для чего нужна сера в сельском хозяйстве
Сера и вегетация растений
Азот, фосфор и калий являются основными компонентами удобрений сельхозкультур. Но для достижения урожайности и более питательных продуктов сельскохозяйственным культурам нужна сера. Этот элемент все чаще называют четвертым по значимости за ту роль, которую сера играет в вегетации растений.
Роль серы в росте и развитии растений
Сера является одним из 17 основных питательных веществ для растений. Сера участвует в образование хлорофилла, производстве белка, синтезе масел и других важных процессах вегетации растений. Ее недостаток сказывается на количестве и качестве урожая. Диагностировать визуально дефицит серы в растении сложно, поскольку внешне он аналогичен азотному голоданию: пожелтение листьев, вытягивание и утончение стеблей, замедленное развитие культуры. Типичные визуальные признаки дефицита серы представлены в таблице 1.
Хлороз на молодых листьях и точках роста при дефиците серы объясняется тем, что этот элемент не может перемещаться с нижних ярусов к молодым листьям, как азот. При недостатке азота нижние листья отпадают, а при серная недостаточность приводит только к побледнению и пожелтению, но не к опадению листьев. Поскольку на многих полевых культурах сложно зрительно различить дефицит серы и азота, рекомендуется провести анализ тканей растения.
Сера в почве
Сера составляет в органическом веществе почвы приблизительно 1/8 от содержания азота. В среднем, на каждые 77 кг органического вещества почвы приходится чуть меньше 0,5 кг серы. Для серы важны не только количество, но и форма, в которой находится это вещество. Известно, что сера становится доступной для растений только в процессе минерализации микроорганизмами. Дефицит серы наблюдается на разных типах почв и зависит не только от выращиваемых культур, но и от технологии, которые используются в конкретном хозяйстве.
В последние годы все чаще наблюдается дефицит серы на полях с системой обработки no-till. При использовании безотвальной системы земледелия каждый сельскохозяйственный сезон минерализуется меньше органического вещества, особенно в начальный период применения no-till. В это время поверхностные остатки накапливаются, и содержание органического вещества начинает медленно увеличиваться из-за снижения механического воздействия на почву. Но минерализация серы замедляется. Комбинация снижения минерализации и увеличения посевов приводит к возникновению дефицита серы.
Дефицит серы приводит к тому, что растение плохо усваивает азот. И даже на подкормленных азотными удобрениями полях с дефицитом серы азот просто вымывается. В итоге сельхозпроизводитель впустую тратит деньги, так как урожайность не увеличивается, а кроме этого, страдает окружающая среда. Немецкие исследователи подсчитали: из-за недостатка серы в почве ежегодно теряется до 300 млн кг азота или около 10 % используемых в стране азотных удобрений.
В России лишь 10 % пашен сдержат достаточный процент серы (более 12 мг/кг). Средний уровень сохраняется на 30 % угодий. Примерно три четверти пахотных угодий России нуждаются в применении серосодержащих удобрений.
Влияние серы на растения
Белки и протеины растения содержат 90% серы, которая находится в растении. Масла растений семейства горчичных и луковых особенно богаты серой. Своевременное внесение удобрений серы увеличивает содержание масла в семенах.
Кроме того, сера является составной частью аминокислот (цистин, цистеин и метионин). Эти аминокислоты играют важную роль в формировании белков растения. Сера также активирует некоторые энзимы и входит в состав коэнзима А, глютатиона и некоторых витаминов. Поскольку сера и азот необходимы для построения белков в растениях, между ними существует тесная взаимосвязь.
Потребность растений в сере представлена в таблице 2.
Восполнение дефицита серы
Дефицит серы на зерновых культурах наблюдается в почвах с низким содержанием органического вещества или на почвах с его медленной минерализацией. Однако почвы, расположенные около промышленных городов, могут получать достаточно серы из атмосферы, которой может хватить для формирование урожая. Чаще недостаток серы восполняется внесением удобрений.
