Фізіологічна роль та використання у системі удобрення сірки та кальцію.

Сірка (Сульфур).

Фізіологічна роль сірки:

Сірка  входить до складу майже всіх білків, оскільки низка амінокислот (цистеїн, цистин,  метіонін та ін.) є сірковмісними. Перша стійка органічна сполука, яка утворюється з  відновленої неорганічної сірки, це амінокислота цистеїн.

  1. Цистеїн, як джерело сірки в рослинному організмі, відіграє важливу роль в окислювально-відновних процесах під час обміну речовин у рослинах.
  2. Сірка є складовою частиною деяких ферментів (дегідрогеназ та ін), особливо у вигляді амінокислоти цистеїн.   Метіонін належить до незамінних амінокислот, входить до складу активних центрів багатьох ферментів.
  3. Бере участь у важливих енергетичних, окисно-відновних процесах, сірковмісними є деякі вітаміни групи В і вітамін Н.
  4. Сірковмісні органічні речовини підтримують нормальний хід поділу клітин і ріст молодих тканин,
  5. Впливають на вміст хлорофілу в листках.
  6. Залізосіркобілки є важливими при переносі електронів у реакціях фотосинтезу та азотфіксації.
  7. Сірка сприяє формуванню лігніну, який зміцнює механічні тканини рослин.
  8. За рівнем засвоєння рослинами сірка посідає четверте місце після азоту, калію і фосфору. Рослини засвоюють сірку впродовж вегетації, а найбільше – до фази цвітіння.

  Дефіцит сірки спричинює:

  1. Пригнічується  синтез сірковмісних амінокислот, білків, нагромаджується азот у небілковій формі або у формі нітратів, зменшується вміст цукрів, жирів – особливо в олійних культур.
  2.   Зменшується рівень засвоєння азоту з грунту та добрив.
  3. Рослини припиняють ріст і розвиток, листки стають світло-жовтими.
  4. Викликає нерівномірне цвітіння і зав’язування стручків у капустяних культур.
  5.   Зменшується стійкість рослин проти хвороб, посухи і низьких температур.
  6. У бобових культур знижується життєздатність бульбочкових бактерій і синтез хлорофілу.
  7. Знижується врожайність та якість продукції.

    Симптоми дефіциту сірки

  1. За зовнішніми ознаками дефіцит сірки подібний до азотного, оскільки азот і сірка мають подібні функції у метаболізмі рослин. Обидва ці елементи використовуються для побудови білків. Але відміна полягає у тому, що за дефіциту азоту першими страждають старі листки, а за нестачі сірки – молоді, адже сірка із старих листків практично не реутилізується.
  2. Характерною ознакою нестачі сірки є  виникнення на  листках хлорозу
    . При цьому спочатку жовтіють жилки листків, апластинки залишаються зеленими.
  3. У зв’язку з нагромадженням антоціанів, починаючи з основи листка, на пластинках виникають червонуваті плями, згодом листок відмирає.
  4. Дефіцит сірки може спостерігатися на полях з системою No-till.
  5. «Скрита» нестача сірка, яка значно обмежує розвиток рослин, рівень урожайності, характеризується тим, що не видно чітких, виразних її проявів на рослині, які візуалізуються лише за дуже значного дефіциту цього елемента. Її можна встановити лише шляхом хімічного аналізу грунту. Проявляється при вирощуванні за інтенсивними технологіями, на легких грунтах, на полях, де  часто вирощується ріпак чи інші капустяні культури.

За вимогливістю до сірки культури поділяють на три групи:

  • рослини, що найбільш вимогливі до сірки: ріпак, гірчиця, капуста, ріпа, цибуля, часник. З середнім урожаєм вони виносять 40 (до 80) кг сірки (S) з 1 га. Найбільш небезпечною є нестача сірки для ріпаку та ін. капустяних культур;
  • рослини, що середньо вимогливі до сірки: бобові (горох, соя, люцерна, конюшина та ін.), картопля, кукурудза, буряк. Вони засвоюють орієнтовно 20-40 кг\га сірки;
  • рослини, що менш вимогливі до сірки: зернові, трави. Засвоюють від 12 до 25 кг сірки з 1 га.

