В.В. ЛИХОЧВОР,
Повертаємо грунту взяте
Для підтримання позитивного балансу поживних речовин у грунті, недопущення подальшої деградації грунтів необхідно вносити добрива. Оскільки перспективи виробництва органічних добрив незначні внаслідок зменшення поголів’я ВРХ, переведення тваринництва на інтенсивні технології, обов’язковим має бути повернення органічної маси в грунт у вигляді побічної продукції: солома, гичка тощо. Дуже важливо також якнайширше використовувати зелені добрива — сидерати.
Проте основним джерелом повернення поживних речовин у грунт є мінеральні добрива. Це основа сучасних інтенсивних технологій та прибуткового господарювання. Мінеральні добрива становлять найвагомішу частку (до 50%) у структурі витрат на технологію. Тому науково обгрунтоване застосування добрив є базисним елементом технології, на якому вибудовуються у чіткому взаємозв’язку всі інші.
Обсяги внесення мінеральних добрив в останні 15 років в Україні повільно, але зростають (табл. 1). Світова економічна криза 2008 року спричинила зменшення внесення добрив у 2009 та 2010 роках порівняно з 2008-м. Враховуючи економічний стан держави, бездарність, а, може, і злочинність теперішньої влади, неважко спрогнозувати різке зниження використання мінеральних добрив також у 2015 році.
Таблиця 1. Обсяги внесення мінеральних добрив в Україні
Порівняно з іншими країнами, обсяги внесення мінеральних добрив в Україні дуже малі (табл. 2).
Таблиця 2. Обсяги внесення мінеральних добрив у різних країнах
Повернення у недалеке минуле показує динаміку змін у системі живлення у рослинництві. Так, у 90-ті роки ХХ ст. удобрення культур в основному відбувалось за рахунок азотних добрив (N20-30). Починаючи орієнтовно з 2000 року, частина господарств перейшла до системи більш повноцінного використання добрив — стали вносити не лише азотні, а й фосфорні та калійні добрива. У 2003 році на ринку України появились перші хелатні форми мікродобрив під торговою маркою Кристалони. Широко використовувати сірку та магній почали у 2007-2008 рр., спочатку переважно завдяки розширенню посівних площ ріпаку. Тепер ці два макроелементи широко використовуються у системі живлення більшості культур. 2015 рік, напевно, стане роком широкого використання кальцію не стільки для вапнування, а саме як елемента живлення. Зміни у системі живлення за останні 20 років можна подати у вигляді такої схеми:
- N30 — 90-ті роки
- NРК — з 2000 року
- NРК + мікроелементи — 2003 р. (Кристалони)
- NРК + мікроелементи + MgS — 2007-2008 рр.
- NРК + мікроелементи + MgS + Са — 2015 рік.
Найкраще для забезпечення рослин кальцієм використати добриво сульфат кальцію, яке містить у своєму складі кальцій та сірку. Фізіологічна роль цих двох макроелементів розглянута нижче.
Сірка (Сульфур)
Інтенсивні технології призводять до істотного виносу сірки з ґрунту, а застосування значних об’ємів концентрованих добрив, у складі яких відсутня сірка, не веде до відновлення її запасів і потребує її додаткового внесення.
Більшість сірки (до 70-90%) в ґрунтах перебуває у важко-засвоюваній для рослин органічній формі, входить до складу гумусових речовин, тому чим більше гумусу, тим більший запас сірки в ґрунтах. Кількість доступних для живлення рослин мінеральних сполук сірки в ґрунтах зазвичай невелика. Раніше в районах із розвинутою промисловістю сірка поступала в ґрунт у вигляді сірнистого газу (SO2), який рослини можуть частково засвоювати також через листки.
Сірка — необхідний елемент живлення рослин, і поряд з азотом і фосфором має дуже важливе значення у їхньому житті. Вона входить до складу майже всіх білків, оскільки низка амінокислот (метіонін, цистин, цистеїн) є сірковмісними. Перша стійка органічна сполука, яка утворюється з відновленої неорганічної сірки, це амінокислота цистеїн. Саме завдяки дисульфідної групи (–S–S–) в цистині і сульфгідрильної групи (–SH) в цистеїні та їх взаємному перетворенні в системі «цистин — цистеїн» відбувається активна участь цих амінокислот в окислювально-відновних процесах під час обміну речовин у рослинах.
Бере участь у важливих енергетичних, окисно-відновних процесах, сірковмісними є деякі вітаміни групи В і вітамін Н.
