Підживлення: КАС із сіркою чи без?

Сірка (сульфур) — дуже важливий елемент мінерального живлення без якого неможливе життя, оскільки вона потрібна рослинам майже в такій кількості, як і фосфор. За кількістю поглинутих елементів мінерального живлення рослиною, сірка знаходиться на третьому місці (на першому азот, другому калій, третьому фосфор і сірка). Такий їхній рейтинг пов’язаний із тим, що рівень поглинання рослинами сірки близький до фосфору. Тому ці два поживні елементи посідають почесне третє місце.

В випадку оцінювання інтенсивності поглинання сірки капустяними сільськогосподарськими культурами ріпак, гірчиця, капуста (третє місце), а для рослин інших культур, сірка посідає четверте місце, розташувавшись після азоту, калію та фосфору.

Сільськогосподарські культури містять неоднакову кількість сірки і відчувають різну потребу в цьому елементі. Найчутливіші до нестачі сірки хрестоцвіті, лілейні та бобові.

Різні культури значно відрізняються одна від одної за потребою в сірці. За вимогами до потреби в сірці рослини сільськогосподарських культур можна розділити на три групи:

• рослини найбільш вимогливі до сірки: ріпак озимий та ярий, гірчиця, капуста, ріпа, цибуля та часник (із урожаєм вони виносять від 40 до 80 кг/га сірки); найбільш небезпечною є нестача сірки для ріпаку;
• рослини середньо вимогливі до сірки: бобові (горох, соя, люцерна, конюшина та ін.), кукурудза, буряки столові й кормові6. Вони засвоюють орієнтовно 20–40 кг/га сірки;
• рослини, що найменш вимогливі до сірки: зернові, багаторічні трави, картопля (засвоюють від 12 до 25 кг сірки з 1 га).

Для чого ж рослинам потрібна сірка та ще в такій великій кількості? Справа в тому, що сірка входить до складу всіх білків, оскільки міститься в сірковмісних амінокислотах — цистеїні, цистині та метіоніні. Якщо сірковмісні амінокислоти (метіонін, цистин, цистеїн) відсутні, то в такому разі синтез багатьох білків не відбувається. До того ж амінокислота метіонін належить до незамінних амінокислот і має унікальні властивості, адже входить до складу активних центрів багатьох ферментів, а метіонін-тРНК є ініціатором росту поліпептидних ланцюгів. Метіонінові залишки надають молекулі білка гідрофобних властивостей, що має важливе значення для стабілізації активної конформації ферментів у сольовому оточені. Особливо це важливо, за вирощування рослин на засолених ґрунтах і в умовах посухи, коли в ґрунтовому розчині зростає концентрація солей і осмотичний тиск, які за спільного впливу на рослини викликають плазмоліз клітин кореневих волосків і в результаті цього зменшується інтенсивність поглинання кореневою системою поживних речовин, а сірковмісні сполуки протистоять такому негативному впливу цих чинників.

Якщо поверхня ґрунту суха, то ефективним буде тільки ґрунтове підживлення. На фото – поле після проведення ґрунтового підживлення КАС за допомогою «шприців», 27 квітня. Це підживлення КАС 32 (300 кг КАС, 100 кг сульфату амонію та вода) дасть можливість пшениці сформувати великий урожай, навіть якщо поверхня ґрунту суха! (фото О. Орлов)

Початок відростання кореневої системи навесні – оптимальний час застосування КАС для ранньовесняного підживлення (фото О. Орлов))

Важливою функцією сірки в білках і поліпептидах є участь SH-групи в створенні ковалентних, водневих і меркаптидних хімічних зв’язків, які формують третинну структуру молекул білка. Дефіцитні S-S містки забезпечують зв’язки між окремими ланцюгами поліпептидів, стабілізуючи при цьому їхню структуру. Сірка входить до складу глутатіону, який є транспортною формою сірки до місць синтезу білків, а також сигнальною молекулою, що координує процеси поглинання аніона SO42- кореневою системою, його асиміляцію в надземній частині рослин.