Загальна концентрація сірки в рослинних тканинах коливається в межах 2-5 мг S/г сухої речовини. За кращого забезпечення сіркою вміст її в рослині збільшується.

Таблиця 1.  Ступінь забезпечення грунтів сіркою

            Вміст елемента      Sрухлива, мг/100 г грунту
Низький             <0,6
Середній              0,6 – 1,2
Високий               > 1,2

Джерелами надходження сірки у грунт є мінералізація рослинних решток,  органічні та мінеральні добрива, сірка атмосфери, куди вона потрапляє у вигляді газоподібних викидів від згоряння палива тощо. Вміст сірки в 1 т гною становить 0,5 кг, отже при внесенні 50 т/га гною у грунт надходить 25 кг сірки.

Проте надходження сірки в грунт постійно зменшується. Очистка газоподібних  викидів зменшує надходження діоксину сірки SО2 в атмосферу. Зменшилась кількість промислових підприємств, використовуються чистіші види палива: електроенергія, газ, рідке паливо. Надходження сірки з добривами зменшується внаслідок ширшого використання висококонцентрованих добрив (амофос, хлористий калій) взамін сірковмісних, а саме суперфосфату, калімагнезії та ін. Враховуючи, що винос сірки збільшується при інтенсивних технологіях вирощування сільськогосподарських культур, для підтримання позитивного балансу сірки у грунті, потрібно щорічно вносити сірчані добрива.

Потреба у сірці приблизно така сама, як у фосфорі. Частина дослідників вказує на здатність солей сірчаної кислоти, які утворюються після внесення сірки в грунт, розчиняти фосфор з важкодоступних сполук до легкодоступних форм, що покращує його засвоюваність рослинами. Крім фосфору, сірка також по мірі окислення сприяє вивільненню в розчин і збільшує доступність для рослин калію, кальцію, магнію і заліза.

Доступність сірки.

Для рослин сірка доступна у формі розчинних у воді солей сірчаної кислоти, що  дають сульфат-іони SО4, тобто в окисленій формі.         Можливим джерелом сірки може бути також SО2, який надходить із атмосфери  у листя  через продихи.

Елементарна сірка стає доступною для рослини після перетворення  її в сульфати мікроорганізмами.

Сірка не зв’язується з частинками грунту, тому під дією атмосферних опадів сульфатна сірка, подібно до нітратного азоту переміщується вниз по грунтовому профілю, забруднюючи грунтові і природні води. Втрати сірки внаслідок вимивання досягають 15-80 кг/га, або майже 50% її надходження з мінеральними добривами й атмосферними опадами (Карасюк І.М.,1995). Тому удобрення сіркою про запас не є ефективним, її потрібно вносити щорічно.

Дія на культури.

Сірка збільшує стійкість зернових культур до вилягання, ураження хворобами, шкідниками, сприяє підвищенню кількості та якості клейковини і  білка в зерні. Для синтезу білків обов’язково потрібні сірчані амінокислоти (цистеїн та метіонін). Дефіцит сірки сильно погіршує хлібопекарські якості пшениці та жита, причому зниження якості відбувається раніше, ніж зменшення врожайності. Для формування високого врожаю зерна вміст сірки у листостебловій масі на стадії ЕS 30/32 має становити  0,3-0,4 % з розрахунку на суху речовину.

У кукурудзи за дефіциту сірки качани можуть гірше виповнюватися зерном (череззерниця).

При формуванні високого врожаю ріпакe зростає значення цього елемента, який може стати обмежуючим чинником в рості врожайності. За її нестачі сповільнюється ріст рослин, зменшується кількість стручків на рослині і насіння в стручках. У насінні олійних культур сірка підвищує вміст жиру.

Під впливом сірки зростає вміст цукру у коренеплодах цукрового буряка,  вміст крохмалю у бульбах картоплі. В овочевих культур зменшується вміст нітратів.

Чим вища норма внесення азоту, тим більше рослина засвоює сірки, а її нестача сильніше обмежує ріст урожайності.