Сірка є складовою частиною деяких ферментів (дегідрогеназ та ін.), особливо у вигляді амінокислоти цистеїн. Метіонін належить до незамінних амінокислот, входить до складу активних центрів багатьох ферментів. Сульфгідрильна група глутатіону і цистеїну є активною групою фермента триозофосфатдегідрогенази і відіграє певну роль у диханні рослин. Вона має неабияке значення у вуглеводному і азотному обміні в рослинах. Залізосіркобілки є важливими при переносі електронів у реакціях фотосинтезу та азотфіксації. Сірковмісні органічні речовини підтримують нормальний хід поділу клітин і ріст молодих тканин,
Впливає на вміст хлорофілу в листках. Сірка сприяє формуванню лігніну, який зміцнює механічні тканини рослин.
За рівнем засвоєння рослинами сірка посідає четверте місце після азоту, калію і фосфору. Рослини засвоюють сірку впродовж вегетації, а найбільше — до фази цвітіння.
Основна частина сірки знаходиться у насінинах і листках, які багаті на білок, а в стеблах і коренях її менше.
Дефіцит сірки спричинює:
- Пригнічується синтез сірковмісних амінокислот, білків, нагромаджується азот у небілковій формі або у формі нітратів, зменшується вміст цукрів, жирів — особливо в олійних культур.
- Зменшується рівень засвоєння азоту з ґрунту та добрив.
- Рослини припиняють ріст і розвиток, листки стають світло-жовтими.
- Викликає нерівномірне цвітіння і зав’язування стручків у капустяних культур.
- Зменшується стійкість рослин проти хвороб, посухи і низьких температур.
- У бобових культур знижується життєздатність бульбочкових бактерій і синтез хлорофілу.
- Знижується урожайність та якість продукції.
Симптоми дефіциту сірки:
- За зовнішніми ознаками дефіцит сірки подібний до азотного, оскільки азот і сірка мають подібні функції у метаболізмі рослин. Обидва ці елементи використовуються для побудови білків. Але відміна полягає у тому, що за дефіциту азоту першими страждають старі листки, а за нестачі сірки — молоді, адже сірка зі старих листків практично не реутилізується.
- Характерною ознакою браку сірки є виникнення на листках хлорозу. При цьому спочатку жовтіють жилки листків, а пластинки залишаються зеленими.
- У зв’язку з нагромадженням антоціанів, починаючи з основи листка, на пластинках виникають червонуваті плями, згодом листок відмирає.
- Дефіцит сірки може спостерігатися на полях з системою no-till.
- «Прихована» нестача сірка, яка значно обмежує розвиток рослин, рівень урожайності, характеризується тим, що не видно чітких, виразних її проявів на рослині, які візуалізуються лише за дуже значного дефіциту цього елемента. Її можна встановити лише шляхом хімічного аналізу ґрунту і тканинної діагностики рослин. Проявляється при вирощуванні за інтенсивними технологіями, на легких ґрунтах.
За вимогливістю до сірки культури поділяють на три групи:
- рослини, що найбільш вимогливі до сірки: ріпак, гірчиця, капуста, ріпа, цибуля, часник. З середнім урожаєм вони виносять 40 (до 80) кг сірки (S) з 1 га. Найбільш небезпечною є нестача сірки для ріпаку та інших капустяних культур;
- рослини, що середньо вимогливі до сірки: бобові (горох, соя, люцерна, конюшина та ін.), картопля, кукурудза, буряки. Вони засвоюють орієнтовно 20-40 кг/га сірки;
- рослини, що менш вимогливі до сірки: зернові, трави. Засвоюють від 12 до 25 кг сірки з 1 га.
Загальна концентрація сірки в рослинних тканинах коливається у межах 2-5 мг S/г сухої речовини. За кращого забезпечення сіркою вміст її в рослині збільшується.
Таблиця 3. Ступінь забезпечення ґрунтів сіркою
Джерела сірки
Джерелами надходження сірки у грунт є мінералізація рослинних решток, органічні та мінеральні добрива (сульфат амонію, сульфат калію, сульфат кальцію, калімагнезією, а також з простим суперфосфатом, до складу якого входить понад 40 % гіпсу), сірка атмосфери, куди вона потрапляє у вигляді газоподібних викидів від згоряння палива тощо. Раніше в районах із розвинутою промисловістю сірка поступала в ґрунт у вигляді сірнистого газу (SO2), який рослини можуть частково засвоювати також через листки. Вміст сірки в 1 т гною становить 0,5 кг, отже, при внесенні 50 т/га гною у грунт надходить 25 кг сірки.