Амінокислота цистеїн — джерело сірки в рослинному організмі, з неї потім утворюється незамінна амінокислота метіонін та інші важливі сірковмісні сполуки. До того ж цистеїн присутній в активному центрі багатьох ферментів. Для фізіологічних процесів, які проходять в рослинному організмі дуже важливою є здатність сульфгідрильних груп двох молекул цистеїну при окисленні утворювати дисульфідний хімічний зв’язок. Невеликі молекули білка з високим умістом в них цистеїну відіграють важливу роль в детоксикації важких металів. Оскільки вони хімічно зв’язують ці метали і роблять їх нешкідливими для рослин.

Поряд із цим багато видів рослин сільськогосподарських культур у малих кількостях містять леткі сполуки сірки, наприклад, сульфоксиди, які входять до складу фітонцидів цибулі та часнику. Ефірні олії часнику і цибулі містять у своєму складі сполуки сірки, тому без неї вони синтезуватись не можуть, а коли в рослині будуть відсутні ефірні олії то тоді в такому випадку, рослини цих сільськогосподарських культур не зможуть захистити себе від згубної дії на них шкідливих комах.

Сірка виконує ще й будівельну функцію. Вона сприяє формуванню лігніну, який зміцнює механічні властивості тканин культур та знижує ймовірність їх вилягання. Особливо це важливо для зернових колосових культур, які вирощують на підвищеному азотному фоні з внесенням високих доз азотних добрив. Сірковмісні органічні речовини підтримують нормальний хід поділу клітин і ріст молодих рослин, а також підвищують вміст хлорофілу в листках. Сірка входить також до складу багатьох вітамінів і коферментів, зокрема таких як біотин, тіамін, коензим А, глютатіон, ліпоєва кислота тощо. Як наслідок, сірка бере участь у численних реакціях обміну (аеробна фаза дихання, синтез жирів та ін.). Сірка проявляє широкі інсектицидні та фунгіцидні властивості щодо пригнічення збудників хвороб і шкідників. Також сполуки сірки також поліпшують біохімічні показники якості. Оскільки вони забезпечують зростання вмісту білку та «сирої клейковини» у зерні пшениці озимої (м’якої та твердої) та вміст жиру в насінні олійних культур (ріпаку, соняшнику, сафлору та ін.).

В рослині сірка зосереджується переважно в коренях і молодих листках. Реутилізація сірки тобто переміщення її від старих листків до молодих, незначна. Тому в рослинах у яких відчувається дефіцит сірки молоді листки набувають світло зеленого кольору. В такому випадку, ознаки дефіциту сірки подібні до ознак дефіциту азоту, і це зрозуміло, бо обидва ці елементи використовуються для побудови білків. Зазвичай в такому випадку вони бліді, пожовклі (симптоми досить схожі на дефіцит азоту). Але відміна полягає у тому, що за дефіциту азоту першими страждають старі листки, а при сірковому дефіциті — молоді, адже сірка, як було вже відзначено вище, із старих листків практично не реутилізується в молоді. Зміни, які обумовлені дефіцитом сірки викликані тим, що за таких умов у рослин пригнічується синтез сірковмісних амінокислот, білків, порушується формування хлоропластів, спостерігається загальний хлороз листків, ріст стебел пригнічується. Особливо чітко і досить часто помітна нестача сірки у ріпаку.

Подібність візуальних ознак дефіциту азоту і сірки пояснюється ще й тим, що азот також міститься в складі білків і тому ці два елементи мінерального живлення тісно пов’язані між собою. В зв’язку з цим сполуки азоту з азотовмісних добрив і ґрунту, а також із добрив нанесених на листок за позакореневого підживлення рослин будуть засвоюватись рослинами краще лише тоді, коли вони достатньо забезпечені сполуками сірки.

За дефіциту сірки у цих рослин зменшується стійкість проти хвороб, посухи і низьких температур. У бобових культур знижується життєздатність бульбочкових бактерій і пригнічується синтез хлорофілу.

