Удобрения с серой эффективность

Удобрения с серой — эффективность

Сера входит в состав незаменимой аминокислоты — метионина. А именно с этой аминокислоты начинается процесс синтеза любого белка у всех эукариот.

2. Внесение серы в почву более эффективно, чем внекорневые подкормки. Но при этом серные удобрения не следует вносить осенью из-за опасности вымывания сульфатных форм удобрений.

3. Внешние признаки недостатка этого элемента схожи с признаками недостатка азота. Отличить азотное голодание от недостатка серы можно так: при недостатке азота желтеют нижние, «старые» листья, а при дефиците серы — «молодые».

6. Дефицит серы сильно снижает хлебопекарные качества пшеницы, причем ухудшение качества возникает раньше, чем снижается урожайность.

4. Вынос серы разнится по культурам в очень широких пределах: от 1,5 кг с тонной готовой продукции у льна до 8 кг у чеснока.

  • Зерновые культуры имеют среднюю потребность в сере. Вынос зерном и соломой 3,5-4,5 кг/т;
  • Зернобобовые культуры имеют разную потребность, так соя выносит 4 кг/т, а горох 7 кг/т зерна и соломы, что уже говорит о повышенной потребности гороха в потреблении серы.
  • Рапс также предъявляет повышенные требования к потреблению серы и вынос составляет от 3 до 6,5 кг/т товарной продукции и соломы.

5. Основными источниками серы для сельхозкультур являются удобрения. Сера может поступать с атмосферными осадками (10-80 кг/га в год). Количество поступления — это индивидуальный показатель, и зависит от места расположения полей. Обычно больше там, где есть промышленные зоны.

Атмосферные осадки содержат все меньше серы за счет экологизации производств и снижении выбросов в атмосферу.

7. Содержание серы почве определяется по органическому веществу. Азот к сере усреднённо можно считать 10:1, т.е. на 10 частей азота из почвы выносится 1 часть серы. Симптомы недостатка серы проявляются при соотношении азота к сере больше 17:1 в листовой массе растений.

8. В качестве серных удобрений используется

  • простой суперфосфат (13% серы);
  • сульфат аммония (24%);
  • сульфат калия (17%);
  • гипс (18,6%);
  • фосфогипс (22%).

Снижение поступления серы в почву с удобрениями связано с тем, что все больше сейчас используется азотных и фосфорных удобрений, в состав которых данный элемент не входит (мочевина, аммиачная селитра, аммофос).

9. Органические удобрения также являются источником серы — около 1 кг серы на тонну навоза. Хозяйства, регулярно вносящие органические удобрения на поля, как правило, не испытывают недостатка в сере.

10. При проявлении симптомов недостатка серы (хлороз) можно осуществить внекорневую подкормку раствором сульфата магния совместно с карбамидомв количестве 3-4 кг на 1 га; или на каждые 20 кг физ. карбамида. Это решает 3 проблемы:

  • нейтрализует биурет, содержащийся в карбамиде, который может вызвать ожоги листьев;
  • является источником так необходимой растениям серы;
  • поднимает содержание протеина в зерне.

А магний входит в состав хлорофилла, так что его внесение будет не лишним.

Стоит отметить, что на рынке удобрений сульфата магния два вида: кристаллический и семиводный. Также необходимо следить за тем, содержание чего указывается в удобрении: S или SO2?

В семиводном сульфате магния содержится SO2 – 32%, MgO – 16,2%. В кристаллическом же сульфате магния содержание магния и серы варьируется в зависимости от производителя удобрений.

11. Эффективность сульфата аммония высока при листовых подкормках, а также в небольшом количестве перед посевом для обеспечения растений на ранних этапах. В качестве предпосевного удобрения требует обязательной заделки. Его целесообразно применять на почвах с высоким содержанием гумуса и рН выше 6,5. Но если промывной режим — считай выбросили деньги на ветер.

12. Опыт применения:

  • Опыты показывают, что применение удобрений с содержанием серы увеличивают урожайность и качество урожая. Применяли сульфат аммония под предпосевную культивацию, и сравнивался он с аммиачной селитрой, карбамидом и КАС. Так, например, разница на рапсе составила в среднем 15% за 3 года испытаний. На сое, люпине и горохе выявлено большее образование клубеньковых бактерий. На пшенице отмечено повышение клейковины на 1-2%;
  • При подкормке весной озимых или под культивацию под яровые вносим серосодержащую селитру (там чуть меньше азота, но 7% серы), и эффект лучше, чем от обычной селитры;
  • На рынке есть сульфоаммофос, например, который эффективнее, чем простой аммофос, даже на почвах, где достаточное содержание серы, особенно в сухие годы (по нашему опыту — Поволжье).

