Микробиота здоровой почвы как фактор повышения биодоступности серы

Сегодня мне бы хотелось поговорить о..сере. Обращали ли вы внимание на тот факт,что  микроорганизмы играют существенную роль в преобразовании серы из недоступной формы в доступную, задумывались ли вы о роли серы в формировании урожая, обращали ли внимание на разные типы/формы запасов серы в почве..

Формы серы в почве – валовая/органическая/сульфатная     

Основным источником поступления соединений серы к растениям является почва (листья растений поглощают диоксид серы (SO2) из атмосферы, но обычно в количествах, не превышающих 1 кг S/га/год). До 80–90 % серы в почве находится в органической форме, а 10–20 % – в минеральной -  сульфаты калия, натрия, кальция и магния.

Сера входит в состав органических соединений:в  гумусово-аккумулятивных горизонтах сера, связанная с органическим веществом почв,составляет 70-90% ее валового содержания. Она входит в состав фульво и гуминовых кислот и гумина. Количество серы в гуминовых и фульвокислотах составляет : для черноземов 57%, для серых-лесных почв – 51%, дерново-подзолистых -46% валового содержания элемента.    Установлено, что органическая сера имеет тесную корреляционную связь с содерание углерода и азота. Соотношение С:N:S 140:10:13 .     

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.

Обратим внимание на некоторые примеры содержания  форм серы в пахотном слое различных почв в мг/100 г. :                                                                                                                         -Черноземы Харьковской области : валовое содержание  41.0-41.2, органическая форма 36,6-37.0 сульфатная ( доступной для растений) 4,2-5,2.                                                                        - Почвы  Волгоградской области: светло-каштановые, каштановые  - валовое содержание 26,5-32,1, в темно-каштановых 34-37 .  Доля органической формы - 84-86%.                                - Чернозем выщелоченный Краснодарского края : валовое содержание 34,1, в котором органическая сера – 31,3, сульфатная  сера- 2,7.                                                                                   - Ульяновская область -  для всех видов сельскохозяйственных угодий  в период с 01.01.2005 до 01.01.2017 г. характерно увеличение доли почв с низким содержанием подвижной серы: для почв пашни и пастбищ в 1,2 раза, залежи – 1,3 раза, сенокосов – 1,5 раза, многолетних насаждений – 1,9 раза и в целом по сельскохозяйственным угодьям – 1,2 раза.

В большинстве агроценозов  зоны отмечается отрицательный баланс серы. Основными причинами уменьшения содержания серы в почвах является ее высокий вынос урожаями сельскохозяйственных культур,  низкий уровень применения серосодержащих минеральных и органических удобрений и неудовлетворительные условия для функционирования микробиоты.

Вот лишь небольшой пример: после трех ротаций севооборота в почве без внесения удобрений ее валовое содержание уменьшилось на 8,7  %. Ежегодное внесение минеральных удобрений, хотя и замедляло по сравнению с неудобренным севооборотом обеднение пахотного и подпахотного слоев почвы серой, ее количество все же по сравнению с исходными показателями уменьшалось на 6,6 % в слое почвы 0–20 см.

Роль микробиоты в преобразовании серы в доступные для растений формы                                Для живых организмов сера доступна в основном в форме растворимых сульфатов или восстановленных органических соединений серы. При минерализации органических серосодержащих соединений сера освобождается в неорганической восстановленной форме в виде H2S. В освобождении серы из органических серосодержащих соединений (продукты метаболизма живых существ, отмершие растительные и животные остатки) принимают участие сапрофитные микроорганизмы, способные к аммонификации. При аммонификации серосодержащие белки и нуклеиновые кислоты разлагаются с образованием СО2 , мочевины, органических кислот, аминов и, что важно для цикла серы, H2S и меркаптанов (тиоспирты). Меркаптаны в аэробных условиях также окисляются с выделением H2S. Разрушение белков микроорганизмами начинается как внеклеточный процесс. При этом белки гидролизуются протеолитическими экзоферментами до более мелких молекул, способных проникать внутрь клетки и расщепляться внутриклеточными протеазами до аминокислот, которые могут подвергаться дальнейшему расщеплению.