Вже сьогодні є достовірні експериментальні дані, які свідчать про те, що дефіцит сірки гальмує відновлення й асиміляцію азоту рослинами. Це має істотне значення для культурних рослин, які утилізуючи нітрати, фосфати і сульфати, синтезують рослинний білок. В зв’язку з цим в виробничих умовах потрібно витримувати в складі азотних добрив таке співвідношення між азотом і сіркою, а саме: на кожні 10 частин азоту повинна припадати одна частина сірки. За такого тандему між цими двома елементами мінерального живлення рослин 10:1, ці два елементи N i S будуть засвоюватись рослиною досить інтенсивно, а на ґрунтах із низьким вмістом доступної сірки співвідношення азоту до сірки буде вже іншим 7:1. На ґрунтах, бідних не тільки на рухому сірку, а й на фосфор, співвідношення між ними буде вже ще вужчим і становитиме — 3:1. За сприятливого співвідношення азоту до сірки ліпше засвоюються рослиною й інші елементи мінерального живлення. Отже метаболізм цих двох елементів мінерального живлення тісно пов’язаний між собою. В даному випадку спостерігається така закономірність: що вища норма внесення азоту, то більше рослина засвоює сірки, оскільки її нестача сильніше обмежує ріст врожайності і особливо погіршує біохімічні показники якості на високо азотних агрохімічних фонах. В зв’язку з цим неможлива високоефективна дія азоту на ріст урожайності без достатнього забезпечення рослин рухомими формами сірки.

Ґрунтове підживлення КАС кукурудзи за допомогою сучасного аплікатора

В основному сірка надходить до рослин із ґрунту та добрив. Загальний вміст сірки в верхніх шарах ґрунту варіює в межах 0,01–0,02 %. Сірка наявна в ґрунті в складі як органічних, так і мінеральних сполук. У верхніх гумусованих горизонтах на органічні сполуки сірки припадає 70 % усіх ґрунтових запасів сірки. За валовим умістом сірки в ґрунті не можна зробити висновок про забезпеченість нею рослин. Основна частина сірки в ґрунті, а це майже 90 % перебуває в недоступній для рослин формі. Тому в сірчаному фонді ґрунту виокремлюють резервну, мінеральну і рухому форми цього елемента.

Валовий уміст сірки тісно пов’язаний з гранулометричним складом ґрунту і значною мірою залежить від умісту гумусу, адже до 98 % сірки міститься в органічних сполуках. Це так звані потенційні запаси сірки, які лише після мікробіологічних та хімічних процесів можуть стати доступними для рослин.

Найпоширеніші мінеральні сполуки сірки — сульфати. Найчастіше це сульфати кальцію і магнію. Отже, забезпеченість саме цією формою сірки є визначальною в оцінці ефективної родючості ґрунту. Проте засвоювана рослинами сірка — це динамічний показник, здатний змінюватися упродовж вегетаційного періоду. Таку динаміку пояснюють зміною інтенсивності мікробіологічних процесів, поглинанням сульфатів рослинами, природою колоїдів та кліматичними умовами.

«Скрита» нестача сірки, яка значно обмежує розвиток рослин та рівень їх врожайності, характеризується тим, що не завжди видно чітких, виразних проявів її нестачі на рослинах. Її можна встановити лише шляхом хімічного аналізу відібраних зразків ґрунту.

Також можливим джерелом доступної для рослин сірки може бути газ SO₂, який надходить із атмосфери в листя через їх продихи. Але це джерело надходження в рослини сірки проблеми не вирішує.

