Мезоэлементы. Сера

Просмотры: 21
09.02.2017

Физиологическая роль. Сера – один из самых важных элементов минерального питания растений, без которого их жизнь невозможна. Как и азот, она входит в состав всех белков растений, являясь незаменимым компонентом ряда аминокислот – цистеина, цистина, метионина. Сера является одним из составляющих витаминов, ферментов и т.д. Дисульфидные группы содержатся в эфирном масле чеснока. Слезоточивое действие лука обусловлено полисульфидами. В эфирных маслах многих растений семейства крестоцветных (капустных) также содержатся соединения серы – роданиды. Сера играет важную роль в окислительно-восстановительных процессах, активизации ферментов, синтезе белка, синтезе хлорофилла. Также она участвует в ассимиляции растениями нитратов, замедляет их накопление в клубнях картофеля и в других культурах.  


Сельскохозяйственные культуры содержат разное количество серы в сухом веществе и, соответственно, разную потребность в этом элементе. Обусловлено это как биологическими особенностями разных видов растений, так и фазами их развития, содержанием серы в почве и в атмосферном воздухе. Вынос серы многими культурными растениями лишь немного меньше выноса фосфора, а у капустных даже превосходит его. Так, с тонной люцернового сена из почвы выносится 3,6 кг серы, с таким же количеством зерна овса – 2,35 кг, зеленой массы кукурузы – 1,85 кг, корнеплодов сахарной свеклы – 2,4 кг, зерна гороха – 2,25 кг, клеверного сена – 2,15 кг, белокочанной капусты – 11,2 кг. Больше всего серы усваивают растения из семейства крестоцветных (капустных), особенно, разные виды капусты, брюква, рапс, а также из семейства лилейных (лук, чеснок), маревых (разные виды свеклы), зонтичных (укроп), сложноцветных (астровых) (подсолнечник), бобовых (люцерна, клевер, горох, соя), пасленовых (картофель, томат). А вот у зерновых потребность в сере сравнительно невелика. В разных органах одного растения содержание серы также неодинаково: обычно больше всего ее содержится в семенах и листьях, меньше всего – в стебле и корнях.  


Источники серы. Растения усваивают серу из почвы при помощи корневой системы в виде ионов SO42-. Основным источником поступления серы в почву, находящуюся в сельскохозяйственном обороте, являются органические и минеральные удобрения. Так, с тонной органических удобрений (перегной, компост) в почву вносится 0,5 кг серы, с тонной сульфата аммония – 240 кг, сульфата калия – 180 кг, суперфосфата – 130 кг серы. Незначительное количество серы поступает в почву с семенами и посадочным материалом. Важным источником обогащения почвы этим элементом является сера, содержащаяся в атмосфере. Основная часть серы адсорбируется почвой непосредственно из атмосферы в виде S02, а незначительное количество поступает с атмосферными осадками. Причем, важная роль тут принадлежит осадкам в виде снега. Сравнительно небольшое количество серы попадает в почву с поливными водами при применении орошения.


Мезоэлемент сера


Значительная часть этого элемента может поступать в растения через листья в форме окисленной серы. Около половины серы, попадающей в атмосферу, имеет антропогенное происхождение. Основное ее количество в атмосфере находится в форме сернистого газа SO3, который вдвое тяжелее воздуха и поэтому не переносится на большие расстояния. В связи с этим, он концентрируется в районах размещения промышленных предприятий. Тут концентрация этого газа может быть в 2 – 3 раза выше, чем в сельской местности. Приблизительно 50% серы поступает в атмосферу в результате биологического преобразования ее соединений в почве и воде. Ведущую роль в этом процессе играют микроорганизмы.


Для большинства растений оптимальное содержание SO3 в атмосфере составляет 0,20 мг на кубометр воздуха. Критическим для разных культур является такое содержание этого газа в воздухе: клевер – 0,20 – 0,25 мг/м3, зерновые, зернобобовые, земляника – 0,25 – 0,3 мг/м3, свекла, рапс, капуста – 0,3 – 0,4 мг/м3. В целом, растения способны треть своих потребностей в сере удовлетворять за счет поступления этого элемента из атмосферы.