13. Все чаще причиной недобора урожая и потерь его качества, по данным анализа, оказывается дефицит серы. Если всем остальным элементам питания оказывается достаточное внимание (даже микроэлементам), то сера всегда отодвигается на второй план.

Источник

Роль основных соединений серы в жизни растении

Источники серы для растения. Структурная роль серных веществ в растительном организме. Функции серы в растение. Исследование механизма восстановления сульфатов. Потребность растений в сере. Влияние дефицита и избытка серных веществ на растительность.

Рубрика Биология и естествознание
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 19.04.2016
Размер файла 48,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Образовательное учреждение высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт фундаментальной биологии и биотехнологии

Кафедра медицинской биологии

По физиологии растений

Роль основных соединений серы в жизни растении

Преподаватель Т.И. Голованова

Студент ББ13-01Б Н.В.Масанова

    Введение
  • 1. Источники серы для растения
  • 2. Структурная роль серы в растительном организме
  • 3. Функции серы в растительном организме
  • 4. Механизм восстановления сульфатов
  • 5. Потребность растений в сере. Влияние дефицита и избытка серы
  • Заключение
  • Список использованных источников

Введение

Сера — элемент 16-й группы третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева,важный макроэлемент, необходимый растительным и животным организмам. Она требуется для протекания важных метаболических процессов.

В растениях сульфатная сера (SO42-) восстанавливается и входит в состав органических соединений, однако животным организмам для удовлетворения потребности в сере необходимо поступление с пищей серосодержащих аминокислот.

В растительном организме сера участвует в азотном, углеводном обмене, в процессе дыхания и синтезе жиров. Основное количество ее в растениях находится в составе белков (сера входит в состав аминокислот цистеина, цистина и метионина) и других органических соединений — ферментов, витаминов, горчичных и чесночных масел.

Содержание серы в растительных тканях невелико — 0,2-1,0 % сухой массы. Доля сульфата в общем балансе серы в тканях может колебаться от 10 до 50% и более.

1. Источники серы для растения

сера растение сульфат дефицит

В почве сера находится в органической и неорганической формах. Органическая сера входит в состав растительных и животных остатков. Основные неорганические соединения серы в почве — сульфаты (CaSO4, MgSO4, Na2SO4). В затопляемых почвах сера находится в восстановленной форме в виде FeS, FeS2 или H2S. Сульфаты легко растворимы в воде и содержатся в почвенном растворе большинства типов почв. Это основной источник серы для растений

Растения поглощают из почвы сульфаты и в очень незначительных количествах серосодержащие аминокислоты. Содержание серы в растениях составляет около 0,2 %. Однако в растениях семейства крестоцветных ее содержание значительно выше. Сера содержится в растениях в двух основных формах — окисленной в виде неорганического сульфата и восстановленной (аминокислоты, глутатион, белки)

Поступает сера в растения в виде сульфат-иона S042 . Сульфат-ионы активно поглощаются корнями, особенно в зоне корневых волосков, и поступают в растительные клетки с помощью белков-переносчиков сульфат-ионов. Внутри растения сульфат-ионы перемещаются с транспирационным током, а затем аккумулируются в вакуолях растительных клеток либо участвуют в ряде биохимических реакций.

2. Структурная роль серы в растительном организме

Сера входит в состав важнейших аминокислот — цистеина, цистина и метионина, которые могут находиться в растениях в свободной форме или в составе белков. Метионин относится к числу 10 незаменимых аминокислот и благодаря наличию серы и метильной группы обладает уникальными свойствами и входит в состав активных центров многих ферментов , S-аденозилметионин участвует в реакциях трансметилирования, а метионил-тРНК — инициатор роста полипептидных цепей.Метиониновые остатки могут придавать молекуле белка гидрофобные свойства, что играет важную роль в стабилизации активной конформации ферментов в солевом окружении.