Попри значні запаси валової сірки в ґрунті, вміст її мінеральних форм досить низький і становить 2–11 % від загального. Зазвичай дефіцит сірки в кореневому живленні рослин виникає за вмісту легкорозчинних сульфатів у ґрунті меншому за 5 мг/кг ґрунту. Дуже часто проявляється дефіцитний вміст в ґрунті рухомих форм сірки за вирощування сільськогосподарських культур із використанням інтенсивних технологій і на полях де часто вирощувався в сівозміні озимий ріпак та інші капустяні культури, особливо гірчиця. Оптимальним вмістом в ґрунті рухомої сірки є 6 мг/кг, а максимально допустимим 12 мг/кг ґрунту. В агрохімічній практиці оцінку забезпеченості ґрунту доступними сполуками сірки здійснюють за такими градаціями: менше 6 мг/кг ґрунту — низька, 6–12 мг/кг — середня, понад 12 мг/кг — висока. Але кількості вмісту рухомих форм сірки в ґрунті — 12 мг/кг і вище, в умовах сьогодення зустрічаються дуже рідко. В основному вміст рухомої сірки в ґрунтах нашої держави в орному шарі ґрунту варіює в межах 2,0–3,5 мг/кг ґрунту, тобто згідно існуючої градації, низькі.

Восени в зв’язку з підняттям сульфатів з водою, що випаровується, вміст сірки в орному шарі зростає, а весною, навпаки, різко знижується, що пояснюється вимиванням рухомих сполук сірки в нижні генетичні горизонту ґрунту.

Водорозчинні сульфати, які переважають у складі рухомої сірки за ГОСТ 26490–85, мають високу міграційну здатність, що зумовлює їх сезонний перерозподіл у профілі за різних систем землеробства та удобрення. Вимивання рухомих сполук сірки з орного шару ґрунту до розташованих нижче горизонтів може призвести до тимчасового дефіциту рухомих форм цього елемента мінерального живлення рослин. Тому розпочинаючи з 2011 р. рухому сірку було внесено до переліку показників агрохімічного паспорта, що визначатимуться на землях сільськогосподарського призначення з періодичністю 1 раз на 5 років. З урахуванням великого значення сірки в живленні рослин це позитивне нововведення, дає змогу оцінити забезпеченість ґрунту цим елементом мінерального живлення рослин.

У більшості випадків за такого низького вмісту мінеральної сірки 2–3 мг/кг кг ґрунту і можливості її вимивання з орного шару в ґрунтах дуже часто на значних площах орних земель спостерігається дефіцит цього елемента мінерального живлення. Діагностика сіркового живлення рослин у зв’язку із сезонною міграцією сульфатів у ґрунті до розміщених нижче горизонтів призводить до тимчасового дефіциту цього елемента, який дійсно спостерігається в багатьох країнах за умов невеликого надходження з атмосфери та вимивання взимку.

Хороший ефект забезпечує застосування навесні штригельної борони перед внесенням КАС для забезпечення потрапляння КАС у вологий ґрунт

Слід також зазначити, що вміст рухомої сірки в орному шарі ґрунтів має чітку тенденцію до зниження за останні 20 років, про що свідчать результати агрохімічної паспортизації. Таке явище є закономірним наслідком поступової відмови від сірчаних добрив та зменшення обсягів атмосферних викидів, що спостерігається в глобальному масштабі з 70-х років минулого століття.

Такий невтішний стан справ з рухомими формами сірки, який склався на майже на всіх типах і підтипах ґрунтів нашої держави, можна пояснити ще й тим, що рослини засвоюють сірку з ґрунту і добрив тільки в вигляді окисленої форми — аніона сульфатної кислоти SO₄^2-. Так форма сірки не зв’язується з частинками ґрунту, тому під впливом атмосферних опадів сульфатна сірка подібно до нітратного азоту переміщується вниз по ґрунтовому профілю, і внаслідок цього втрати сірки завдяки вимивання її в нижні горизонти досягають критичної межі 15–80 кг/га.

