Физиологическая роль и использование в системе удобрения серы и кальция

Сера (Сульфур).

Физиологическая роль серы:

Сера входит в состав почти всех белков, поскольку ряд аминокислот (цистеин, цистин, метионин и др.) Являются серосодержащими. Первая стойка органическое соединение, которое образуется из восстановленной неорганической серы, это аминокислота цистеин.

  1. Цистеин, как источник серы в растительном организме, играет важную роль в окислительно-восстановительных процессах при обмене веществ в растениях.
  2. Сера является составной частью некоторых ферментов (дегидрогеназ и т.д.), особенно в виде аминокислоты цистеин. Метионин относится к незаменимых аминокислот, входит в состав активных центров многих ферментов.

Физиологическая роль серы:

Сера входит в состав почти всех белков, поскольку ряд аминокислот (цистеин, цистин, метионин и др.) Являются серосодержащими. Первая стойка органическое соединение, которое образуется из восстановленной неорганической серы, это аминокислота цистеин.

  1. Цистеин, как источник серы в растительном организме, играет важную роль в окислительно-восстановительных процессах при обмене веществ в растениях.
  2. Сера является составной частью некоторых ферментов (дегидрогеназ и т.д.), особенно в виде аминокислоты цистеин. Метионин относится к незаменимых аминокислот, входит в состав активных центров многих ферментов.
  3. Участвует в важных энергетических, окислительно-восстановительных процессах, серосодержащими есть некоторые витамины группы В и витамин Н.
  4. Серосодержащие органические вещества поддерживают нормальный ход деления клеток и рост молодых тканей,
  5. Влияют на содержание хлорофилла в листьях.
  6. Зализосиркобилкы важны при переносе электронов в реакциях фотосинтеза и азотфиксации.
  7. Сера способствует формированию лигнина, который укрепляет механические ткани растений.
  8. По уровню усвоения растениями сера занимает четвертое место после азота, калия и фосфора. Растения усваивают серу в течение вегетации, а больше всего — к фазе цветения.

Дефицит серы вызывает:

Подавляется синтез серосодержащих аминокислот, белков, накапливается азот в небелковой форме или в форме нитратов, уменьшается содержание сахара, жиров — особенно в масличных культурах.

Уменьшается уровень усвоения азота из почвы и удобрений.

Растения прекращают рост и развитие, листья становятся светло-желтыми.

Вызывает неравномерное цветение и завязывания стручков в капустных культурах.

Уменьшается устойчивость растений к болезням, засухе и низким температурам.

В бобовых культурах снижается жизнеспособность клубеньковых бактерий и синтез хлорофилла.

Снижается урожайность и качество продукции.

Симптомы дефицита серы

По внешним признакам дефицит серы подобный азотному, поскольку азот и сера имеют подобные функции в метаболизме растений. Оба эти элементы используются для построения белков. Но отмена заключается в том, что при дефиците азота первыми страдают старые листья, а при недостатке серы — молодые, ведь сера из старых листьев практически не утилизируется.

Характерным признаком недостатка серы является появление хлороза на листьях. При этом сначала желтеют жилки листьев, а пластинки остаются зелеными.

В связи с накоплением антоцианов, начиная с основания листа, на пластинках возникают красноватые пятна, затем листок отмирает.

Дефицит серы может наблюдаться на полях с системой No-till.

«Скрытый» недостаток серы, которая значительно ограничивает развитие растений, уровень урожайности, характеризуется тем, что не видно четких, выразительных ее проявлений на растении, которые визуализируются только из-за очень значительного дефицита этого элемента. Ее можно установить только путем химического анализа почвы. Проявляется при выращивании по интенсивным технологиям, на легких почвах, на полях, где часто выращивается рапс или другие капустные культуры.