На российском рынке представлен довольно широкий спектр серосодержащих удобрений в сухом и жидком видах. Кроме этого, используется гипс, который является источником серы, а также мелиорантом для почвы. Поскольку сера подвержена выщелачиванию, вносить ее с удобрениями необходимо ежегодно. При появлении бледно-зеленой, желтой окраски листьев на зерновых культурах необходимо срочно сделать анализ почвы и тканей пораженных растений. И по результатам анализа восполнить дефицит серы с помощью удобрения.
Сера и ее роль в питании сельскохозяйственных культур
Среди наиболее необходимых элементов, играющих жизненно важную роль в питании сельскохозяйственных культур, сера (S) занимает особое место. Хотя количество потребления ее растениями не столь велико по сравнению с азотом, фосфором и калием, все же ее значение для полноценного роста и развития культур трудно переоценить. В растительном организме сера присутствует в виде органических и минеральных соединений и составляет около 0,2 – 1% сухой массы растений, но по своему биохимическому воздействию приравнивается к макроэлементам. Заменить ее другими элементами минерального питания невозможно.
Сера активно участвует в азотном и углеводном обмене веществ, в процессах дыхания и синтезе жиров. Она усиливает рост и развитие растений, стимулирует образование клубеньковых бактерий на корнях у бобовых культур, а также интенсифицирует поглощающую деятельность корневой системы, благодаря чему повышает эффективность применения NPK-удобрений, способствует мобилизации из почвы питательных элементов (кальций, магний, железо, микроэлементы) и снижает поступление в растения радионуклидов. Вместе с тем, отмечается повышение устойчивости сельскохозяйственных культур к неблагоприятным климатическим условиям (повышенные или пониженные температуры, засуха, действие радиации).
Сера в культурах является незаменимым компонентом белковых соединений (аминокислот метионина, цистина, цистеина), витаминов В1 (тиамина) и Н (биотина), липоевой кислоты, глютатиона, коэнзима А, сульфолипидов, хлорофилла, поэтому ее дефицит вызывает нарушения в процессах синтеза белка, приводит к снижению (до 40%) интенсивности процесса фотосинтеза и накоплению растворимых азотистых соединений (нитритов и нитратов).
Сера участвует в формировании многих ферментов и эфирных масел (горчичное, луковое, чесночное и пр.). Достаточное обеспечение растений серным питанием – одно из условий получения высококачественных урожаев. Сера обеспечивает высокий уровень накопления в продуктах сахаров и крахмала, увеличивает содержание масла в семенах рапса, подсолнечника, сои, повышает долю клейковины в зерне пшеницы.
Потребность различных культур в сере неодинакова. Наиболее нуждаются в этом элементе такие культуры как рапс, репа, редис, чеснок, лук, кочанная капуста, брокколи, горчица. Вынос серы при средней их урожайности составляет от 40 до 80 кг/га. Менее зависимы от серосодержащих веществ свекла, кукуруза, лен, хлопчатник, табак и бобовые (соя, горох, люцерна, клевер и пр.). Они потребляют за сезон от 20 до 40 кг/га серы. Картофель, зерновые (пшеница, рожь, ячмень, тритикале), подсолнечник и травы составляют группу культур, значение серы в питании которых невелико, и количество усваиваемого ими элемента не превышает 15 – 20 кг/га.
Также динамика потребления серы у растений меняется в зависимости от фазы их развития. К примеру, рапс испытывает наибольшую зависимость от элемента в период цветения и формирования стручков. Для пшеницы дефицит серы наиболее ощутим в фазе кущения и в период молочной спелости зерна. Потребление серы кукурузой в течение всего вегетационного периода культуры происходит более равномерно.
Поступление серы в растения осуществляется как из почвенных запасов, где общее содержание элемента составляет 0,005 – 0,04%, так и из атмосферы (SO2). Основное количество (до 80 – 90%) почвенной серы находится в органической форме (гумус, растительные остатки), практически недоступной для культур, и лишь 10 – 20% – в минеральной. Чтобы корни растений могли усваивать элемент, необходима минерализация органических серосодержащих веществ до сульфатов (сульфат калия, магния, кальция, натрия). В природе этот процесс осуществляется микроорганизмами и протекает достаточно медленно, поэтому сельскохозяйственные культуры, отличающиеся интенсивным ростом, чаще всего испытывают серное голодание.
