аммония (NH 4 ) 2 SO 4 , содержащий 24% S и 21% N,

– сульфоаммофос (10-14% S);

– сульфат калия (K 2 SO 4 – 18% S и 50% К 2 О);

– сульфат магния (MgSO 4 – 20% S и 25% MgО);

– калимагнезию (K 2 SO 4 , MgSO 4 – 17% S и 30% K 2 SO 4 , 10% MgO).

Растворимый в воде сульфат – единственная форма, из которой растение может усваивать серу из почвенного раствора и через листья. Сульфаты калия и магния дополнительно покрывают недостаток растений в магнии и калии. Сульфат кальция (CaSO 4 ), по сравнению с сульфатами аммония, калия или магния, менее растворим в воде, поэтому лучше подходит для предварительного внесения, а не для оперативной подкормки растений.

Хорошим серосодержащим удобрением местного значения является фосфогипс (76% CaSO 4 ∙2H 2 O) – отход от производства фосфорных удобрений, который можно использовать в качестве источников серы (22% S), кальция и фосфора. При совместной потребности культур в азоте и сере применяют азотно-серные удобрения. Наряду с большим ассортиментом серосодержащих удобрений в твердой форме, в качестве альтернативы могут использоваться и жидкие серосодержащие удобрения.

Если в качестве почвенного удобрения появится возможность применить элементарную серу (60-98% S), то следует знать, что растения не смогут сразу ее усвоить, так как такая серы должна сначала окислиться в почве до сульфата. Превращение элементарной серы в сульфат во многом определяется степенью измельчения, температурой и биологической активностью почвы. Кроме того, необходимо обращать внимание на баланс элементарной серы в почве с кальцием, так как она обладает сильным подкисляющим действием.

Сера в органических удобрениях. В 1 тонне навоз а содержится до 1 кг SO 3 , или от 0,6 до 0,15%. Содержание серы в разных органических удобрениях возрастает с ростом сухого вещества и может изменяться в пределах 0,2-1,0 кг/т (кг/м 3 ), а доля сульфата – 10-80%. Однако биодоступность серы из органических удобрений зависит от условий их минерализации температуры и влажности почвы). В год внесения органических добрений культурам доступно лишь 10% общего содержания в них серы.

В долгосрочной перспективе благодаря систематическому внесению органических удобрений можно рассчитывать на увеличение общего содержания серы в почвах.

Несоответствие между органическими запасами почвы, потребностью посевов в сере и степенью её минерализации часто отмечается на озимом рапсе и озимых зерновых, которые испытывают потребность в сере весной.

При определении норм серных удобрений в первую очередь следует исходить из потребности растений. Приведенные в таблице 2 нормы могут служить лишь приблизительным ориентиром для участков, где в предыдущие годы не отмечался дефицит серы, регулярно вносились органические удобрения, а почва хорошо готовилась для последующих культур. Под чувствительные к сере культуры ее норму увеличивают на 10-15%. При рядковом внесении доза серы сокращается вдвое, а для некорневых подкормок доза составляет 1,2-1,7 кг/га серы. 

Таблица 2. Нормы внесения серных удобрений под различные культуры (Dr. Hans-Werner Olfs, 2012)

Более высокие дозы серных удобрений можно применять, если в последние годы отмечался дефицит серы и из-за погодных условий в осенне-зимний период возникал риск вымывания её из почвы, а также в случае планирования высокой урожайности. На лугах необходимо принимать во внимание направление и интенсивность использования угодий.

По рекомендациям белорусских ученых-агрохимиков, под рапс в основное внесение целесообразно применять 5-6 ц/га фосфогипса, а экономически оправданной дозой является 60 S кг/га.

Высокие дозы серных удобрений вызывают недостаток молибдена у растений из-за антагонизма между ионами сульфата и молибдата в процессе поглощения корневой системой растений. По этой же причине также наблюдается антагонизм между серой и селеном. Поэтому применение серосодержащих удобрений на пастбищах и сенокосах с низким содержанием в почве селена может существенно снижать и без того низкое содержание селена в травах, что негативно скажется на здоровье молочного скота. При этом благодаря сульфатной форме серы растения меньше поглощают тяжелых металлов на загрязненных почвах.

Серные удобрения следует вносить в начале вегетации (при основной обработке почвы или перед севом) и во время вегетации культур, на лугах и пастбищах – поверхностно. Под озимый рапс на легких почвах и при большом количестве осадков в конце лета осенью вносят 10-20 кг/га серы. Осеннее внесение серных удобрений целесообразно и на тяжелых почвах, при бесплужных обработках почвы или недостаточном развитии корневой системы.

При визуальных симптомах содержания серы нормы внесения серного удобрения должны коррелировать с другими питательными элементами (N, P, K, Mg). Если пропустили первую подкормку озимых зерновых, то серу следует вносить не позднее начала фазы трубкования.

Большинство серных удобрений рассчитано на внесение вразброс по полю. На луговых угодьях серные удобрения рекомендуется применять дробно, исходя из потребности.

Небольшую потребность в сере помогут устранить некорневые подкормки легкорастворимыми формами удобрения. Если дефицит серы удалось выявить на ранних стадиях роста растений и своевременно провести обработку, можно рассчитывать на высокую урожайность. При затянувшемся дефиците с помощью некорневой подкормкиможно убрать только симптомы дефицита серы, но на получение высокой урожайности

надеяться не стоит. Если в первое внесение азотные удобрения одержали много серы, то следующие подкормки лучше проводить азотными удобрениями без серы.

Комбинирование водорастворимых сульфатных форм удобрений и элементарной серы обеспечивает как быстрое, так и пролонгированное действие серосодержащих удобрений. В данном случае размер частиц элементарной серы служит основным фактором, поскольку меньшие по размеру частицы быстрее окисляются до сульфатов, чем крупные.

Таким образом, в условиях растущего дефицита серы в земледелии республики для получения планируемых урожаев культур и надлежащего качества растениеводческой продукции требуется применять серосодержащие удобрения на начальных этапах роста растений. При недостатке серы ухудшается синтеза белка и снижается эффективность использования азота растениями из удобрений. В Беларуси выпускаются все необходимые современные формы минеральных серосодержащих удобрений для возделываемых культур.