В умовах сьогодення вміст рухомих форм сірки в ґрунті постійно зменшується ще й з таких причин:

• зведено до мінімуму внесення в ґрунт гною, в якому вміст сірки в 1 т становить 0,5 кг. Отже, при внесення в ґрунт 10т гною надходило б 5 кг/га сірки, але такої кількості гною, в зв’язку з різким скороченням поголів’я великої рогатої худоби, вже давно ніде на поля не вносять;
• практично не вносять в ґрунт і простий суперфосфат, який містить сірку, адже в виробничих умовах віддають перевагу внесенню безбаластних добрив. За внесення безсірковмісних концентрованих комплексних добрив таких, як амофос, нітрофос, нітроамофоска, суперагро надходження в ґрунт сірки разом з цими туками відсутнє;
• зменшився обсяг надходження сірки з промисловими газоподібними викидами, що викликано економічною кризою, яка призвела до зменшенням кількості працюючих промислових підприємств;
• широке розширення в виробничих умовах посівів ріпаку озимого, який виносить з ґрунту багато рухомих форм сірки, призвів до виснаження ґрунту на її рухомі сполуки;
• підвищення врожайності сільськогосподарських культур і зростання винесення з врожаєм сірки.

За низьких рівнів урожаю рослини забезпечують свої потреби в сірці використовуючи ґрунтові її запаси в результаті мінералізації органічних сірковмісних сполук. В даному випадку, відмова від сірковмісних мінеральних добрив штучного походження значно погіршує баланс сірки. Це позначається й на сірковому живленні рослин. Унесення сірковмісних добрив істотно змінює забезпеченість ґрунту рухомою сіркою і її розподіл за профілем. Раніше внесення сірки в ґрунт носило випадковий характер. Вона потрапляла в нього лише разом з суперфосфатом, в якому містилась, як баласт. В радянський час норма внесення сірки в ґрунт не розраховувалась, а отриманий за рахунок неї приріст врожаю відносили до інших поживних речовин. А коли такі добрива перестали вноситись, оскільки їх замінили комплексні безбаластні добрива в яких була відсутня сірка, і гною стало мало та й викиди сірки в атмосферу майже припинились, що спричинило дефіцит в ґрунті рухомих форм сірки і тому виникла необхідність в використанні спеціальних сірковмісних добрив. Нині в Україні під основний обробіток ґрунту вносять комплексні добрива, в яких вміст сірки мізерний. І ця кількість сірки недостатня для покриття дефіциту балансу. Тому виникла необхідність в використанні сучасних сірковмісних рідких мінеральних добрив. Одним і з них є КАС, збагачений сульфатом амонію. Унесення таких сірковмісних мінеральних добрив не тільки поліпшує сіркове живлення в рік унесення, а й має тривалу післядію і сприяє подальшому зростанню врожаю та поліпшенню біохімічних показників його якості. Сірковмісний КАС в першу чергу потрібно вносити на полях з низьким вмістом в ґрунті рухомих форм сірки і високим агрофоном NPK.

На ринку добрив нині представлено великий асортимент сірковмісних добрив для позакореневого підживлення рослин, але вони можуть розглядатись лише як додатковий інструмент ліквідації існуючого дефіциту сірки, які забезпечують потребу в сірці лише на 2–5 % від загального.

Це ґрунтове підживлення КАС ефективне для зернових культур навіть по прапорцевому листку. Особливо ефективно ґрунтове внесення КАС за сухої весни

Все вище викладене і визначає великий інтерес виробників до КАСів, збагачених сульфатною сіркою. Особливо добрі результати дають ці КАСи за внесення по мерзлоталому ґрунту за проведення прикореневого підживлення в посівах озимих зернових колосових культур і ріпаку озимого.

За використання таких КАСів потрібно враховувати критичні рівні вмісту сірки в рослинах і відношення в них N:S, по якому можна визначити необхідність внесення сірковмісних добрив. Критичний вміст сірки в зерні пшениці становить 0,17 %, а критичне відношення N:S в зерні пшениці — 14,8 і ячменю — 13,1–16,4.

На ефективність добрив впливають і погодні умови, особливо в ранньо-весняний період вегетації рослин озимих культур. Прирости врожаю від сірки були найнижчими в роки з низькою температурою весною і наявними атмосферними опадами в цей період, коли через них гальмувались процеси сульфофікації, а мінеральні запаси сірки промивались в нижні горизонти ґрунту і ставали недоступними для рослин. Тому ранньою весною, особливо за раннього відновлення вегетації озимими культурами, на всіх ґрунтах мінеральна (сульфатна) сірка, як і мінеральний азот, будуть в дефіциті.