Еще одна из причин возникновения дефицита серы в питании растений – широкое внедрение высокопроцентных минеральных комплексов (с макроэлементами), не содержащих серы. Если до недавнего времени сера неизменно входила в качестве сопутствующего компонента в большинство минеральных комплексов, предназначенных для обеспеспечения полноценного питания культур, то сегодня рынок производства удобрений делает ставку на увеличение количества выпуска основных макроэлементов с низким включеним примесей (в т. ч. серы).
Особенностью проявления нехватки серного питания у растений является то, что симптомы можно наблюдать на молодых, растущих листьях или точках роста (пожелтение, некроз, мелколиственность, вытянутость черешков, приостановка роста, задержка созревания и т. п.). Связано это с тем, что сера малоподвижна в растениях и не реутилизируется культурами, т. е. не может мигрировать от одних органов растений к другим (например, от нижних листьев к верхним). Известно, что максимальное ее количество сосредоточено в семенах и тканях листьев, а минимальное – в стеблях и корнях. Именно поэтому ликвидировать последствия при обнаружении симптомов серного дефицита в кратчайшие сроки (4 – 5 дней) лучше всего путем внекорневых подкормок растений.
С этой целью применяются серосодержащие удобрения, обладающие высокой водорастворимостью и не содержащие вредных примесей и свободной серной кислоты. Хорошую эффективность в ликвидации серного голодания продемонстрировал продукт украинской компании «Долина», жидкое микроудобрение «Оракул сера актив», содержащее 760 г/л серы в полисульфидной форме, что позволяет растениям включать ее в биосинтез аминокислот и белков с меньшими затратами энергии. При поглощении препарата непосредственно клетками листьев происходит полное восстановление физиологических и биохимических процессов жизнедеятельности культур.
Без серы внесение других элементов бесполезно
Все начинается с серы
Николай: До недавнего времени основными элементами, необходимыми для питания растений, считались азот, фосфор и калий. Но исследования ведущих мировых экспертов в области агрохимии показали, что в этот ряд нужно обязательно включить и серу. Штайнер не зря ее сравнивал со стартером, который запускает весь механизм микробиологии.
Микроэлементы тесным образом связаны друг с другом. Не будет одного, не заработает и другой. Серу в почву надо вносить самой первой, чтобы она активизировала все остальные элементы. Лучше всего это делать весной — достаточно 10 — 20 кг на 1 га (или 100 — 200 г на 1 сотку). Эта небольшая доза кислотность почвы не изменит, а процесс доступности других микро-элементов запустит.
Сера — уникальный элемент. Растение напрямую не может его усвоить своими корнями. Только с помощью грибов и бактерий, которые ею питаются. Так создается ризосфера — связь корней с серомобилизующими бактериями.
В растениях серы немного — около 0,2 — 1 процента сухой массы. Но по своему биохимическому воздействию она приравнивается к макроэлементам. И заменить ее чем-то другим просто невозможно. Согласно последней классификации сера отнесена к первоэлементам наряду с водородом, углеродом, кислородом, азотом и фосфором, входящими в состав белковых молекул ДНК и РНК.
Дефицит серы приводит к тому, что растение плохо усваивает азот. И даже на подкормленных азотными удобрениями полях при серном голодании он просто вымывается в почву, засаливая ее. От этого страдает и окружающая среда.
Немецкие исследователи подсчитали: из-за недостатка серы в почве ежегодно теряется до 300 млн кг азота, или около 10 процентов используемых азотных удобрений.