Содержание серы в почве. В почве различают такие формы серы: валовая (общая), минеральная, резервная, подвижная легкодоступная. Общее содержание серы в разных почвах колеблется от 20 мг до 35 г на 1 кг почвы.


На минеральную форму серы в почве приходится 10 – 20% ее валового содержания. Она представлена сульфатами и сульфидами кальция, магния и одновалентных катионов. Подвижная легкодоступная для растений сера находится в форме сульфатов одновалентных катионов. Концентрация S – SO42- в верхнем горизонте почв колеблется от 0,5 до 20 мг/л почвенного раствора. Для нормального роста и развития растений необходима концентрация больше 3 – 5 мг S – SO42-  на литр. Сульфидные соединения серы встречаются только в глубоких слоях почвы, в которые не поступает кислород.


Запасы минеральной серы в почвах разные. Они составляют от 100 кг/га в малогумусных подзолистых песчаных почвах и желтоземах до 500 кг/га в торфяниках и черноземах. Наименее обеспечено серой большинство серых лесных, подзолистых и дерново-подзолистых почв. Самые маленькие ресурсы серы имеются в легких грунтах гранулометрического состава. Вместе с тем, низкое содержание доступной для растений серы отмечается в некоторых типах черноземов.


Сульфатная сера в почве достаточно мобильна, поэтому может поступать в растения с грунтовыми водами, а также перемещаться вниз по почвенному профилю и загрязнять грунтовые и природные воды. В зависимости от почвенно-климатических условий, растительного покрова, норм и форм внесения удобрений, потери серы вследствие вымывания достигают 15 – 80 кг/га, или почти 50% от ее поступления с минеральными удобрениями и атмосферными осадками.


Резервная сера – это разница между валовой и минеральной серой. В почве она представлена органическими формами. Ее накопление связано с жизнедеятельностью растений и почвенной биоты. Доступность органической серы для растений зависит от скорости преобразования ее в сульфатную форму. Минерализация содержащих серу соединений происходит одновременно с аммонификацией. Этот процесс называется сульфофикацией. Почвы с низким содержанием органических веществ больше нуждаются в сульфатных удобрениях, чем высокогумусные.  


Круговорот серы в почве происходит с участием разных групп микроорганизмов – аэробных, анаэробных, хемотрофных, автотрофных, настоящих бактерий и архебактерий. Трансформация органических и минеральных соединений серы в почве обусловлена процессами минерализации, иммобилизации, окисления и восстановления.


Органические соединения серы минерализуются микроорганизмами с образованием H2S. В анаэробных условиях сероводород является конечным продуктом преобразования серы, который придает почве неприятный запах. При отсутствии условий для дальнейшего преобразования, этот газ может накапливаться в количестве, токсичном для растений. Если анаэробные условия сменяются аэробными, H2S окисляется, и в почве может появиться элементарная сера. В дальнейшем, при наличии кислорода, она окисляется микроорганизмами до SO42-  – основного источника серы для питания растений.


Симптомы недостатка серы. При недостатке серы задерживается синтез белков в растениях, накапливается азот в небелковой форме или в форме нитратов.


По внешним признакам дефицит серы похож на азотное голодание, поскольку похожа роль серы и азота в метаболизме растений. Это следует иметь ввиду, определяя по внешним признакам дефицит в том или ином элементе. Если при дефиците серы ошибочно повысить норму азотных удобрений, это не исправит положения, а наоборот приведет к снижению урожая и ухудшению его качества. 


800px-Grape_leaf_showing_nutrient_deficiency.jpg


При недостатке серы растения прекращают рост и развитие, их листья становятся светло-желтыми и даже белыми с красноватым оттенком, уменьшается их устойчивость к заболеваниям, засухе и низким температурам.


Сера с трудом реутилизируется в растении, то есть, обратное передвижение ее из старых листьев в молодые очень незначительно, поэтому недостаток серы в первую очередь проявляется на молодых листьях и точках роста (они приобретают светло-зеленую окраску). Это – один из признаков, отличающих дефицит серы от азотного голодания: при недостатке азота первыми от хлороза страдают старые листья.


