Когда говорят о минеральном питании растений, чаще всего имеют в виду снабжение азотом, фосфором и калием. Но нельзя забывать и о четвёртом по важности мезоэлементе – сере.
Если серы не хватает…
Сера – удивительный макроэлемент. Растению надо его не так уж и много, но при его нехватке многие процессы жизнедеятельности замирают. А всё потому, что сера принимает участие в азотном и углеводном обмене веществ, в процессе дыхания и синтезе жиров. Сера входит в состав белков, витаминов. Она способствует накоплению крахмала и сахаров в растении. Благодаря ей усиливается рост и поглощающая деятельность корневой системы, в результате чего растения лучше усваивают азот и фосфор.
Помимо того, что сера просто необходима для нормального роста и развития растения, она повышает качество продукции – способствует увеличению доли клейковины в пшенице, содержания масла в подсолнечнике, сое, рапсе. Улучшаются не только их вкусовые качества, но и ценность в питании животных и человека. Сера отвечает за свертываемость крови, помогает организму бороться с вредными бактериями, предохраняет от воздействия радиации и замедляет старение. В последние время из-за дефицита серы на полях и в теплицах этого элемента мало в растительной пище.
Понять, что растение нуждается в сере, можно по его внешнему виду. Недостаток серы приводит к снижению фотосинтеза на 40 %. В результате этого листья мельчают, светлеют. Сначала желтеют жилки молодых листьев, а затем хлороз развивается по всей поверхности. Растения из семейства горчичных со временем приобретают красновато-фиолетовую окраску. Черешки вытягиваются. Стебли не растут в ширину. Растения хуже развиваются.
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. Поэтому если при дефиците основного белкового элемента сначала страдают старые нижние листья, то при серном голодании под удар попадает, прежде всего, «молодёжь». И если при недостатке азота нижние листья отпадают, то серная недостаточность приводит только к побледнению и пожелтению, но не к опадению листьев.
Точно определить, чего не хватает растению, поможет химический анализ тканей. Тем более, что подкормка серосодержащими удобрениями, проведенная после появления признаков недостатка серы, может оказаться запоздалой и не помочь восстановлению роста сельскохозяйственных культур.
Кроме того, недостаток серы может вообще не проявиться на внешнем виде растений, но при этом снизить качество урожая. Ведь от уровня питания серой зависит активность белков и ферментов в тканях листьев и семенах. Этот макроэлемент повышает жирность семян масличных культур. Он поддерживает трехмерную структуру белков, образуя дисульфидные «мостики». В белках пшеницы связи между атомами серы придают клейковине упругие свойства, что важно при выпечке хлеба. Тесто из муки с высоким содержанием серы лучше подходит, и буханки получаются более пышными. Низкое содержание серы в пшенице и, соответственно, в муке ухудшает внешний вид выпеченных из неё хлебо-булочных изделий.
Всем культурам – по потребности
Большинство белков имеют серу в своём составе. В среднем в структуре белка на 15 частей азота приходится 1 часть серы. Однако в зависимости от семейства сельскохозяйственных культур это соотношение может меняться. Для зерновых пропорция N: S будет составлять 25:1, то есть азота им надо намного больше. Бобовые укладываются в среднее значение 15:1. Крестоцветным сера нужна уже в пропорции 10:1, поэтому вырастить качественную кочанную капусту, брокколи или рапс без подкормок серосодержащими удобрениями невозможно.
Потребность растений в сере зависит и от фазы вегетации. В семенах рапса соотношение N: S может составлять 6:1, так что в фазу цветения и семяобразования он поглощает серу наиболее интенсивно. Кукуруза впитывает этот элемент с постоянной скоростью, и половина серы накапливается в зерне. Максимальное содержание серы в пшенице зафиксировано в фазе молочной спелости зерна. Затем культура начинает терять запасы.
Если пшенице или сахарной свёкле требуется сравнительно мало серы, это не значит, что на её дефицит можно махнуть рукой. Дело в том, что макроэлементы взаимозависимы, и недостаток одного приводит к проблемам с усвоением другого. Например, у бобовых культур нехватка серы проявляется в уменьшении количество клубеньков на корнях растений. Это, в свою очередь, ведёт к снижению фиксации атмосферного азота.
Из почвы также азот хуже усваивается, если отсутствует такой важный при строительстве белков компонент, как сера. Получается, что на подкормленных азотными удобрениями полях с дефицитом серы азот просто вымывается. Урон наносится по всем направлениям. Сельхозпроизводитель впустую тратит деньги, так как урожайность не увеличивается. Страдает окружающая среда. В конечной сельскохозяйственной продукции накапливаются нитраты, явно не радующие потребителей.