Если мы нарушаем биологический цикл и вносим, например, очень много активного азота или какого-то другого легкорастворимого элемента, то получаем обратный эффект. Микроэлементы становятся недоступны — растения их просто не усваивают. Сера же восстанавливает биологические циклы. Поэтому она всегда должна быть в почве и всегда должна быть активна. Сера улучшает использование растениями азота и фосфора, участвует в образовании хлорофилла, в азотном и углеводном обмене веществ, в процессах дыхания и синтезе жиров, повышает устойчивость к засухе и болезням. Она усиливает рост и развитие растений, стимулирует образование клубеньковых бактерий на корнях у бобовых культур. Дефицит же серы на 40 процентов снижает не только фотосинтез, но и урожайность.
Сера — основной элемент растительных масел (горчичное, чесночное и др.) и витаминов. Именно от нее зависят вкус и аромат многих культур, в частности, лука, хрена и чеснока. Серу содержат огурец, томат, перец, баклажан, тыква, картофель, морковь, свекла, капуста, фасоль, салат, шпинат.
Да и для человека сера очень важна. Она отвечает за свертываемость крови, помогает организму бороться с вредными бактериями, предохраняет от воздействия радиации и замедляет старение.
Ольга: Чтобы растение хорошо росло и развивалось, необходимо обеспечить оптимальное соотношение микроэлементов. Азот — сера должны соотноситься в пропорции 10:1, то есть на 10 кг азота мы обязательно должны дать 1 кг серы. Соотношение углерода и серы — 60:1, фосфора (в пересчете на Р) и серы — 1:1.
— Почему вдруг возрос интерес к сере? Мы что, ее раньше не использовали?
Ольга: Использовали. Но сейчас сельское хозяйство более интенсивное, уменьшились площади под многолетними травами, под парами, увеличились объемы выращивания высокоурожайных сортов прибыльных культур. Соответственно, увеличился и вынос элементов урожаями. Сократились также объемы внесения органических удобрений.
В прошлом в атмосфере было много серы в виде сернистого газа. Это объяснялось интенсивным использованием в промышленности каменного угля, при сгорании которого в атмосферу выделялись газы, содержащие серу. Впоследствии они, смешиваясь с водой, выпадали на землю так называемыми кислотными дождями. А поскольку такие осадки были признаны одной из глобальных экологических проблем, то мировая промышленность переориентировалась на другие источники энергии.
Да и сами минеральные удобрения лет 30 — 40 назад при изготовлении не подвергались такой высокой степени очистки, как сейчас. А ведь во многих ископаемых материалах, используемых для изготовления удобрений, были разного рода примеси, в том числе соединения серы.
В прошлом веке активнее использовались фунгициды («Сульфат меди», «Бордосская смесь») и инсектициды (серная пыль, коллоидная сера) на основе серы. Сейчас же в сельском хозяйстве все больше не природных, а химических пестицидов. Соответственно, уменьшается и поступление серы в агроценозы.
— Как же определить, что растению не хватает серы?
Известно, что максимальное количество серы сосредоточено в семенах и листьях, а минимальное — в стеблях и корнях. Поэтому, чтобы в кратчайшие сроки (за 4 — 5 дней) ликвидировать последствия серного голодания, лучше всего провести внекорневую подкормку растений.
Ольга: Рапс, репа, редис, чеснок, лук, кочанная капуста, брокколи, горчица. Менее зависимы от серосодержащих веществ свекла, кукуруза, лен, хлопчатник, табак и бобовые (соя, горох, люцерна, клевер), картофель, зерновые (пшеница, рожь, ячмень, тритикале), подсолнечник и многие травы.
Также потребление серы меняется в зависимости от фазы развития растения. К примеру, рапсу больше всего ее надо в период цветения и формирования стручков. Для пшеницы дефицит наиболее ощутим во время кущения и в момент молочной спелости зерна. Кукурузе сера нужна в течение всего вегетационного периода. Причем более 50 процентов ее аккумулируется в зерне.
Как правило, с урожаем выносится от 10 до 30 кг серы с 1 га. Это зависит от возделываемой культуры, а также от уровня урожайности (таблица № 2). Но есть и рекордсмены: культуры семейства крестоцветных могут поглощать до 70 кг/гa.