Большая часть сульфатной серы, поглощенной корнями, восстанавливается и входит в состав цистеина в хлоропластах листьев. Цистеин — первичное соединение, из которого в растениях в дальнейшем образуются другие серосодержащие органические соединения. . Ближайшим производным цистеина является цистин, образующийся при ферментативном окислении сульфгидрильной группы в дисульфидную. Цистеин служит также предшественником метионина

Сера входит в состав многих витаминов и коферментов, таких как биотин, коэнзим А, глутатион, липоевая кислота. В связи с этим сера необходима для многих процессов обмена веществ (например, аэробная фаза дыхания, синтез жиров и так далее). Сера участвует в образовании полиаминов, которые влияют на структуру нуклеиновых кислот и рибосом, регулируют процессы деления клеток.

3. Функции серы в растительном организме

Одна из основных функций серы в белках и полипептидах — участие SH-групп в образовании ковалентных и водородных связей, поддерживающих трехмерную структуру белка. Дисульфидные мостики между полипептидными цепями или двумя участками одной цепи стабилизируют молекулу белка.

Другая важнейшая функция серы в растительном организме состоит в поддержании определенного уровня окислительно-восстановительного потенциала клетки за счет обратимости реакций цистеин -цистин и SH-глутатион - S — S-глутатион. Эти редокс-системы могут связывать или освобождать атомы водорода в зависимости от преобладающих метаболических условий в клетке. Трипептид глутатион, состоящий из остатков глутаминовой кислоты, цистеина и глицина, благодаря хорошей растворимости в воде играет важную роль в метаболизме. Обычно глутатион находится в восстановленном SH-состоянии и может реагировать с дисульфидными группами тиоловых ферментов, в том числе протеолитических, активируя их и переходя в окисленную — S —S-форму.

Сера входит в форме коэнзима А и витаминов (липоевой кислоты, биотина, тиамина) принимает участие в энзиматических реакциях клетки. Особенно велика роль серы как компонента коэнзима A (CoA-SH), SH-группа которого участвует в образовании высокоэнергетической тиоэфирной связи с ацильными группами кислот. При взаимодействии СоА с уксусной кислотой синтезируется ацетил-СоА: Н3С— C

S-CoA, который, будучи донором и переносчиком ацетильной группы, играет важнейшую роль в метаболизме жирных кислот, аминокислот и углеводов.

Липоевая кислота является коэнзимом в реакциях окислительного декарбоксилирования б-кетокислот; SH-группы липоевой кислоты могут также принимать участие в окислительно-восстановительных реакциях.

Производное тиамина — тиаминпирофосфат — действует как коэнзим при декарбоксилировании пирувата в ацетальдегид и окислении б-кетокислот благодаря участию тиазольного кольца в связывании и активировании альдегидных групп. SH-группы обусловливают каталитическую активность многих ферментов, играя важную роль во взаимодействии белка с коферментом

В составе белка тиоредоксина сера участвует в регуляции работы таких ферментов как Rubisco, АТФ-синтаза и др

4. Механизм восстановления сульфатов

Восстановление сульфата происходит в пластидах, преимущественно в хлоропластах. Сначала происходит активирование сульфата, затем восстановление серы и, наконец, ее включение в органические соединения.

Активация сульфата осуществляется при участии АТФ.Сульфат под действием АТР-сульфурилазы замещает пирофосфорильную группу в АТФ, в результате чего образуются аденозин-5-фосфосульфат (АФС) и пирофосфат (РРi).

Восстановление сульфата. Активированный в форме АФС сульфат подвергается сопряженному с переносом восьми электронов восстановлению при участии АФС-редуктазного комплекса. При помощи ферредоксина происходит восстановление сульфогруппы до тиоловой. В восстановленной форме сера включается в аминокислоты. Существуют и другие пути восстановления окисленной серы, например, свободный сульфит (SO32-) восстанавливается сульфитредуктазой, а образующийся свободный сульфид (S2-) используется для синтеза цистеина с участием О-ацетилсеринсульфгидразы. Восстановленная сера в растении может подвергаться снова окислению. Окисленная форма SO42- неактивна. Показано, что в молодых органах сера находится главным образом в восстановленной форме, а в старых — в окисленной.

