Сера – необходимый элемент питания растений. По физикобиохимическому значению она стоит в одном ряду с азотом, фосфором, калием и другими важнейшими элементами.

Сера входит в состав белков, содержится в таких аминокислотах, как цистин, метионин, витаминах В (тиамин), Н (биотин), чесночном и горчичном масле, является составным элементом некоторых антибиотиков, в частности пенициллина.

Сера присутствует в растениях в виде органических и минеральных соединений.

Сера играет большую роль в окислительно-восстановительных процессах, в активировании ферментов, синтезе белков, участвует в синтезе хлорофилла.

Окисленная форма серы – исходный продукт для синтеза белков, она же – конечный продукт их распада. В молодых органах растений, где преобладают синтетические процессы, сера находится в основном в восстановленной форме.

Известно положительное влияние серы на величину и качество урожая: повышение содержания белка в зерновых культурах, масличности семян крестоцветных культур и др. Это связано, прежде всего, с физиологической ролью серы, участием в синтезе незаменимых аминокислот, витаминов, ферментов, углеводном и азотном обмене.

Общее содержание серы в почвах колеблется от 0,001 до 0,1 %. Неорганические соединения представлены сульфатами (гипс CaSO₄ ∙ 2H₂O, ангидрид CaSО₄) и сульфидами (пирит FeS₂, FeS). Сульфидная сера становится доступной растениям после перехода в сульфатную форму. Запасы доступной растениям сульфатной серы в дерново-подзолистых почвах колеблются от 30 до 90 кг/га. Градация почв по содержанию серы приведена в табл. 1.

Таблица 1. Градация почв по содержанию и запасам серы

Доля слабообеспеченных почв (менее 6 мг/кг) пахотных земель составляет в республике 60,8 %. При этом наблюдается большая пестрота по содержанию серы в почвах: от 38,1 % пахотных земель в Минской области до 83,2 % в Гродненской характеризуются очень низким (менее 6 мг/кг) содержанием подвижных форм серы. Доля высокообеспеченных почв серой с содержанием свыше 18 мг/кг сравнительно невелика и различается по областям республики от 1,5 до 5,4 % (табл. 2).

Сульфаты – главный источник серы для питания растений. Количество их в почве колеблется, а динамика содержания напоминает динамику содержания нитратов. Источником пополнения серы в почве являются органические и минеральные удобрения.

Например, при внесении 40 т навоза в почву поступает около 40 кг SO₃, при внесении 60 кг Р₂О₅ в форме простого суперфосфата – 100 кг SO₃, 40 кг азота в форме сернокислого аммония – 120 кг SO₃. Источником серы являются также сульфаты калия, применяемые как удобрения, а также калийные соли, содержащие сульфаты калия, магния, натрия. Баланс серы в почвах Беларуси отрицательный (табл. 3).

Таблица 2. Распределение почв пахотных земель по группам содержания серы, %

Таблица 3. Баланс серы в почвах пахотных земель Республики Беларусь, кг/га

В связи с этим следует уделить внимание применению серосодержащих удобрений.

Использование в городах и на промышленных предприятиях каменного угля (в меньшей степени нефти) в качестве топлива приводит к значительному поступлению серы в почву через атмосферу. В Скандинавии с осадками ежегодно поступает около 3,4 кг серы на 1 га, в Западной Европе – 13,5 кг, в США в штате Мичиган – 9–13, а в штате Индиана (промышленный район) – 142 кг в год.

Потери серы вследствие вымывания значительны, так как сульфаты, как и нитраты, подвижны в почве.

Полагают, что 40–60 кг серы выносятся с осадками, просачивающимися в почву, особенно зимой. Вынос серы с урожаем приведен в табл. 4. В среднем для севооборота он составляет 25–30 кг/га в год, если солома возвращается в почву, и 40–50 кг, если она удаляется с поля. Следовательно, количество серы, ежегодно теряемое почвой, составляет 60–110 кг/га в зависимости от урожая культур и интенсивности вымывания. Схематично процессы трансформации и миграции серы в почве представлены на рис. 1.

Рис. 1. Трансформация и миграция серы в почве (В. Г. Минеев)

Таблица 7. Вынос серы с урожаями культур

В качестве серосодержащего удобрения в республике используется фосфогипс (CaSO₄ · 2H₂О) – отход производства фосфорной кислоты экстракционным методом. Он образуется в результате разложения апатитов или фосфоритов серной кислотой. Сухой фосфогипс содержит 17–22 % S, 31,5–37,2 % СаО, 0,5–3,5 % Р₂О₅, 0,1–0,4 % фтора.

Простой суперфосфат в виде примесей содержит 9–13 % серы, сульфат аммония – 23–24, сульфат калия – 17–18, сульфат магния – 18,6, сульфат натрия – 22,6, каинит – 13, калимагнезия – 15, гипс – 18–20, сланцевая зола – 1,6–2,9, цементная пыль – 1, навоз – 0,02–0,06, торф – 0,1–0,3, аммонизированный суперфосфат – 25 % SO₃.

В 1 т навоза содержится 1 кг SO₃. Дозы серосодержащих удобрений следующие: фосфогипс для зерновых культур, гороха, вики, люпина, клевера, люцерны, бобово-зерновых травосмесей – 3 ц/га, картофеля, сахарной и кормовой свеклы, столовой свеклы, кукурузы – 4 ц/га, ярового и озимого рапса, капусты и других крестоцветных – 5 ц/га.

Рекомендуется вносить в предпосевную культивацию. Недостаток фосфогипса – высокая влажность (30–35%), значительные примеси фтора и кальция. Элементарная сера как удобрение используется редко. Оптимальная доза серы для большинства культур на легких почвах составляет 50–60 кг/га, а под крестоцветные на суглинистых почвах – 100–120 кг/га.

Прибавка урожая от серы составляет: зерна озимой пшеницы – 2–4 ц/га, озимой ржи – 1,5–3,0, ячменя – 2–3, овса – 1,5, клубней картофеля – 30, сена клевера – 15 ц/га.

В перспективном земледелии сера может оказаться элементом, сдерживающим рост урожайности и качества продукции. Это связано с ростом урожайности сельскохозяйственных культур, что сопровождается увеличением выноса серы с урожаями. Значительное количество серы вымывается из почвы, так как анион SO4^2– слабо поглощается почвой, особенно легкой по гранулометрическому составу.

В Беларуси планируется использовать 40 тыс. т азота в форме сульфата аммония. Прежде всего его следует вносить под озимый и яровой рапс, картофель и другие культуры, отзывчивые на серу. Внесение 2–3 ц/га сульфата аммония под рапс удовлетворяет потребность этой культуры в сере.

Сера содержится также в аммонизированном суперфосфате и комплексных удобрениях, производимых ОАО «Гомельский химический завод», которые вносятся в дозах под планируемый урожай сельскохозяйственных культур.