Таблица № 2 
— Но сера используется не только как удобрение.
Николай: В первую очередь она известна как фунгицид. 2000 лет до н. э. древние греки сжигали ее, используя для дезинфекции. Об этом писал даже Гомер. И сегодня серной шашкой мы обеззараживаем парники и теплицы. Можно использовать и саму серу. Для этого ее надо завернуть в хлопчатобумажную ткань и поджечь. Едкий дым убивает вредителей. Но в алюминиевых теплицах это делать не стоит: может пострадать каркас. Если же он из древесины, то польза будет двойной — погибнет и грибок, что есть в дереве, и клещи. А также тли, щитовки и червецы. Здесь сера уже выступает как акарицид, инсектицид. Попав на листовую поверхность, она начинает испаряться, выделяя серную кислоту. Она-то и убивает (правильнее даже сказать, выжигает) споры грибов, патогены и вредителей.
— Богаты ли серой наши почвы?
Ольга: Почва — основной источник поступления соединений серы к культурным растениям. Обычно их содержится в пределах 0,005 до 0,04 процента. В среднем на каждые 77 кг органического вещества почвы приходится чуть меньше 0,5 кг серы. Важно не только ее количество, но и форма, в которой находится это вещество. Известно, что сера становится доступной для растений только в процессе ее минерализации микроорганизмами.
В земле сера находится в форме сульфат-анионов — ионов с отрицательным зарядом. Почвы же в основном притягивают и удерживают в поверхностном корнеобитаемом слое положительно заряженные катионы — кальций, магний, калий, натрий. Все, что заряжено отрицательно, будет вымываться в нижние слои. Удержать серу и другие микроэлементы в поверхностном слое почвы может кальций. Но и он не всесилен, особенно если вносить большие дозы азотных удобрений. Надо понимать, что урожайность один азот вряд ли повысит. Какая-то его доля будет усвоена растениями, но большая часть окажется невостребованной и, превратившись в кислоты, начнет подкислять почву, переводя в более подвижное состояние и кальций. После этого уже и он начнет вымываться в нижние слои. Уйдет кальций, вместе с ним опустится и сера. Вымоются другие элементы, скажем, бор и азот.
Важен вот еще какой нюанс: сера, попадая в почву, превращается в ион сульфата, который подкисляет ее. Поэтому необходимо контролировать уровень рН. И если определено, что почва кислая, то в первую очередь ее надо произвестковать материалами, содержащими кальций (известь, мел) и магний (доломит). Если же параллельно определен дефицит в почве и фосфора, то хорошим помощником может быть фосфоритная мука.
Необходимо помнить, что большинство культур предпочитают близкую к нейтральной среде почву. В кислой (и некомфортной для себя) они растут очень медленно, плохо развивается корневая система, слабо работают и почвенные бактерии.
Николай: Доказано, что применение серосодержащих удобрений на почвах с низким содержанием серы увеличивает коэффициент использования соединений фосфора, кальция, марганца, повышает урожайность. Заметный дефицит серы наблюдается на почвах с низким содержанием гумуса. На богатых же органикой грунтах соотношение между азотом и серой держится примерно на одном уровне — от 8:1 до 12:1.
С одной стороны, сера, растворяясь в воде, вымывается в нижние слои почвы за пределы активной корневой зоны культур. С другой — при недостатке воды высокие дозы серосодержащих удобрений накапливаются в верхних слоях почвы, образуя сульфатное засоление и вызывая сульфатную токсичность культур.
— Какой-то же процент серы есть и в навозе?
Николай: Сера, находясь вместе с другими элементами в кормах для животных, попадает и в навоз, точно так же, как и азот, фосфор, калий и микроэлементы. Обычно в навозе и компосте ее не более 0,3 — 1 процента. Реальный же процент зависит не только от сельскохозяйственных животных, но и от того, чем их кормят и в каких условиях они содержатся. Сера в навозе будет, если питание животных было сбалансированным.
— Многие культуры отдают предпочтение кислым грунтам.