По требовательности к сере культуры разделяют на три группы:

растения, наиболее требовательны к сере: рапс, горчица, капуста, репа, лук, чеснок. Со средним урожаем они выносят 40 (до 80) кг серы (S) с 1 га. Наиболее опасна нехватка серы для рапса и др. капустных культур;

растения, средне требовательны к сере: бобовые (горох, соя, люцерна, клевер и др.), картофель, кукуруза, свекла. Они усваивают ориентировочно 20-40 кг \ га серы;

растения, менее требовательны к сере: зерновые, травы. Усваивают от 12 до 25 кг серы с 1 га.

Общая концентрация серы в растительных тканях колеблется в пределах 2-5 мг S / г сухого вещества. Для лучшего обеспечения серой содержание ее в растении увеличивается.

Таблица 1. Степень обеспечения почв серой

Содержание элемента Sподвижная, мг / 100 г почвы

Низкий <0,6

Средний 0,6 — 1,2

Высокий> 1,2

Источниками поступления серы в почву является минерализация растительных остатков, органические и минеральные удобрения, сера атмосферы, куда она попадает в виде газообразных выбросов от сгорания топлива и др. Содержание серы в 1 т навоза составляет 0,5 кг, так что при внесении 50 т / га навоза в почву поступает 25 кг серы.

Однако поступления серы в почву постоянно уменьшается. Очистка газообразных выбросов уменьшает поступления диоксина серы SО2 в атмосферу. Уменьшилось количество промышленных предприятий, используются чистые виды топлива: электроэнергия, газ, жидкое топливо. Поступления серы с удобрениями уменьшается вследствие широкого использования высококонцентрированных удобрений (аммофос, хлористый калий) взамен серосодержащих, а именно суперфосфата, калимагнезии и др. Учитывая, что вынос серы увеличивается при интенсивных технологиях выращивания сельскохозяйственных культур, для поддержания положительного баланса серы в почве, нужно ежегодно вносить серные удобрения.

Потребность в сере примерно такая же, как и в фосфоре. Часть исследователей указывает на способность солей серной кислоты, образующиеся после внесения серы в почву, растворять фосфор из труднодоступных соединений в легкодоступные формы, улучшая его усвояемость растениями. Кроме фосфора, сера также по мере окисления способствует высвобождению в раствор и увеличивает доступность для растений калия, кальция, магния и железа.

Доступность серы.

Для растений сера доступна в форме растворимых в воде солей серной кислоты, дают сульфат-ионы SО4, то есть в окисленной форме. Возможным источником серы может быть также SО2, который поступает с атмосферы в листья через устьица.

Элементарная сера становится доступной для растения после преобразования ее в сульфаты микроорганизмами.

Сера не связывается с частицами почвы, поэтому под действием атмосферных осадков сульфатная сера, подобно нитратного азота перемещается вниз по почвенному профилю, загрязняя грунтовые и природные воды. Потеря серы вследствие вымывания достигают 15-80 кг / га, или почти 50% ее поступления с минеральными удобрениями и атмосферными осадками (Карасюк И.М., 1995). Поэтому удобрения серой впрок не является эффективным, его нужно вносить ежегодно.

Действие на культуры.

Сера увеличивает устойчивость зерновых культур к полеганию, поражению болезнями, вредителями, способствует повышению количества и качества клейковины и белка в зерне. Для синтеза белков обязательно нужны серные аминокислоты (цистеин и метионин). Дефицит серы сильно ухудшает хлебопекарные качества пшеницы и ржи, причем снижение качества происходит раньше, чем уменьшение урожайности. Для формирования высокого урожая зерна содержание серы в листостебельной массе на стадии ЕS 30/32 должен составлять 0,3-0,4% в расчете на сухое вещество.

При формировании высокого урожая рапса возрастает значение этого элемента, который может стать ограничивающим фактором в росте урожайности. При ее недостатке замедляется рост растений, уменьшается количество стручков на растении и семян в стручках. В семенах масличных культур сера повышает содержание жира.