Некоторые факты о сере

Роль Серы в формировании растений

В растениях серы меньше, чем макроэлементов -около 0,2–1 процента сухой массы. Однако, по своему биохимическому воздействию она приравнивается к макроэлементам. И заменить ее чем-то другим просто невозможно. Сера отнесена к первоэлементам наряду с водородом, углеродом, кислородом, азотом и фосфором, входящими в состав белковых молекул ДНК и РНК.

Группировка сельскохозяйственных культур по уровню выноса серы урожаями:                       - Крестоцветные: капуста, горчица, турнепс, рапс, брюква, репа, редька, хрен.  45 – 75 кг/га,                                                                                                                                                                            - Бобовые: клевер, люцерна, горох, вика, чечевица, эспарцет, донник, Маревые свекла 20-30 кг/га,                                                                                                                                                                    - Злаковые: пшеница, рожь, ячмень, просо, овес, рис, кукуруза. Картофель, подсолнечник, морковь, тыква, арбуз, томаты 10-15 кг/га

Симптомы недостатка серы  

Визуально диагностировать ее дефицит сложно, поскольку внешне он похож на азотное голодание: пожелтение листьев, вытягивание и утончение стеблей, замедленное развитие. Различие в том, что недостаток азота, поскольку он очень подвижен в растении, сначала проявляется на старых листьях. Дефицит же серы -  на молодой растущей листве или точках роста.  Это связано с тем, что сера в отличие от азота почти не двигается с нижних ярусов к молодым листьям и повторно не усваивается (то есть не реутилизируется) культурами.                                                                                                                                          Типичные визуальные признаки дефицита серы:  картофель – желтеют стебли, скручиваются листья,  кукуруза – молодые листья желтеют между прожилок по всей длине, на более поздних стадиях возможно покраснение у основания стебля и вдоль краев листьев,  подсолнечник листья и соцветия мелкие и бледные, заметно короче междоузлия,  пшеница – молодые листья желтеют между прожилок , старая листва остается зеленой.

Интерпретация результатов агрохимических анализов ( по методикам Церлинг и Державину)                                                                                                                                                       В настоящее время приняты к использованию несколько вариантов группировки почв по обеспеченности растений сульфатной серой (мг/кг почвы). Сильный недостаток - 0-7 мг/кг; умеренный недостаток - 8-16 мг/кг; полная обеспеченность - 17-57 мг/кг; избыточная обеспеченность - > 57 мг/кг (по Церлинг). Низкое содержание подвижной (сульфатной) серы - <6.0 мг/кг; среднее – 6,1-12,0 мг/кг; высокое - > 12,0 мг/кг (по Державину).

Обеспечение азотно-серного баланса при формировании системы удобрений

Чтобы растение хорошо росло и развивалось, необходимо обеспечить оптимальное соотношение макро-,мезо- и микроэлементов. Азот — сера должны соотноситься в пропорции 10:1, то есть  рассчитывая баланс питания на 10 кг азота мы обязательно должны дать 1 кг серы.

При подготовке сообщения использованы материалы из открытых источников

Сера в почва- Северо-Западного Кавказа ( агроэкологические аспекты), Слюсарев В.Н., Краснодар,2007                                                                                                                                                 Сера в почвах Минусинской лесостепи Красноярского края , Волошин Е.И.,2021   Содержание подвижной серы в почвах Волгоградской области , Сухова О.В. ,2017                  Мониторинг содержания серы в почве, растениях и органических удобрениях, Лукин С.В.2019 Валовое содержание серы и ее формы в черноземе выщелоченном Западного Предкавказья в условиях агрогенеза, А.Х. Шеуджен, 2014                                                 Содержание подвижной серы в почвах сельскохозяйственных угодий Ульяновской области, Черкасов Е.А., 2018                                                                                                               Значение серы в питании растений, Р. Нортон, 2014

Как вы управляете обеспеченностью растений серой? Оцениваете ли баланс Вынос/Поступление доступных форм? Обращали ли внимание на серу как один из важнейших элементов питания?