В Германии, как подсчитали исследователи, из-за недостатка серы в почве ежегодно теряется до 300 млн кг азота, или около 10 % используемых в стране азотных удобрений.
Исходя из среднего соотношения азота и серы в белках, ученые вывели формулу, что каждый килограмм серы, недополученный растениями, – это потенциальная причина потери 15 кг азота. А ведущий мировой производитель удобрений компания «ЕвроХим», учитывая это правило, разработал серосодержащие сложные удобрения, такие как сульфоаммофос, смесь КАС +S, недавно запущенная в производство в Краснодаре.
Специфическая роль «молекулы вкуса и запаха»
В отличие от азота, сера входит в состав только «избранных» аминокислот: цистеина, цистина и метионина. Цистеин – это простейшая структура, из которой растения строят многие другие серосодержащие органические соединения. Цистин, например, представляет собой две соединенные молекулы цистеина. А метионин – это незаменимая аминокислота, которая не синтезируется в организме человека.
В трёх названных аминокислотах сосредоточено до 90 % серы, которая находится в растении. Остальные 10 % приходятся на другие соединения. Сера содержится в витаминах и коферментах, таких как тиамин (B1), биотин (B7), коэнзим А, глутатион, липоевая кислота. Она входит в состав ферментов, в том числе отвечающих за дыхание растений, например, в состав дегидрогеназы. Сера незаменима в растительных маслах.
Также сера содержится в специфических соединениях, которые придают растениям особый вкус и аромат. Рапс и горчица вырабатывают глюкозинолаты, поэтому становятся горькими и острыми. Чеснок и лук продуцируют серосодержащие аллиины. Характерные для лука и чеснока вкус и запах обусловлены именно этими летучими соединениями. Если серы в почве достаточно, то острота горчицы и аромат чеснока усиливаются.
Кстати говоря, серосодержащие ароматические соединения повышают устойчивость растений к повреждению вредителями и стрессам, вызванным неблагоприятными внешними факторами.
Из почвы и воздуха
В почве сера находится в составе органического вещества в виде легко растворимых сульфатов. Это основной источник серного питания растений. Анионы серной кислоты (SО42-) усваиваются через корневые волоски. Далее при участии АТФ и магния она быстро переходит в органическую форму. Через цепочку превращений сульфат восстанавливается и идёт на строительство цистеина в хлоропластах листьев. Из цистеина также образуются более сложные соединения цистин, метионин и глутатион. Последний участвует в передвижения серы по растению.
Созданные на основе серы органические соединения по флоэме перемещаются к местам активного синтеза белка – кончикам корней, верхушкам стеблей, к плодам и зерновкам. Впоследствии сера может снова окисляться до аниона сульфата, но в таком виде она становится неподвижна. Так получается, что в молодых органах этот макроэлемент находится главным образом в восстановленной форме, а в старых – в окисленной.
Сульфат-ион способствует лучшему усвоению нитрат- и фосфат-ионов. Конкуренция между ними отсутствует. Все они участвуют и в построение клеток, как кирпичики, и в обмене веществ.
Кроме того, листья растений поглощают диоксид серы (SO2) из атмосферы. Речь о малых количествах – около 1 кг серы на гектар в год.
Чем выше технологии, тем меньше серы
До недавнего времени о том, что на сельскохозяйственных угодьях может возникнуть дефицит серы, никто и не думал. Сера в свободном состоянии и её соединения сульфаты и сульфиды широко распространены в природе. Однако из-за повсеместного роста урожайности сельскохозяйственных культур вынос серы с продукцией увеличился и сейчас составляет от 10 до 30 кг S/гa. Конкретная цифра зависит от возделываемой культуры и уровня урожайности. Для некоторых видов растений из рода Brassica (Капустные) поглощение серы может достигать 70 кг S/гa.
Одновременно стали иссякать источники серы. Раньше она была в избытке в техногенных выбросах. Диоксидсеры попадал в почву из атмосферы с пылью и осадками. Однако в последние годы ужесточились требования со стороны экологов и природоохранных государственных структур, и выбросы промышленных объектов резко снизились. Соответственно, уменьшилось поступление серы в почву.
Важным источником этого макроэлемента были органические удобрения. Сейчас животноводство в упадке, и их почти не используют.