5. Потребность растений в сере. Влияние дефицита и избытка серы

Потребность растений в сере меняется в течение вегетационного периода. Например, максимальная потребность в сере у рапса наблюдается в фазу цветения и семяобразования. Поглощение серы кукурузой протекает с фактически постоянной скоростью в течение всего вегетационного периода. При этом в зерне аккумулируется более 50% накопленной растениями серы. Растения пшеницы между фазами цветения и созревания могут терять до половины накопленной серы.

Дефицит серы: сначала проявляется на старых листьях. Затем его признаки появляются и на молодых листьях, изменяя их цвет на светло-зеленый, а затем и на желтый, поскольку недостаточность серы снижает интенсивность фотосинтеза. При недостаточности серы образуются мелкие, со светлой желтоватой окраской листья на вытянутых стеблях, ухудшается рост и развитие растений, поздно наступает их зрелость.

Избыточное количество серы может вызвать преждевременное опадение листьев.

Заключение

Несмотря на многообразие функций серы в организме растения , положительное влияние серы часто остается незамеченным, так как воздействует она главным образом не на величину урожая, а на его качество. Кроме того, внешнее проявление серного голодания растений обычно маскируется почти полным сходством с признаками недостатка азотной пищи.

Список использованных источников

1. Медведев С.С. Электрофизиология растений. С.-Петербург, Изд-во С.-Петербургского Ун-та, 1998. 182 с.

2. Вахмистров Д.Б. Пространственная организация ионного транспорта в корне. 49 Тимирязевские чтения. М.: Наука, 1991. 49 с.

3. Маркарова Е.Н. Физиология корневого питания растений. М.: Изд-во МГУ, 1989. 103 с.

4. Кабата-Пендиас З.А., Пендиас С. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир, 1989. 439 c.

5. Люттге У., Хигинботам Н. Передвижение веществ в растениях. М.: Колос, 1984. 408 с.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Общая характеристика химической активности серы. Физические и химические свойства. Кислородные соединения серы. Соли. Биологическая роль и формы существования серы в окружающей среде. Кислотные осадки: источники, влияние на природу и на челавека.

курсовая работа [52,2 K], добавлен 14.11.2007

Роль микроорганизмов в круговороте азота, водорода, кислорода, серы, углерода и фосфора в природе. Различные типы жизни бактерий, основанные на использовании соединений различных химических веществ. Роль микроорганизмов в эволюции жизни на Земле.

реферат [20,2 K], добавлен 28.01.2010

Обмен веществ со средой как специфическое свойство жизни. Общее значение продуцентов, консументов и редуцентов. Полный цикл редукции органического вещества. Уровни организации живой материи. Малый круговорот веществ в биосфере. Круговорот углерода и серы.

реферат [28,4 K], добавлен 01.01.2010

Сера как биогенный элемент, необходимый компонент живой материи, ее главные свойства и распространение в природе. Циклические превращения соединений серы. Восстановительная и окислительная ветвь. Гетеротрофные сероокисляющие микроорганизмы и их значение.

реферат [1,7 M], добавлен 13.03.2011

Свойства каротиноидов и их роль в растении, циклическое и нециклическое фотосинтетическое фосфорилирование. Эндогенные механизмы управления фотосинтезом, поглощение и выделение веществ и энергии клеткой. Свойства фикобилинов, их роль в растении.

контрольная работа [660,0 K], добавлен 05.09.2011

Растения как биологическое царство, одна из групп многоклеточных организмов, принципы и механизмы их питания. Роль жилок в процессе насыщения растений питательными веществами. Принципы транспорта веществ внутри растения, ответственные за него органы.

презентация [619,8 K], добавлен 05.06.2014

Описание основных функций, выполняемых процессами выделения веществ у растений. Понятие аллелопатии, экскреции и секреции. Функции специализированных секреторных структур у растений. Группы эпидермальных образований, участвующих в выделении веществ.

Источник



Сера и вегетация растений

Сера и вегетация растений - фото

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.

Лариса Южанинова

Интересна тема? Подпишитесь на персональные новости в .ДЗЕН или Pulse или .Новости.

Источник

Мезоэлементы. Сера

09.02.2017
Мезоэлементы. Сера

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 SO 4 2- . 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 S0 2 , 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 SO 3 , 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 SO 3 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 – SO 4 2- 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 – SO 4 2- 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 H 2 S. 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, H 2 S окисляется, и в почве может появиться элементарная сера. В дальнейшем, при наличии кислорода, она окисляется микроорганизмами до SO 4 2- – 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.