Есть внешние различия в реакции на дефицит серы и у разных видов растений. Так, у подсолнечника образуются мелкие корзинки, цветение вовсе может не наступить. Томат формирует деревянистые и твердые стебли с малым диаметром. У капустных растений листья выглядят длинными и узкими. У бобовых культур снижается жизнедеятельность клубеньковых бактерий и синтез хлорофилла.


managing_soil_ph_2.jpg


Применение серных удобрений. Постоянное поступление серы в растения очень важно для их нормального роста и развития. Существует большое количество качественных водорастворимых и медленнодействующих серосодержащих удобрений, которые при оптимальных дозах, сроках и способах внесения способны удовлетворить потребности растений в этом элементе.


Интенсификация сельскохозяйственного производства требует применения серных удобрений практически на всех посевных площадях. Вынесение серы с урожаями сельскохозяйственных культур без соответствующего возмещения за счет дополнительного удобрения постепенно ведет к истощению почвенных запасов этого элемента. Корректировка дефицита серы обычно решается достаточно легко внесением соответствующих доз удобрений, однако, лучше такие ситуации предотвращать. Применение серосодержащих удобрений может не требоваться на почвах с высокими запасами органического вещества, однако отзывчивость сельскохозяйственных культур на систематическое внесение серосодержащих удобрений наблюдается на многих типах почв.


Чем выше доза удобрений и урожай, тем выше потребность растений в сере. Особенно это касается азотных удобрений. Поэтому положительное действие серных удобрений наиболее эффективно при повышенных нормах азота.


Растительная диагностика – наиболее объективный метод, позволяющий определить потребность растений в сере. При применении серных удобрений следует учитывать содержание серы в растениях и соотношение N : S в протеине. Оптимальное соотношение для питания большинства растений составляет 17 – 18,5:1.  Критическое содержание серы в зерне пшеницы составляет 0,17%, в клубнях картофеля – 0,11%, в листьях клевера – 0,11 – 0,32% в сухом веществе. Критическое соотношение N : S в зерне пшеницы – 14,8:1, клевера – 15,0 – 18,5:1. Очень высокое отношение азота к сере указывает на дефицит серы в растениях. При увеличении доз азота без внесения серы это может привести к резкому снижению урожая зерна, причем общее накопление биомассы при этом не снижается. При повышении снабжения растений сульфатами улучшается качество биомассы за счет обогащения ее азотом, железом, кальцием и серой.


Серные удобрения следует вносить во время основной обработки почвы или перед посевом сельскохозяйственных культур, а на лугах и пастбищах – поверхностно. Для большинства культур норма внесения серы на почвах легкого гранулометрического состава – 50 – 60 кг/га, среднего и тяжелого суглинистого – 60 – 90 кг/га. Под культуры, чувствительные к содержанию серы, ее норму увеличивают на 10 – 15%. При рядковом внесении доза сокращается вдвое. Для некорневых подкормок доза составляет 1,2 – 1,7 кг/га. В первую очередь, серные удобрения вносят под капустные (капуста, рапс), бобовые (соя, горох, вика) культуры, корнеплоды, картофель, кукурузу.


Мезоэлемент сера


На почвах с низким содержанием доступной серы при внесении минеральных удобрений на 1 часть серы должно приходиться 5 – 7 частей азота. На почвах, бедных на фосфор и серу, соотношение между ними в удобрении должно быть 3:1.


Серные удобрения могут обеспечивать значительные прибавки урожая и повышение содержания белка, если их вносить под интенсивные сорта пшеницы на высоких фонах NPK. Прибавка урожая пшеницы озимой может достигать 1,7 – 4 ц/га, увеличение содержания белка в ее зерне – на 1 – 2%. Для других культур прирост урожая при внесении серных удобрений составляет: ячменя озимого – 1 – 3 ц/га, ячменя ярового – 2 – 3 ц/га, ржи озимой – 1,5 – 3 ц/га, клеверного сена – 15 ц/га, клубней картофеля – 30 ц/га.