Под влиянием серы возрастает содержание сахара в корнеплодах сахарной свеклы, содержание крахмала в клубнях картофеля. В овощных культурах уменьшается содержание нитратов.

Чем выше норма внесения азота, тем больше растение усваивает серу, а ее недостаток сильнее ограничивает рост урожайности.

Невозможно высокоэффективное действие азота на рост урожайности без достаточного обеспечения серой!

Соотношение азота до серы должно составлять 10: 1 — 5: 1 (на одну часть серы должно приходиться 5-10 частей азота). На почвах с низким содержанием доступной серы соотношение азота к сере 5-7: 1. На почвах, бедных фосфором и серой, соотношение между ними 3: 1.

Серные удобрения (сульфат кальция, сульфат аммония, гранулированный сульфат магния, Вигор, гранулированное азотно-серное удобрение, суперфосфат и др.) нужно вносить под основную обработку почвы или перед посевом, а на пастбищах — поверхностно. Для большинства культур норма внесения серы на легких по гранулометрическому составу почвах составляет 50-60 кг / га, а на средних и трудно суглинистых — 60-80 кг / га. В первую очередь серу вносят под крестоцветные (рапс, горчица, сурепица), бобовые (соя, горох, травы), корнеплоды, картофель, кукурузу. Для зерновых культур достаточно внести 10-22 кг / га.

Физиологическая роль кальция:

Кальций активирует ферменты, усиливает обмен веществ, положительно влияет на процесс преобразования азотсодержащих соединений в растениях.

Важная роль принадлежит кальцию в создании клеточных оболочек, поддержании кислотно-щелочного равновесия (буферности) в растительных организмах.

Влияет на обмен углеводов, белков, обеспечивая лучше их транспортировку.

Улучшает синтез хлорофилла.

Входит в состав пектиновых веществ и других органических соединений.

Нейтрализует тяжелые металлы в почве.

Повышает вязкость цитоплазмы, способствуя тем самым лучшей жаростойкости растений.

Обеспечивает хорошее развитие корневой системы, способствуя формированию большего количества корневых волосков, с помощью которых из почвы в растения поступает основная масса воды и растворенных в ней питательных веществ.

Дефицит кальция вызывает:

Потерю гумуса, в результате чего ухудшаются физические, физико-химические, биологические свойства почв, а именно:

— Увеличивается удельная плотность грунта;

— Ухудшается его структура, буферность;

— Уменьшается обеспечения почвы элементами минерального питания и степень насыщения основаниями;

— Увеличивается кислотность почвы;

— Снижается интенсивность биологических процессов в нем — замедляется расписание растительных остатков.

— Снижается устойчивость к грибковым болезням

— Уменьшается эффективность минеральных удобрений на 30-50% в зависимости от уровня кислотности почвы.

— Уменьшается урожайность культуры.

Симптомы дефицита кальция:

Буреют жилки на листьях, так как проводящие пучки забиваются бурыми продуктами распада клетчатки.

Характерно скручивание листьев по краям и повреждение почек.

Задерживается рост листьев, на них появляются светло-желтые пятна (хлоротичность), после чего молодые листья отмирают.

Старые листья остаются нормальными, кальций не реутилизируется (не поддается повторному использованию), он почти не двигается с нижней части растения к точке роста.

По требовательности к кислотности почвы культуры разделяют на пять групп:

чувствительны к кислотности, хорошо растет при нейтральной или слабощелочной реакции с рН = 7,0-8,0 → люцерна, сахарная свекла, капуста, горчица и др;

те, что требуют слабощелочных и близкой к нейтральной реакции, лучше растут при рН = 6,0-7,0 → пшеница, кукуруза, ячмень, рапс, горох, соя, фасоль, подсолнечник и др;

переносят умеренную кислотность, лучше растут при рН = 5,5-6,0 → рожь, овес, просо, гречка, морковь и тому подобное;

легко переносят умеренную кислотность, хорошо растут при рН = 5,0-6,0 → картофель, лен, табак, помидоры и т.д.