Источник

Значение серы в питании растений

Сера – важный макроэлемент, необходимый растительным и животным организмам. Она требуется для протекания важных метаболических процессов. В растениях сульфатная сера (SO4 2- ) восстанавливается 1 и входит в состав органических соединений, однако животным организмам для удовлетворения потребности в сере необходимо поступ­ление с пищей серосодержащих аминокислот (метионина и цистеина).

В последние годы потребности сельскохозяйст­венных культур в сере стало уделяться большее внимание, поскольку во многих системах земледелия снизилось поступление серы в почву по сравнению с предыдущими периодами. Применение серосодержащих удоб­рений становится актуальным в результате роста урожайности сельскохозяйственных культур, изменения структуры севооборотов, сокращения объемов внесения органических удобрений, а также снижения использования удобрений и пестицидов, содержащих серу.
В почве сера в основном находится в составе органического вещества. Сульфаты легко растворимы в воде и содержатся в почвенном растворе большинства типов почв. Это основной источник серы для растений. Сульфат-ионы активно поглощаются корнями, особенно в зоне корневых волосков, и поступают в растительные клетки с помощью белков-переносчиков сульфат-ионов. Внутри растения сульфат-ионы перемещаются с транспирационным током, а затем аккумулируются в вакуолях растительных клеток либо участвуют в ряде биохимичес­ких реакций. Кроме того, листья растений поглощают диоксид серы (SO2) из атмосферы, но обычно в количествах, не превышающих 1 кг S/га/год. Листья растений могут выделять сероводород (H2S), и, предположительно, это служит механизмом детоксикации при воздействии высоких концентраций SO2.
Бóльшая часть сульфатной серы, поглощенной корнями, восстанавливается и входит в состав цис­теина в хлоропластах листьев. Цистеин – первичное соединение, из которого в растениях в дальнейшем образуется бóльшая часть других серосодержащих органических соединений. Вышеуказанный процесс начинается с образования аденозинфосфосульфата, и, в конечном итоге, синтезируются различные серосодержащие органические соединения (рис. 1). Восстановление сульфатов – процесс, требующий значительных затрат энергии. Другие важные серосодержащие аминокислоты – это цистин (соединенные между собой 2 две молекулы цистеина) и метионин (рис. 2). В меньших количествах сера входит в состав таких важных органических соединений, как коэнзим А, биотин, тиамин, глютатион, а также сульфолипиды.


Органические соединения, полученные в процессе превращения сульфатов, транспортируются по флоэме к местам активного синтеза белка (верхушки корней и стеблей, плоды, зерновки) и в дальнейшем становятся, по бóльшей части, малоподвижными в растении. Внешние признаки недостатка серы в первую очередь появляются на молодых тканях растений – листья и жилки приобретают бледно-зеленую и желтую окраску. Хлороз, наблюдаемый при недос­татке серы, напоминает недостаток азота. Однако недостаток азота сначала проявляется на старых листьях, поскольку для азота характерна высокая по­движность в растении. Подкормка серосодержащими удобрениями, проведенная после выявления первых признаков недостатка серы, может не приводить к полному восстановлению роста у ряда сельско­хозяйст­венных культур.
Существует большое количество вторичных серосодержащих соединений, выполняющих важные биохимические функции у отдельных видов растений. Некоторые сельскохозяйственные культуры (например, из рода Brassica: рапс, горчица) образуют глюкозинолаты и имеют сравнительно высокую потребность в сере. Растения из рода Allium (например, чеснок и лук) продуцируют аллиины, в составе которых может находиться более 80% от общего содержания серы в растении. Характерные для лука и чеснока вкус и запах, обусловленные вышеуказанными летучими серосодержащими соединениями, усиливаются при выращивании растений на почвах с высоким содержанием подвижной серы. С этими и другими серосодержащими соединениями связана устойчивость растений к повреждению вредителями, а также к стрессам, вызванным неблагоприятными внешними факторами.

Потребность растений в сере

Потребность в сере сильно различается у разных сельскохозяйственных культур. Содержание серы в абсолютно сухом веществе растений обычно составляет от 0.1 до 1.0% (в расчете на элемент). Самая высокая потребность в сере характерна, как правило, для растений из рода Brassica (таких, как кочанная капуста, брокколи и рапс), затем следуют бобовые культуры и злаки.

