Сірка — агрономічна основа життя

Сірка важлива для всіх форм життя, оскільки вона є  будівельним елементом у структурі трьох амінокислот: метіоніну, цистину та цистеїну. Ці амінокислоти входять у 99% відомих білків, виявлених в бактеріях, грибах, вищих рослинах та в інших живих істотах, включаючи людину. Без сірки неможливе формування білкових сполук, які є основою життя на планеті.

Це сьомий найпоширеніший елемент у людському організмі, за масою приблизно дорівнює калію. 70-кілограмовий організм людини містить близько 140 г сірки. У більшості видів рослин до 70% від загальної кількості сірки присутня в білках, ферментах.
Синтез хлорофілу також потребує сполук сірки, який має велике значення для якості харчування.
Сірка і ґрунт
Сірка у ґрунті має вигляд органічних і неорганічних сполук. Залежно від ґрунтових умов, неорганічні форми можуть бути представлені елементарною сіркою або різними видами її окислених форм (сульфіди, сульфати, тіосульфати тощо). Органічна сірка міститься в амінокислотах, протеїнах, поліпептидах та інших компонентах органічної речовини ґрунту.
Майже всі види рослин використовують неорганічний сульфатний аніон SO42-, як найпоширеніше джерело сірки. Сульфат є негативно зарядженим іоном і тому, подібно до нітрату, не адсорбується ґрунтовими частками. Він легко промивається в нижні шари ґрунту або втрачається з поверхневим стоком. Втрати можуть сягати 50% від внесеної мінеральної форми сірки.
Найчастіше дефіцит сірки спостерігається на ґрунтах із низьким вмістом органічної речовини (гумусу), вивітрених ґрунтах із високим вмістом заліза та на грунтах легкого гранулометричного складу (піщаних, сірих, дерново-підзолистих).
Сірчані гази
Високий вміст сірчаних газів широко поширений в районах з вулканічною активністю та в сильно індустріалізованих регіонах. Діоксид сірки (SO2) на сьогоднішній день найбільший забруднювач повітря в цих регіонах. До інших сірчаних газів, які переносяться повітрям належить сірководень (Н2S), карбоніл сульфід (COS), метил меркаптан (CH3SH), сірковуглець (CH2), диметилсульфід (C2H6S). Існують докази того, що рослини поглинають їх і використовують сірчані компоненти для свого мінерального живлення. Поглинання сірчаних газів відбувається переважно через продихи. Найвизначнішими доказами позакореневого поглинання та використання сірчаних газів рослинами є ланцюг подій, що відбулися кілька десятиліть тому. У другій половині двадцятого століття забруднення повітря діоксидом сірки досягло значних рівнів у Європі та Північній Америці. Ведення контролю за забрудненням зменшило рівень СО2. Це можна побачити на рисунку 1.

Рис.1. Визначення рівнів діоксиду сірки для США з 1980-2018 рр.

У відповідь на глобальну проблему Хельсінський протокол 1979 року змусив уряд застосувати різні акти скорочення викидів SОx. Більшість країн Західної та Східної Європи застосували акти чистого повітря, що спричинило різке зниження викидів сірки.
Несподівано, одразу після цього більшість ріпакових полів та інших культур, що потребують сірки на півночі Європи, виявили її гострий дефіцит. Це явище показало, що хоча сірчані гази становлять відчутну загрозу для навколишнього середовища та здоров’я людини,  але вони є бажаними для культур, що чутливі до сірки.

Чутливість культур
Найбільше поглинання сірки мають олійні та бобові сільськогосподарські культури (гірчиці, ріпак, соя, соняшник, бавовна, квасоля, сочевиця, люцерна, горох). Тоді як зернові (пшениця, рис, ячмінь) потребують середньої норми, а цукрові культури (цукрова тростина, цукровий буряк) – низької норми (табл.1).

Табл.1. Чутливість до сірки сільськогосподарських культур

Звичайні рекомендації щодо уникнення та виправлення дефіциту сірки складають від 25 до 50 кг/га для олійних культур, бобових, цукрової тростини, деяких овочевих культур та 15-30 кг/га для зернових культур та силосних трав.

Симптоми дефіциту сірки
Дефіцит сірки в рослинах можна легко виявити за типовими симптомами, проявляється переважно на листках рослини (рис.2). Дефіцит азоту і сірки викликає подібні симптоми.