Проте надходження сірки в грунт постійно зменшується. Очистка газоподібних викидів зменшує надходження діоксину сірки SО2 в атмосферу. Зменшилась кількість промислових підприємств, використовуються чистіші види палива: електроенергія, газ, рідке паливо. Надходження сірки з добривами зменшується внаслідок ширшого використання висококонцентрованих добрив (амофос, хлористий калій) взамін сірковмісних. Враховуючи, що винос сірки збільшується при інтенсивних технологіях вирощування сільськогосподарських культур, для підтримання позитивного балансу сірки у грунті потрібно щорічно вносити сірчані добрива.
Потреба у сірці приблизно така сама, як у фосфорі. Частина дослідників вказує на здатність солей сірчаної кислоти, які утворюються після внесення сірки в грунт, розчиняти фосфор із важкодоступних сполук до легкодоступних форм, що покращує його засвоюваність рослинами. Крім фосфору, сірка також по мірі окислення сприяє вивільненню у розчин і збільшує доступність для рослин калію, кальцію, магнію і заліза.
Доступність сірки
Для рослин сірка доступна у формі розчинних у воді солей сірчаної кислоти, що дають сульфат-іони SО4, тобто в окисленій формі. Можливим джерелом сірки може бути також SО2, який надходить з атмосфери у листя через продихи.
Елементарна сірка стає доступною для рослини після перетворення її в сульфати мікроорганізмами.
Сірка не зв’язується з частинками грунту, тому під дією атмосферних опадів сульфатна сірка подібно до нітратного азоту переміщується вниз по ґрунтовому профілю, забруднюючи ґрунтові і природні води. Втрати сірки внаслідок вимивання досягають 15-80 кг/га, або майже 50% її надходження з мінеральними добривами й атмосферними опадами (Карасюк І.М.,1995). Тому удобрення сіркою про запас не є ефективним, її потрібно вносити щорічно.
Дія на культури
Сірка збільшує стійкість зернових культур до вилягання, ураження хворобами, шкідниками, сприяє підвищенню кількості та якості клейковини і білка в зерні. Для синтезу білків обов’язково потрібні сірчані амінокислоти (цистеїн та метіонін). Дефіцит сірки сильно погіршує хлібопекарські якості пшениці та жита, причому зниження якості відбувається раніше, ніж зменшення урожайності. Для формування високого врожаю зерна вміст сірки у листостебловій масі на стадії ЕS 30/32 має становити 0,3-0,4 % з розрахунку на суху речовину.
У кукурудзи за дефіциту сірки качани можуть гірше виповнюватися зерном (череззерниця).
При формуванні високого врожаю ріпаку зростає значення цього елемента, який може стати обмежуючим чинником у рості врожайності. За її нестачі сповільнюється ріст рослин, зменшується кількість стручків на рослині і насіння в стручках. У насінні олійних культур сірка підвищує вміст жиру.
Під впливом сірки зростає вміст цукру у коренеплодах цукрових буряків, вміст крохмалю у бульбах картоплі. В овочевих культур зменшується вміст нітратів.
Чим вища норма внесення азоту, тим більше рослина засвоює сірки, а її дефіцит сильніше обмежує зростання урожайності.
Не можлива високоефективна дія азоту на підвищення урожайності без достатнього забезпечення сіркою!
Співвідношення азоту до сірки має становити 10:1 — 5:1 (на одну частину сірки повинно припадати 5-10 частин азоту). На ґрунтах із низьким вмістом доступної сірки співвідношення азоту до сірки 5-7:1. На ґрунтах, бідних на фосфор і сірку, співвідношення між ними 3:1.
Сірчані добрива (сульфат кальцію, сульфат амонію, гранульований сульфат магнію, вігор, гранульоване азотно-сіркове добриво, суперфосфат та ін.) потрібно вносити під час основного обробітку грунту або перед сівбою, а на пасовищах — поверхнево. Для більшості культур норма внесення сірки на легких за гранулометричним складом ґрунтах становить 50-60 кг/га, а на середніх і важко суглинкових — 60-80 кг/га. Перш за все сірку вносять під хрестоцвіті (ріпак, гірчицю, суріпицю), бобові (сою, горох, трави), коренеплоди, картоплю, кукурудзу. Для зернових культур достатньо внести 10-22 кг/га.
Кальцій
Кальцій потрібний для нормального росту надземних органів та коренів рослин. Потреба в ньому проявляється вже в фазі проростання. При сильному дефіциті кальцію, особливо коли в поживному розчині переважають одновалентні катіони (H+, Na+, K+) або катіони Mg++, порушується фізіологічна рівновага розчину, корені зупиняють ріст, потовщуються, а кореневі волоски руйнуються (стінки клітин слизнуть, тому що пектинові речовини і ліпоїди за відсутності кальцію розчиняються, вміст клітин витікає, тканина перетворюється в ослизлу безструктурну масу).