Потребность растений в сере меняется в течение вегетационного периода. Например, максимальная потребность в сере у рапса наблюдается в фазу цветения и семяобразования. Поглощение серы кукурузой протекает с фактически постоянной скоростью в течение всего вегетационного периода. При этом в зерне аккумулируется более 50% накопленной растениями серы. Растения пшеницы между фазами цветения и созревания могут терять 3 до половины накопленной серы. Необходимо определять потребность в сере каждой отдельной сельскохозяйственной культуры (рис. 3).
Вынос серы с урожаем основной продукции, как правило, находится в диапазоне от 10 до 30 кг S/гa и зависит от возделываемой культуры, а также от уровня урожайности (табл. 1), однако для некоторых видов растений из рода Brassica поглощение серы может достигать 70 кг S/гa.


Качество сельскохозяйственной продукции

При возделывании сельскохозяйственных культур на низко обеспеченных подвижной серой почвах может снижаться урожайность и ухудшаться качест­во продукции. Обеспеченность растений серой – основной фактор получения качественного растительного белка. У ряда культур от уровня питания серой зависит структура, а также функционирование ферментов и белков в тканях листьев и семенах. Например, форма белковых молекул и функциональные свойства белка зерновых культур зависят от количеств образующегося цистеина. В связи с этим хлеб, выпеченный из зерна пшеницы с низким содержанием серы, не поднимается, в результате чего получаются плотные буханки неправильной формы.

Взаимодействие серы с другими элементами питания

Как азот, так и сера играют важную роль в синтезе белка, поэтому между питанием растений азотом и серой существует тесная взаимосвязь. Зачастую одновременный недостаток этих двух элементов питания лимитирует урожайность. Установлено, что в составе белка на 15 частей азота приходится одна часть серы (то есть соотношение N:S = 15:1). Однако данное соотношение характерно не для всех сельскохозяйственных культур. Например, соотношение N:S в зерне пшенице составляет примерно 16:1, а в семенах рапса – около 6:1.

В целом считается, что такие сельскохозяйственные культуры, как пшеница, сахарная свекла и арахис имеют низкую потребность в сере. Существует множество примеров, показывающих, что для получения запланированного урожая необходимо достаточное питание растений как азотом, так и серой (рис. 4). При недостатке серы у бобовых культур уменьшается количество клубеньков на корнях растений и, соответственно, снижается интенсивность фиксации атмосферного азота.

При проведении растительной диагностики не стоит полностью полагаться на соотношение N:S в растениях, так как данный показатель может вводить в заблуждение. Например, требуемое соотношение N:S может быть получено и при низком содержании в растениях обоих элементов питания. Кроме того, избыток азота может быть неправильно истолкован, как недостаток серы и наоборот.
Недостаточное питание растений серой не только снижает урожайность и качество продукции, но и уменьшает эффективность использования азота из удобрений растениями. Таким образом, повышается риск потерь азота, что неблагоприятно сказывается на состоянии окружающей среды. Как показали проведенные исследования, применение серосодержащих удобрений на пастбищах, почвы которых недостаточно обеспечены подвижной серой, способствует росту урожайности и повышает эффективность использования азота из удобрений растениями. Потери азота из почвы при этом снижаются. Исходя из тесной взаимосвязи между питанием растений азотом и серой, Шнаг и Ханеклаус (Schnug и Haneklaus, 2005) допустили, что одна единица серы, требуемая для устранения ее недостатка у растений, эквивалента 15-ти единицами потенциальных потерь азота. Согласно проведенным расчетам, недос­таток серы в Германии может приводить к ежегодным потерям 300 млн. кг азота (или 10% от общего объема потребляемых в стране азотных удобрений).
Как известно, применение высоких доз серных удобрений вызывает недостаток молибдена у растений. Это происходит из-за антагонизма между сульфат-ионами и молибдат-ионами (MoO4 2- ) в процессе поглощения корневой системой растений, так как указанные анионы конкурируют за специфичес­кие участки белков-переносчиков, локализованных в клеточных мембранах корня. В тоже время, молибден входит в состав фермента, регулирующего образование органических серосодержащих соединений. По вышеуказанной причине также наблюдается антагонизм между серой и селеном (особенно селенат-иона­ми – SeO4 2- ). Применение серосодержащих удобрений на почвах пастбищ с достаточным содержанием подвижного селена может снижать содержание селена в травах, что негативно сказывается на удовлетворении потребности животных в селене. Показано, что использование сульфатной формы серы – это эффективный способ снижения поглощения растениями элементов-поллютантов на загрязненных почвах. Однако использование элементарной серы может усиливать поглощение тяжелых металлов (Cu, Mn, Zn, Fe и Ni) растениями в результате подкисления ризосферы в процессе окисления серы.