Скудеет и третий источник серы – фосфорные удобрения. Раньше использовалось единственное фосфорное удобрение – суперфосфат. Для его производства применяют серную кислоту, и он содержит около 12 % серы. Но с развитием технологий химические компании перешли на фосфорные удобрения с низким содержанием примесей. Побочным эффектом стало уменьшение дозы серы.
Свою лепту в обеднение почв относительно серы внесла технология No-till. В первое время после перехода на «ноль» идёт накопление органических веществ, а уровень минерализации снижается. Излишки серы, увы, долго не хранятся: она вступает в химические реакции и вымывается. Если полив ведётся очищенной от сульфатов водой, то дефицит серы будет неизбежен.
Изначально бедны серой песчаные и эродированные почвы, потерявшие значительную часть верхнего плодородного слоя. Дело в том, что до 70 % почвенной серы находится в гумусе. На каждые 77 кг органического вещества приходится 0,454 кг серы. Она минерализуется микроорганизмами до сероводорода Н2S, который под воздействием кислорода переходит в сульфат-ион и усваивается растениями.
Богатых гумусом черноземов, казалось бы, проблема дефицита серы касаться не должна. Однако и на юге России зафиксировано это явление. По данным комплексного агрохимического обследования земель сельхозназначения в Ставропольском и Краснодарском краях, Ростовской и Волгоградской областях более половины пашен – это бедные серой почвы.
В целом по России лишь 10 % пашен сдержат достаточный процент серы – более 12 мг/кг. Средний уровень сохраняется на 30 % угодий. Львиная доля – это земли с низким (менее 6 мг/кг) содержанием серы. Примерно три четверти пахотных угодий России нуждаются в применении серосодержащих удобрений.
Выход есть: сульфоаммофос!
Быстро и эффективно обеспечить растения серой позволяют удобрения, содержащие как «королеву мезоэлементов», так и «короля земледелия» – азот. При этом для карбонатных почв Южного и Северо-Кавказского федеральных округов актуально наличие в удобрениях ещё одного важного макроэлемента – водорастворимого фосфора.
Оптимальное сочетание этих элементов для сельскохозяйственных культур подобрано в разных марках сульфоаммофоса, который производят заводы «ЕвроХим». В продукции заводов «Белореченских минеральных удобрений» и «Невинномысского Азота» соотношение N: P равняется 20:20, а содержание серы колеблется от 8 до 14 %. Также в этом удобрении присутствуют кальций и магний (по 0,5 %).
Сульфоаммофос содержит серу в сульфатной форме – наиболее доступной для усвоения растениями. Его используют как для основного внесения при посеве, так и для подкормок растений. Наиболее эффективно он действует на культуры с повышенной потребностью в сере, например, рапс. Хорошо отзываются на него и озимые зерновые на ранних стадиях развития, картофель, овощные культуры.
Проверено на Ставрополье
Эффективность сульфоаммофоса на разных культурах исследовалась Ставропольском НИИ сельского хозяйства несколько лет подряд, с 2006 по 2013 год.
Основная зерновая культура озимая пшеница при внесении серосодержащего удобрения компании «ЕвроХим» показывала урожайность на 7‑23 ц/га выше на чернозёмах и на 4‑15 ц/га на каштановых почвах. Разница объясняется условиями увлажнения, агрохимическим состоянием почвы, дозами и способами серного питания.
Сульфоаммофос способствовал повышению продуктивного кущения на 22‑36 %. Масса зерна из одного колоса возрастала на 6‑16 %. Содержание клейковины в зерне увеличивалось до 4 %. Если говорить об экономике, то рубль затрат возвращался 3‑5 рублями на чернозёме и 2‑4 рублями на каштановой почве.
Яровые зерновые культуры за свой более короткий вегетативный период потребляют меньше питательных веществ. У них хуже кустистость и развитость корневой системы. Поэтому для повышения их урожайности требуется интенсивное питание. Сульфоаммофос на яровом ячмене в дозе 3 ц/га, как установлено ставропольскими учёными, даёт прибавку урожая около 12 ц/га. Растёт не только массы 1000 зёрен примерно на 3‑5 г, но и число зёрен в колосе. Экономическая выгода составляет от 2,5 до 7 рублей на 1 рубль затрат на приобретение и внесение сульфоаммофоса.
Кукуруза – лидер по потреблению питательных веществ из всех зерновых культур. Ей нужно много макроэлементов на протяжении всего периода вегетации, поэтому предпочтительно основное внесение удобрений. Помимо азота, фосфора и калия кукурузу нужно подпитывать серой. Увеличивая дозу сульфоаммофоса в 2 раза (с 1,5 до 3 ц/га), можно добиться пропорциональной прибавки урожая (с 24,8 до 41,8 ц/га). Умножается зелёная масса, число початков и масса зерна на них. Окупаемость 1 руб. затрат доходит до 6 руб.