Дефіцит азоту починає проявлятись зі старих листків і поширюється на всю рослину, оскільки азот «прибирається» від старих листків новим ростом. Сірка не легко переміщується по рослині, тому саме молоді листки спочатку проявляють дефіцит сірки. Щоб уникнути неправильної діагностики, рекомендується проводити аналіз листя. Інші специфічні симптоми дефіциту сірки включають  жовтий чи світлозелений колір всієї рослини; хлороз молодих листків або некроз верхівок блідозелених листків; невеликий і веретеноподібний (кволий)  ріст з короткими стеблами, затримка розвитку рослини та стиглості; погане утворення бульбочок в бобових,  що супроводжується неповним дозріванням плодів та небажаним співвідношенням N/S у рослинах.

Рис.2. Симптоми дефіциту сірки

Асортимент сірковмісних добрив
У звіті Міжнародної асоціація добрив 2017 року (IFA) підрахували, що глобальне споживання сірки у 2015 році становило 13,3 млн т порівняно з 103 млн т азоту. Звіт  IFA на 2019 рік прогнозує споживання азоту у 2020 році на рівні 112 млн т. Тому якщо припустити, що коефіцієнт N/S зберігається на рівні приблизно 7,75, попит сірки добривах буде 14,5 млн т. На ринку сільськогосподарської сірки переважають чотири основні продукти, що складають разом 80% світового споживання. Це сульфат амонію – 40%, простий суперфосфат – 21%, сульфат калію -9% та NPS – 11%.
Як було сказано раніше, найшвидша реакція рослин відбувається шляхом застосування сульфатних добрив. Майже всі S-добрива перелічені в табл.2 формулюються як тверді продукти і можуть застосовуватись за допомогою основного підживлення, позакореневого та фертигації.
Основними перевагами сульфату амонію є низька гігроскопічність і хімічна стійкість. Це один з найпоширеніших представників сульфатів і його глобальний об’єм торгівлі в 2018 році становив 13,3 млн т. Близько 70% світової продукції сульфату амонію – побічний продукт виробничого процесу капролактаму (проміжний продукт при виробництві синтетичних волокон). Новий швидко розвиваючий процес його виробництва відбувається шляхом реакції аміаку з сіркою.

Табл.2. Мінеральні добрива, що містять сірку

Ще одна група добрив представлена в табл.2, включає тіосульфати. Вони є менш реакційно здатними у короткостроковому періоді, оскільки для них потрібна грунтова флора, щоб окислитись до сульфату, а це може зайняти кілька тижнів.
Підвищена ефективність  s-виробів досягається шляхом виробництва їх з бентонітової глини, змішаної з фосфорними або NP-добривами, такими як TSP, MAP, DAP.
При застосуванні до грунту, бентоніт вбирає з грунту вологу, внаслідок чого гранули добрив розпадаються на дрібно розділену S, яка швидше перетворюється на сульфатну форму.
Розвиток сірчаних добрив відбувається за рахунок збільшення застосування сірки шляхом її комбінування з азотом. Карбамід з сіркою має 36-38% азоту та 14-20% сірки, тоді як карбамід без покриття сіркою становить 46%. Карбамід з сіркою ідеально використовувати там, де потрібен азот протягом всього вегетаційного сезону, особливо на піщаному грунті, при сильних опадах чи зрошенні.

Фунгіцидні властивості сірки
Одна із ранніх записей про фунгіцидні властивості сірки була зроблена Вільямом Форсайтом (William Forsyth) у 1802 році. Він був садівником Джорджа 3, короля Великої Британії та Ірландії.
Це доступний у порошкоподібному вигляді фунгіцид для винограду, полуниці та багатьох овочів з хорошою ефективністю проти широкого спектру захворювань (борошнистої роси, чорної плямистості). Це єдиний фунгіцид, що застосовується в органічному вирощуванні яблук при більш холодних помірних умовах проти парші.
Протигрибковий спосіб дії SO пов’язаний  з його ліпофільним характером. Беффа припустив, що SO проникає в клітинні стінки грибків, порушуючи окисно-відновні реакції в метаболізмі збудника шляхом окислення важливих SH груп.
Протягом останніх 20 років на основі спричиненою сіркою стійкості була створена серія засобів захисту рослин.

Інфоіндустрія

за матеріалами newaginternational.com