Система применения серосодержащих удобрений, основанная на Концепции «4-х правил»

Принципы Концепции «4-х правил» применения удобрений (оптимизация форм, доз, сроков и способов внесения удобрений) применимы ко всем элементам питания растений. Сера может вноситься в разных формах, включая органические удобрения (навоз), и следование вышеуказанной концепции помогает оптимизировать питание растений серой. Примером использования Концепции «4-х правил» применения удобрений может служить внесение сульфата аммония [формы] обычно в рядки вмес­те с семенами [способы] при посеве мелкосемянных культур [сроки]. Однако количество удобрения [дозы] должно быть небольшим для снижения риска аммиачного отравления растений, особенно при широкорядном посеве, а также при возделывании растений в засушливых условиях и на песчаных почвах. Ниже более подробно обсуждается использование Концепции «4-х правил» применения удобрений для оптимизации питания растений серой.

Формы. Серосодержащие удобрения – это либо водорастворимые сульфатные формы, либо такие формы серы, которые в дальнейшем преобразуются в сульфаты. Необходимо принимать в расчет время, требуемое для преобразования нерастворимой формы серы в доступную для растений сульфатную форму. Для приготовления тукосмесей и ЖКУ, а также для прямого внесения имеется целый ряд хороших твердых и жидких удобрений, содержащих различные формы серы. Комбинирование водорастворимых сульфатных форм и элементарной серы может иметь определенное преимущество, поскольку обеспечивает как быстрое, так и пролонгированное действие серосодержащих удобрений. В данном случае размер частиц элементарной серы – основной фактор, так как меньшие по размеру частицы быст­рее окисляются до сульфатов, чем крупные.
Сроки. В сульфатных формах удобрений сера находится в легкодоступной растениям форме, и такие удобрения можно применять в период наибольшего потребления серы растениями. Однако элементарную серу следует вносить в почву заблаговременно, чтобы было достаточно времени для окисления серы микроорганизмами. В регионах с низкими зимними температурами элементарная сера вносится в почву за несколько месяцев вперед до посева растений. При повышении температуры почвы процесс образования сульфатов за счет минерализации гумуса и растительных остатков протекает быстрее, и в результате данного процесса в течение вегетационного периода могут высвобождаться значительные количества доступной растениям серы. Для питания большинства растений требуется постоянное поступ­ление сульфатов из почвы.
Способы. Размещение сульфатных форм удоб­рений лентой рядом с рядком семян – весьма эффективный способ внесения удобрений под однолетние культуры. Однако следует избегать высокой концент­рации сульфат-ионов в непосредственной близости от проростков для того, чтобы не допустить осмотического стресса у корневой системы растений. Сульфаты довольно подвижны в почве и передвигаются с током влаги по корнеобитаемой зоне. Наиболее эффективный способ внесения элементарной серы – вразброс под вспашку. На затопляемых почвах элементарную серу лучше всего оставлять на поверхности почвы для того, чтобы сера окислялась до сульфата в тонком аэробном слое на границе раздела почва – вода.
Дозы. Дозы внесения серосодержащих удобрений необходимо устанавливать с учетом потребнос­ти сельскохозяйственных культур в сере, физико-химических свойств почвы (гранулометрический состав, содержание гумуса) и климатических условий (температурный режим, количество осадков). Система применения серосодержащих удобрений обычно строится с учетом севооборота. Например, в сево­обороте рапс – ячмень – пшеница 4 на Западе Канады высокая потребность рапса в сере может быть удовлетворена за счет внесения серосодержащих удобрений под каждую культуру севооборота.
Для получения устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур и надлежащего качества продукции требуется достаточное питание растений серой. При недостатке серы ухудшается синтеза белка и снижается эффективность использования азота из удобрений растениями. Кроме того, снижается интенсивность азотфиксации у бобовых культур. Использование Концепции «4-х правил» применения удобрений позволяет оптимизировать питание растений серой.

Источник

Adblock
detector