Не можлива високоефективна дія азоту на ріст урожайності без достатнього забезпечення сіркою!

Співвідношення азоту до сірки має становити 10:1 — 5:1 (на одну частину сірки повинно припадати 5-10 частин азоту). На грунтах з низьким вмістом доступної сірки співвідношення азоту до сірки 5-7:1. На грунтах, бідних на фосфор і сірку, співвідношення  між ними 3:1.

Сірчані добрива (сульфат кальцію, сульфат амонію, гранульований сульфат магнію, вігор, гранульоване азотно-сіркове добриво, суперфосфат та ін.) потрібно вносити під час основного обробітку грунту або перед сівбою, а на пасовищах – поверхнево. Для більшості культур норма внесення сірки на легких за гранулометричним складом грунтах становить 50-60 кг/га, а на середніх і важко суглинкових – 60-80 кг/га. У першу чергу сірку вносять під хрестоцвіті (ріпак, гірчиця, суріпиця), бобові (соя, горох, трави), коренеплоди, картоплю, кукурудзу. Для зернових культур достатньо внести 10-22 кг/га.

Кальцій

Фізіологічна роль кальцію:

  1. Кальцій активує ферменти, посилює обмін речовин, позитивно впливає на процес перетворення азотовмісних сполук у рослинах.
  2. Важлива роль належить кальцію у створенні клітинних оболонок, підтриманні кислотно-лужної рівноваги (буферності) в рослинних організмах.
  3. Впливає на обмін вуглеводів, білків, забезпечуючи краще їх транспортування.
  4. Поліпшує синтез хлорофілу,
  5. Входить до складу пектиновин речовин та деяких інших органічних сполук.
  6.  Нейтралізує важкі метали в грунті.
  7. Підвищує в’язкість цитоплазми, сприяючи цим кращій жаростійкості рослин.
  8. Забезпечує добрий розвиток кореневої системи, сприяючи формуванню більшої кількості кореневих волосків, за допомогою яких з грунту до рослин надходить основна маса води й розчинених у ній поживних речовин.

Дефіцит кальцію спричинює:

  1. Втрату гумусу, внаслідок чого погіршуються фізичні, фізико-хімічні, біологічні властивості грунтів, а саме:
  • збільшується питома щільність грунту;
  • погіршується його структура, буферність;
  • зменшується забезпечення грунту елементами мінерального живлення і ступінь насичення основами;
  • збільшується кислотність грунту;
  • знижується інтенсивність біологічних процесів у ньому – сповільнюється розклад рослинних решток.
  1.    Знижується стійкість до грибкових хвороб.
  2. Зменшується ефективність мінеральних добрив на 30-50%, залежно від рівня кислотності грунту.
  3. Зменшується врожайність культури.

    Симптоми дефіциту кальцію:

  1. Буріють жилки на листках, тому що провідні пучки забиваються бурими продуктами розпаду клітковини.
  2. Характерним є скручування листків по краях і ушкодження бруньок.
  3. Затримується ріст листків, на них з’являються світло-жовті плями (хлоротичність), після чого молоді листки відмирають.
  4. Старі листки залишаються нормальними, кальцій не реутилізується (не піддається повторному використанню), він майже не рухається з нижньої частини рослини до точки росту.

За вимогливістю до кислотності грунту культури поділяють  на пять груп:

  • найчутливіші до кислотності, добре ростуть за нейтральної або слабколужної реакції за рН = 7,0-8,0 → люцерна, цукровий буряк, капуста, гірчиця, тощо;
  • потребують слабколужної і близької до нейтральної реакції, краще ростуть за рН =6,0-7,0 → пшениця, кукурудза, ячмінь, ріпак, горох, соя, квасоля, соняшник тощо;
  • переносять помірну кислотність, найкраще ростуть за рН = 5,5-6,0 → жито, овес, просо, гречка, морква тощо;
  • легко переносять помірну кислотність, добре ростуть за рН = 5,0-6,0 → картопля, льон, тютюн, помідори тощо
  • малочутливі до підвищеної кислотності, краще ростуть за рН = 4,5-5,0 → люпин, рис, середела;

Вапнування – зниження кислотності грунту.