В зв’язку з цим рано весною потрібно проводити прикореневе підживлення посівів озимої пшениці, озимого ячменю та озимого ріпаку водними розчинами КАСів, збагачених сульфатом амонію, крупнокрапельно або струминними розпилювачами по сухому листу рослин озимих культур.

Також незалежно від вмісту в ґрунті валової сірки всі ярі зернові культури добре реагують на внесення КАСів, збагачених сіркою. Особливо добре реагує на сірковмісний КАС люцерна в ранньовесняний період вегетації.

Важливе значення мають і строки внесення сірковмісних КАСів, які залежать від біологічних особливостей сільськогосподарських культур: під озимі зернові культури — допосівне внесення і рано навесні прикореневе підживлення; під ярі зернові — під передпосівну культивацію.

Норма внесення азотних добрив у весняне підживлення визначається багатьма факторами (попередник, стан посівів, рівень основного удобрення) і, перш за все, запасами мінерального азоту в ґрунті. Зазвичай на час відновлення вегетації запаси мінеральних сполук азоту в шарі ґрунту 0–60 см на посівах пшениці після непарових попередників знаходяться на низькому та дуже низькому рівнях, із коливаннями від 40 до 80 кг/га. Для нормального росту і розвитку рослин їх необхідно збільшити до 140–160 кг/га, тому переважна частина посівів навесні потребує додаткового азотного живлення. Винятком можуть бути окремі, удобрені восени, посіви після чорного пару або багаторічних трав, проте частка цих попередників у структурі посівних площ України незначна. У всіх інших випадках посіви потребують внесення КАСів збагачених сіркою.

У першу чергу сірку вносять під хрестоцвіті (ріпак, гірчиця, суріпиця), бобові (соя, горох, люцерна), коренеплоди, картоплю, кукурудзу і зернові колосові культури

Рідка форма добрив має низку переваг перед твердими азотними добривами завдяки механізації процесів транспортування, зберігання та більш рівномірного внесення в ґрунт. Проте на посівах у фазі шильця застосування КАС може бути ризикованим. Рано навесні КАС застосовують у чистому вигляді, без розбавлення водою, обприскувачами, обладнаними дефлекторними форсунками, що забезпечують внесення добрива у вигляді крупних крапель. У разі застосування КАС марки 32 у день підживлення температура повітря має бути не нижче 0 °С, оскільки за температури 2 °С відбувається кристалізація розчину добрива. Для застосування в період з від’ємними значеннями температури повітря краще використовувати КАС марок 30 та 28 з температурою кристалізації -9 та -17 °С, відповідно.

Для більшості культур норма внесення сірки на легких за гранулометричним складом ґрунтах становить 50–60 кг/га, а середніх і важко суглинкових — 60–90 кг/га. У першу чергу сірку вносять під хрестоцвіті (ріпак, гірчиця, суріпиця), бобові (соя, горох, люцерна), коренеплоди, картоплю, кукурудзу і зернові колосові культури.

Прирости врожаю від сірки, внесеної в складі КАСів, становлять (ц/га): зерна пшениці озимої 2–3; озимого жита 1,5–2,0; ячменю — 2-3, вівса — 1,5; бульб картоплі — 30, голів капусти — 40. Від сірки, внесеної в складі КАСів, в зерні зростає вміст білку, сухої речовини, крохмалю в бульбах картоплі і частка товарної продукції.

Крамарьов С. М., доктор с.-г. наук, професор, Бандура Л. П., кандидат с.-г. наук, доцент, Іжболдін О. О., кандидат с.-г. наук, доцент, Дніпровський державний аграрно-економічний університет, м. Дніпро

Крамарьов О. С., науковий співробітник, ДУ Інститут зернових культур НААН України, м. Дніпро