Кальцій забезпечує добрий розвиток кореневої системи, сприяючи формуванню більшої кількості кореневих волосків, за допомогою яких з грунту до рослин надходить основна маса води й розчинених у ній поживних речовин.
Кальцій потрібний рослині постійно, він накопичується у старих листках і не може повторно використовуватися, тому молоді листки дістають світло-жовті плями (хлороз) і гинуть.
Роль кальцію тісно пов’язана з фотосинтезом, оскільки він поліпшує синтез хлорофілу.
Кальцій активує ферменти, посилює обмін речовин, позитивно впливає на процес перетворення азотовмісних сполук у рослинах.
Важлива роль належить кальцію у створенні клітинних оболонок, підтриманні кислотно-лужної рівноваги (буферності) в рослинних організмах.
Впливає на обмін вуглеводів, білків, забезпечуючи краще їх транспортування. Входить до складу пектинових речовин та деяких інших органічних сполук.
Нейтралізує важкі метали в грунті. Підвищує в’язкість цитоплазми, сприяючи цим кращій жаростійкості рослин.
В рослинах кальцій перебуває у формі солей пектинової кислоти, сульфату, карбонату, фосфату і щавлевокислого кальцію. Значна частина кальцію в рослинах (від 20 до 65%) розчинна у воді.
При наявності нітратів у ґрунтовому розчині прискорюється проникнення кальцію в рослини, при наявності аміачного азоту (NH4+) — знижується внаслідок антагонізму між катіонами. Заважають надходженню кальцію іони водню та інші катіони при високій концентрації їх в розчині.
Різні культури різко відрізняються за розмірами споживання кальцію. Найбільше кальцію потребують капуста, люцерна, конюшина. Ці культури характеризуються дуже високою чутливістю до підвищеної кислотності ґрунту. Але потреба рослин в кальцію і відношення їх до кислотності ґрунту не завжди співпадають. Наприклад, зернові культури мало засвоюють кальцію, але жито і овес добре переносять кислу реакцію ґрунту, а ячмінь і пшениця дуже погано. Картопля і люпин не чутливі до високої кислотності, але кальцію споживають дуже багато.
Втрати кальцію відбуваються не стільки внаслідок виносу з урожаєм (в насінні кальцію менше, ніж магнію, і він повертається в ґрунт з листками і стеблами рослин), скільки в результаті вилуговування. Втрати кальцію при внесенні фізіологічно кислих мінеральних добрив в умовах вологого клімату можуть становити 0,6-2,0 ц CaO з 1 га і більше.
Дефіцит кальцію спричинює:
1. Втрату гумусу, внаслідок чого погіршуються фізичні, фізико-хімічні, біологічні властивості ґрунтів, а саме:
- збільшується питома щільність ґрунту;
- його структура, буферність;
- зменшується забезпечення ґрунту елементами мінерального живлення і ступінь насичення основами;
- збільшується кислотність ґрунту;
- знижується інтенсивність біологічних процесів у ньому — сповільнюється розклад рослинних решток.
2. Знижується стійкість до грибкових хвороб.
3. Зменшується ефективність мінеральних добрив на 30-50%, залежно від рівня кислотності ґрунту.
4. Скорочується урожайність культури.
Симптоми дефіциту кальцію
1. Буріють жилки на листках, тому що провідні пучки забиваються бурими продуктами розпаду клітковини.
2. Характерним є скручування листків по краях і ушкодження бруньок.
3. Затримується ріст листків, на них з’являються світло-жовті плями (хлоротичність), після чого молоді листки відмирають.
4. Старі листки залишаються нормальними, кальцій не реутилізується (не піддається повторному використанню), він майже не рухається з нижньої частини рослини до точки росту.
За вимогливістю до кислотності грунту культури поділяють на 5 груп:
- найчутливіші до кислотності, добре ростуть за нейтральної або слабколужної реакції за рН = 7,0-8,0 86970.jpg люцерна, цукрові буряки, капуста, гірчиця тощо;
- потребують слабколужної і близької до нейтральної реакції, краще ростуть за рН =6,0-7,0 86964.jpg пшениця, кукурудза, ячмінь, ріпак, горох, соя, квасоля, соняшник тощо;
- переносять помірну кислотність, найкраще ростуть за рН = 5,5-6,0 86957.jpg жито, овес, просо, гречка, морква тощо;
- легко переносять помірну кислотність, добре ростуть за рН = 5,0-6,0 86951.jpg картопля, льон, тютюн, помідори тощо
- малочутливі до підвищеної кислотності, краще ростуть за рН = 4,5-5,0 86945.jpg люпин, рис, середела;
Вапнування — зниження кислотності грунту
У системі удобрення культур застосовуються в основному фізіологічно та хімічнокислі мінеральні добрива, які призводять до витіснення кальцію з ґрунтового вбирного комплексу і значних втрат цього елементу живлення.