    У системі удобрення культур застосовуються в основному фізіологічно та хімічно кислі мінеральні добрива, які призводять до витіснення кальцію з грунтового вбирного комплексу і значних втрат цього елементу живлення.

Для зниження кислотності грунту та забезпечення потреб рослини у кальції  проводять вапнування. Використовують різні вапнякові матеріали, які містять СаСО3. Норма внесення вапнякових матеріалів є великою і знаходиться орієнтовно в межах 1-5 т/га і більше.

Основними сполуками, що використовуються для нейтралізації кислотності грунту є: САСО3 – крейда, СаО – негашене вапно,  Са(ОН)2 – гашене вапно, МgСО2 – доломіт.  Необхідно враховувати, що частинки розміром понад 3 мм неефективні, тому вапнякові матеріали вимагають якісного тонкого розмелення (подрібнення).

Вапнякові матеріали під дією іонів водню поступово розкладаються і кальцій переходить у доступну для рослин форму. Потрібно враховувати, що вапнування не завжди повністю задовільняє потреби культур у цьому елементі живлення.

Сульфат кальцію — джерело надходження кальцію.

Необхідно зазначити, що потреба культур у кальції і відношення їх до кислотності грунту не завжди співпадають. Наприклад, картопля не чутлива до високої кислотності, але потребує багато кальцію.  Тобто від удобрення з використанням  трьох елементів живлення NРК, для досягнення високої врожайності  потрібно перейти до внесення всієї лінійки макроелементів — NPKCaSMg.   Використання сірки і магнію в останні роки стає якщо не базовим елементом технології, то є досить популярним для більшості культур. У необхідності внесення S та Mg  уже непотрібно нікого переконувати. З кальцієм ситуація зовсім інша. Його внесення у більшості асоціюється насамперед з вапнуванням, а потрібно вести мову про використання цього елементу у системі живлення рослин. Високоефективним сірчано-кальцієвим добривом є сульфат кальцію.

Сульфат кальцію  використовується переважно для основного внесення
 
до сівби під оранку, культивацію та після сходів культур. Вагомою перевагою цього добрива є те, що під час внесення в грунт можна забезпечити повну потребу рослин у цих складниках. Можна вносити також у вегетаційний період: на зернових у фазі кущіння, на ріпаку перед стеблуванням тощо. Повного забезпечення сіркою і кальцієм неможливо досягти за листкового внесення, яке можна розглядати для більшості культур як доповнююче до основного удобрення.

Сірка в складі добрива на 99% розчинна у воді. Це добриво пролонгованої дії, що не вимивається з грунту.   Добриво   при контакті з вологим грунтом (водою) перетворюються у висококолоїдну суспензію. Згодом відбувається окислення сірки мікроорганізмами (S-SO4). Окислення відбувається поступово, що забезпечує потреби рослини в сірці впродовж вегетаційного періоду. Лабораторні і багаторічні польові дослідження показують, що процес перетворення елементарної сірки  в форму сульфату проходить орієнтовно за 90 днів. Швидкість переходу залежить від температури, вологості, типу  грунту, вмісту органіки та ін.

Кальцій у сульфаті кальцію у 200 разів краще розчинний, ніж у вапнякових матеріалах. Він добре рухомий і є легкодоступним для рослин як елемент живлення.

Добриво має низку інших переваг. На кислих грунтах зростає розчинність сполук алюмінію. Сульфат кальцію нейтралізує токсичний алюміній (СаSO4 + Al → AlSO4 + Ca).

Сірка і кальцій, як елементи які підвищують стійкість рослин до ураження хворобами, покращують фітосанітарний стан посівів, зменшуючи обсяги використання пестицидів.

Норма внесення сульфату кальцію становить  200-500 кг/га.

Доктор сільськогосподарських наук,

професор, член-кореспондент НААНУ,

завідувач кафедри технологій у рослинництві Львівського національного

аграрного університету                 Володимир Лихочвор