Подсолнечник, будучи масличной культурой, особенно нуждается в серосодержащих удобрениях, хотя он меньше отзывается на их внесение. Сульфоаммофос увеличивает урожайность подсолнечника на 3‑5,4 ц/га и повышает содержание жира в семенах на 4,8 %. Такой эффект даёт рост диаметра корзинки, в которой формируется на 14‑20 % больше семян. Увеличивается и масса 1000 семян.
В 2015 году ФГБНУ Ставропольский НИИСХ провел ещё одну серию опытов по эффективности серного питания в Ставропольском крае и Ростовской области. Контрольные участки отличались от исследуемых только отсутствием серы в удобрениях.
Условия года были благоприятны по увлажнению, и внесение 2,6 ц/га сульфоаммофоса (N 52P52) обеспечило значительный прирост урожайности озимых. Рапс уродил почти в два раза (на 48 %) выше к контролю, дополнительно дав 13,4 ц/га. Ячмень прибавил 16,7 ц/га, или 27 %. Урожайность пшеницы оказалась выше на 21 ц/га, что составило 37 % к контролю.
Увеличился выход семян рапса с 1 растения на 63,2 %. На посевах озимого ячменя и озимой пшеницы возросло количество продуктивных стеблей на 38,9 и 33,3 % соответственно. Массовая доля сырой клейковины в зерне озимой пшеницы повысилась до 26 %, то есть почти на 10 % по сравнению с контролем. Окупаемость 1 рубля затрат на рапсе, ячмене и пшенице составила 2,78; 1,53 и 2,36 руб.
При сравнении эффективности сульфоаммофоса до посева рапса с результативностью схемы «аммофос перед посевом и аммиачная селитра в ранневесеннюю подкормку» выяснилось, что сульфоаммофос снижает затраты. Да, стоит он дороже. Производственные затраты на 1 га рапса в прошлом году были на 428 руб. больше. Зато потом прибавка урожая от применения сульфоаммофоса снизила себестоимость производства 1 тонны семян на 857 руб. Урожайность выросла почти на 6 ц/га. Наиболее высокая экономическая эффективность в 2015 году была достигнута при использовании сульфоаммофоса в дозировке 2,6 ц/га.
На озимой пшенице аграрии Ставрополья также часто применяют аммофос перед посевом и аммиачную селитру весной. Но сульфоаммофос и на этой культуре выигрывает. Несмотря на то, что на его внесение 2015 году потребовалось на 428 руб./га больше, чем при традиционной схеме питания, себестоимость 1 тонны зерна уменьшилась на 192 руб., а валовая прибыль и рентабельность производства увеличились на 2,1 и 12,3 % соответственно.
Работящий «дуэт» КАС+сера
Говоря о достоинствах сульфоаммофоса, не стоит забывать, что это гранулированное удобрение, для растворения которого нужна влага. Летом на Юге России его применение нерационально. Чем же в таком случае подкормить сельскохозяйственные культуры, которым не хватает серы?
На этот вопрос МХК «ЕвроХим» в 2016 году дала превосходный ответ. «Агроцентр ЕвроХим-Краснодар» начал выпускать новое удобрение КАС+ сера. Оно сочетает в себе сульфат аммония и все достоинства карбамидно-аммиачной смеси, включая три формы азота и жидкую форму, не требующую дополнительной влаги для растворения.
Поскольку сульфатные формы серы доступны растениям, КАС+ сера можно применять в период наибольшего потребления питательных веществ – при наливе колоса, формировании початков и корзинок.
Резюмируя всё вышесказанное, можно добавить, что применение серосодержащих удобрений, богатых и другими макроэлементами, даёт синергетический эффект. Растёт урожайность при параллельном улучшении качества продукции: пшеничное зерно обогащается клейковиной, семена масличных культур становятся насыщаются жирами.
Благотворное влияние макроэлементов при их комплексном применении отмечает и заведующая почвенной лабораторией Ставропольского НИИСХ Надежда Шаповалова, под руководством которой проводились описанные опыты. «Удобрения, которые содержат и азот и серу, оказывают более высокий эффект благодаря синергии этих элементов. Они дополняют друг друга в ходе обмена веществ в растениях, – отметила она. – В наших опытах мы наблюдали это явление в виде более интенсивного роста урожайности и качества на фоне выравнивания количества азота и фосфора».