малочувствительны к повышенной кислотности, лучше растут при рН = 4,5-5,0 → люпин, рис, середели;

Известкование — снижение кислотности почвы.

В системе удобрения культур применяются в основном физиологически и химически кислые минеральные удобрения, которые приводят к вытеснению кальция из почвенного поглотительного комплекса и значительных потерь этого элемента питания.

Для снижения кислотности почвы и обеспечения потребностей растения в кальции проводят известкование. Используют различные известняковые материалы, содержащие СаСО3. Норма внесения известковых материалов является большой и находится ориентировочно в пределах 1-5 т / га и более.

Основными соединениями, которые используются для нейтрализации кислотности почвы являются: СаСО3 — мел, СаО — негашеная известь, Са (ОН) 2 — гашеная известь, МgСО2 — доломит. Необходимо учитывать, что частицы размером более 3 мм неэффективны, так известняковые материалы требуют качественного тонкого размалывания (измельчения).

Известняковые материалы под действием ионов водорода постепенно разлагаются и кальций переходит в доступную для растений форму. Нужно учитывать, что известкование не всегда полностью удовлетворяет потребности культур в этом элементе питания.

Сульфат кальция — источник поступления кальция.

Необходимо отметить, что потребность культур в кальции и отношение их к кислотности почвы не всегда совпадают. Например, картофель не чувствительна к высокой кислотности, но требует много кальция. То есть от удобрения с использованием трех элементов питания NРК, для достижения высокой урожайности нужно перейти к внесению всей линейки макроэлементов — NPKCaSMg. Использование серы и магния в последние годы становится если не базовым элементом технологии, то есть достаточно популярным для большинства культур. В необходимости внесения S и Mg уже не нужно никого убеждать. С кальцием ситуация совсем другая. Его внесение в большинстве ассоциируется прежде всего с известкованием, нужно говорить об использовании этого элемента в системе питания растений. Высокоэффективным серно-кальциевым удобрением является сульфат кальция.

Сульфат кальция используется преимущественно для основного внесения в сева под вспашку, культивацию и после всходов культур. Весомым преимуществом этого удобрения является то, что при внесении в почву можно обеспечить полную потребность растений в этих составляющих. Можно вносить также в вегетационный период: на зерновых в фазе кущения, на рапсе перед стеблеванием тому подобное. Полного обеспечения серой и кальцием невозможно достичь за слоеного внесения, которое можно рассматривать для большинства культур как дополняющее до основного удобрения.

Сера в составе удобрения на 99% растворимая в воде. Это удобрение пролонгированного действия, не вымывается из почвы. Удобрение при контакте с влажным грунтом (водой) превращаются в высококолоидную суспензию. Впоследствии происходит окисление серы микроорганизмами (S-SO4). Окисление происходит постепенно, что обеспечивает потребности растения в сере в течении вегетационного периода. Лабораторные и многолетние полевые исследования показывают, что процесс преобразования элементарной серы в форму сульфата проходит ориентировочно за 90 дней. Скорость перехода зависит от температуры, влажности, типа почвы, содержания органики и др.

Кальций в сульфат кальции в 200 раз лучше растворимый, чем в известняковых материалах. Он хорошо подвижный и является доступным для растений как элемент питания.

Удобрение имеет ряд других преимуществ. На кислых почвах растет растворимость соединений алюминия. Сульфат кальций нейтрализует токсический алюминий (СаSO4 + Al → AlSO4 + Ca).

Сера и кальций, как элементы, которые повышают устойчивость растений к поражению болезнями, улучшают фитосанитарное состояние посевов, уменьшая объемы использования пестицидов.

Норма внесения сульфата кальция составляет 200-500 кг / га.

Доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, член-корреспондент УААН,

заведующий кафедрой технологий в

растениеводстве Львовского национального

аграрного университета Владимир Лихочвор