Для зниження кислотності грунту та забезпечення потреб рослини у кальції проводять вапнування. Використовують різні вапнякові матеріали, які містять СаСО3. Норма внесення вапнякових матеріалів є великою і знаходиться орієнтовно у межах 1-5 т/га і більше.
Основними сполуками, що використовуються для нейтралізації кислотності грунту, є: СаСО3 — крейда, СаО — негашене вапно, Са(ОН)2 — гашене вапно, МgСО3 — доломіт. Необхідно враховувати, що частинки розміром понад 3 мм неефективні, тому вапнякові матеріали вимагають якісного тонкого розмелення (подрібнення).
Вапнякові матеріали під дією іонів водню поступово розкладаються і кальцій переходить у доступну для рослин форму. Потрібно враховувати, що вапнування не завжди повністю задовольняє потреби культур у цьому елементі живлення.
Сульфат кальцію — джерело надходження кальцію
Високоефективним сірчано-кальцієвим добривом є сульфат кальцію. Необхідно зазначити, що потреба культур у кальції і відношення їх до кислотності грунту не завжди співпадають. Наприклад, картопля не чутлива до високої кислотності, але потребує багато кальцію. Тобто від удобрення з використанням трьох елементів живлення NРК, для досягнення високої урожайності потрібно перейти до внесення всієї лінійки макроелементів — NPKCaSMg. Використання сірки і магнію в останні роки стає якщо не базовим елементом технології, то є досить популярним для більшості культур. У необхідності внесення S та Mg уже непотрібно нікого переконувати. З кальцієм ситуація зовсім інша. Його внесення у більшості асоціюється насамперед із вапнуванням, а потрібно вести мову про використання кальцію як елементу живлення у системі удобрення рослин.
Сульфат кальцію використовується переважно для основного внесення до сівби під оранку, культивацію та після сходів культур. Вагомою перевагою цього добрива є те, що під час внесення у грунт можна забезпечити повну потребу рослин у цих складниках. Можна вносити також у вегетаційний період: на зернових у фазі кущення, на ріпаку перед стеблуванням тощо. Повного забезпечення сіркою і кальцієм неможливо досягти за листкового внесення, яке можна розглядати для більшості культур як доповнююче до основного удобрення.
Сірка в складі добрива на 99% розчинна у воді. Це добриво пролонгованої дії, що не вимивається з грунту. Добриво при контакті з вологим ґрунтом (водою) перетворюються у висококолоїдну суспензію. Згодом відбувається окислення сірки мікроорганізмами (S-SO4). Окислення йде поступово, що забезпечує потреби рослини в сірці впродовж вегетаційного періоду. Лабораторні і багаторічні польові дослідження показують, що процес перетворення елементарної сірки в форму сульфату проходить орієнтовно за 90 днів. Швидкість переходу залежить від температури, вологості, типу грунту, вмісту органіки тощо.
Кальцій у сульфаті кальцію у 200 разів краще розчинний, ніж у вапнякових матеріалах. Він добре рухомий і є легкодоступним для рослин як елемент живлення.
Добриво має низку інших переваг. На кислих ґрунтах зростає розчинність сполук алюмінію. Сульфат кальцію нейтралізує токсичний алюміній (СаSO4 + Al → AlSO4 + Ca).
Сірка і кальцій як елементи, які підвищують стійкість рослин до ураження хворобами, покращують фітосанітарний стан посівів, зменшуючи обсяги використання пестицидів.
Норма внесення сульфату кальцію становить 200-500 кг/га.
Позитивний вплив сульфату кальцію на рослини пояснюється не тільки покращенням постачання їх сіркою і кальцієм, але й збільшенням доступності для рослин калію ґрунту в результаті витіснення його з поглиненого стану кальцієм добрива (так само як при гіпсуванні засолених ґрунтів поглинений натрій витісняється і замінюється кальцієм з утворенням добре розчинної нейтральної солі — сульфату натрію). Крім того, при внесенні гіпсу збільшується концентрація кальцію в ґрунтовому розчині, тому чутливі культури краще переносять кислу реакцію.