— Отдельная тема — выбор серного удобрения.
Сегодня наиболее распространен «Сульфат аммония». В нем 24 процента серы и 21 процент азота. Но он сильно подкисляет почву. Да, дефицит серы мы устраним, но одновременно в нижние слои вымоется и кальций. Нужно следить за кислотностью почвы, регулируя рН. Если надо, то до «Сульфата аммония» лучше внести доломит, мел или известь.
Наиболее нуждаются в сере горох, соя, рапс и культуры семейства крестоцветных. Также много ее необходимо пшенице, просу и кукурузе. Меньшие объемы серы нужны люцерне, многолетним травам, картофелю и сахарной свекле. Под рапс и пшеницу ее лучше вносить с осени, а под кукурузу и картофель весной.
— Но ведь и сама сера может быть разного вида.
Николай: Да, гранулированной или коллоидной. Свойства у них одинаковые. Но все же ряд отличий есть. Гранулированная не слеживается и долго хранится, не пылит. Что касается самого эффекта от внесения, то в случае с гранулами его придется ждать дольше. Они будут работать долгие месяцы, а то и годы, но зато их легко вносить. Порошковая же сера сработает куда быстрее, но внести ее очень сложно: уж очень пылит. Да и меры предосторожности надо соблюдать усиленные и не использовать ее в засушливый и жаркий период из-за ее возможного возгорания. Чтобы получить двойной и ускоренный эффект, можно по осени внести гранулированную серу, а ранней весной — измельченную, коллоидную.
Конечно, лучше всего распылить коллоидную серу, опудрив растения. Но сделать это очень непросто: разлетится, как пыль. Можно смешать ее 1:1 с влажным песком или с мылом или просто развести в воде и затем обработать посадки опрыскивателем. Можно поливать и из лейки, но так сложнее выдержать дозу. Чтобы приготовить водный раствор, необходимое количество порошка высыпьте в емкость и залейте небольшим количеством (50 — 70 мл) чистой теплой воды. Тщательно разотрите и хорошо вымешайте. Затем добавьте еще 0,5 — 1 л воды. Еще раз хорошенечко вымешайте и вылейте в ведро, где 8 — 9 л воды.
И еще хочется предостеречь. Если у вас гранулированная сера, не вздумайте ее сами молоть — отравления не избежите!
— А что можете сказать про «Бордоскую смесь»? Ведь в ее составе, помимо кальция и меди, есть еще и сера.
Николай: Это отличный фунгицид! И использовать его можно (и нужно!) не только в саду, но и на огороде. Я всегда рекомендую обрабатывать «Бордоской смесью» будущие грядки (если нет серы) ранней весной по почве. Сера выступит как активатор почвенной биоты.
Ранней весной для обработки сада мы берем 3-процентный раствор «Бордоской смеси» — 300 г «Медного купороса» и 400 г извести на 10 л воды. Для грядок же подойдет 1-процентный раствор — 100 г «Медного купороса» и 100 — 150 г извести на 10 л воды. Лучше всего «Бордоскую смесь» вносить опрыскивателем, чтобы густым туманом накрыть землю. Так будет и безопаснее, и качественнее. Главное — правильно приготовить состав. Обработки можно проводить, как только температура днем поднимется до плюс 5 градусов, не больше.
— Когда и как правильнее вносить серу?
Николай: Действие серы напрямую зависит от температуры окружающей среды. Для стопроцентного результата необходимо, чтобы температура воздуха была выше плюс 20 градусов. При более низкой температуре препарат подействует, но не в полную силу. Лучше всего обработку проводить утром, когда нет жары. Но можно использовать препарат и вечером. Опрыскивать растения нужно со всех сторон, чтобы вещество распределилось равномерно.
Внимание: серу не используют во время активного цветения. И еще: раствор нужно пускать в работу сразу после его разведения. Сера, если не использовать ее сразу, теряет свои свойства.
Обязательно соблюдайте правила дозировки и не забывайте о собственной безопасности. Работайте только в защитной одежде, маске и перчатках.