РОЛЬ МАГНИЯ И СЕРЫ В ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ

Сульфат магния – магниевое, сложное, серосодержащее удобрение. Применяется для основного внесения совместно с азотными и фосфорными удобрениями и подкормок в течение вегетационного периода. Получают из природных растворов морского типа и твердых солевых отложений [1].
Магний, входящий в состав хлорофилла, участвует в аккумуляции растениями солнечной энергии в процессе фотосинтеза, а поскольку фотосинтез — основа жизни растений, без магния невозможно само их существование. Содержание магния в растениях составляет в среднем 0,07% от их массы. Если его недостаточно, снижается содержание хлорофилла в зеленых частях растений, развивается хлороз листьев в межжилковых пространствах, сами жилки при этом остаются зелеными. Острый дефицит магния вызывает мраморность листьев, ткани между жилками могут приобретать различную окраску — желтую, оранжевую, красную, фиолетовую. Затем происходит их отмирание (рис.1) [1].

Дефицит магния часто встречается на легких почвах с высоким уровнем кислотности. Чем ниже pH почвы, тем острее ощущается недостаток магния. Из овощных культур на недостаток магния наиболее остро реагируют томаты и огурцы, а также картофель. Внесение сульфата магния позволяет предотвратить его дефицит, а иногда даже полностью устранить симптомы магниевого голодания растений [1].
В результате анализа исследований, проводившихся в различных регионах мира, было установлено, что растения способны потреблять магний даже при 20-кратном превышении содержания кальция над содержанием магния, не испытывая недостатка, при условии достаточного содержания в почве общего магния. В то же время на поступление магния в растения могут оказывать существенное влияние такие конкурирующие ионы, как калий, аммоний и марганец. С усилением транспирации растения увеличивают потребление магния, поэтому достаточное поступление магния в растения в периоды наибольшего потребления элементов, обеспечивающих формирование урожая, таких как азот, калий, сера, является важным для наиболее полной реализации биопотенциала растений.
Потребность в магниевых удобрениях определяется по содержанию доступного растениям магния. В нашей стране определение этой формы магния принято в вытяжке почвы 1н. KCI. Для многих земледельческих зон предложено простое подразделение почв по обеспеченности магнием (мг/1 кг почвы)(табл. 1).

1. Группировка почв по обеспеченности магнием, мг/кг

2. Уровни содержания магния в растениях, % от сухого вещества

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. 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 [2].
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. 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) [2].

Рис. 2. Признаки недостатка серы в растениях

Надземная масса яровой пшеницы при урожае зерна 3,5-4,0 т/га выносит сравнительно небольшое количество серы (8-10 кг). Однако его очень важно восполнить, поскольку этот элемент необходим для метаболических процессов в растении и определяет качество клейковинных белков зерна. В условиях дефицита серы сокращается размер пула белков – переносчиков электронов типа ферредоксина, что тормозит восстановление и ассимиляцию азота растениями. Проблема взаимозависимости метаболизма азота и серы приобретает особую актуальность при использовании в агроценозах повышенных доз азотных удобрений [3].

Результаты научных исследований в области применения сульфата магния

На дерново-подзолистой почве изучена [4] эффективность Мg- содержащих удобрений под зерновые культуры (табл. 3). Возрастающие дозы Mg вносили по фону нитрофоски из расчета N60Р60К60. Установлено, что эффективной дозой для тритикале была доза Mg60-90. На пшенице максимальная прибавка (6,9 ц/га зерна) была достигнута при дозе Mg120. При этом улучшались физические (масса и стекловидность) и химические (сырые белок и клейковина) признаки качества зерна, а также увеличилось содержание Mg в зерне.

3. Урожайность и качество зерна

В полевом опыте с пшеницей Алтайская 81 [3] на фоне основного удобрения некорневая подкормка мочевиной в смеси с сульфатом магния в начале налива зерна повысила содержание сырой клейковины в нем до 29,8 %. Это превысило показатель варианта без подкормки на 2,5 %. Подкормка смесью сульфата с мочевиной была более эффективной по сравнению с подкормкой одной мочевиной. Действие серы сульфата магния и сульфата аммония было равнозначным. Доза серы в некорневых подкормках составляла 12 кг/га, опрыскивание проводили 4 %-ым раствором сульфата магния или 2 %-ым раствором сульфата аммония.
Авторы [5] получили положительную отзывчивость проса на азотные и серные удобрения при одностороннем и совместном применении. Максимальная прибавка урожая 5,5 ц/га была получена при внесении серы в норме 30 кг/га, при увеличении нормы серы в 2 и 3 раза прибавка снизилась до 5,0-5,1 ц/га (табл. 4). Внесение азота в норме N30 и N60 обеспечило прибавку урожая 3,6 ц/га, на фоне N90 прибавка снизилась до 1,7 ц/га. При совместном внесении серы и азота прибавка оказалась ниже одностороннего их внесения и составила 2,1—3,3 ц/га.

4. Биологическая урожайность проса в зависимости от доз серы и азота в допосевном удобрении

В работе [6] показана высокая эффективность применения порошковой серы и гипса в качестве мелиорантов на полугидро-морфных солонцах в условиях орошения. Отмечено значительное снижение (более чем на треть) содержания обменного натрия и щелочности в обоих вариантах. Применение гипса и особенно серы обусловило увеличение подвижности соединений азота, фосфора, калия и более высокий вынос их растениями в соответствии с повышением урожайности кукурузы.
Очень трудно оценить вклад каждого из элементов (магния и серы, которые гармонично сочетаются в сернокислом магнии) на урожайность исследуемых в опыте культур. В полевом опыте авторов [7] азотные удобрения, применяемые в качестве некорневой подкормки, способствовали увеличению урожайности на 3,8 ц/га, или 7,4%, по сравнению с контролем. Использование азотных удобрений в баковой смеси с сульфатом магния позволило получить существенную прибавку урожайности — 13,8 ц/га, или 26,7%. Такой эффект можно объяснить явлением, которое в агрохимии носит название синергизм, когда суммарный эффект влияния от двух удобрений превышает сумму влияния каждого из удобрений.
Применяемые в опыте магнийсодержащие удобрения способствовали повышению содержания клейковины в зерне яровой пшеницы с 22,9% до 28,6%.
Положительные результаты показала обработка семян cои авторами [8] 1% водным раствором сульфата магния, что способствовало росту урожайности зерна на 17,6% или 1,5 ц с 1га относительно контроля за счёт дополнительного формирования бобов на растении.
В опытах [9] исследовано применение сульфатов натрия, кальция и магния на интенсивность роста проростков и всхожесть семян сои с концентрацией раствора 0,1%, 1% и 2%. По влиянию на всхожесть лучшие результаты показал сульфат магния 1-% концентрации, в сравнении с контролем прибавка составила 6% у семян сорта Светлая и 7% у сорта Касатка. Лучшее влияние на увеличение сухой массы выявлено у проростков сорта Касатка с концентрацией раствора сульфата магния и натрия 0,1%, а у сорта Светлая с концентрацией раствора сульфата кальция и магния 0,1 и 1%.
В лабораторном опыте [10] семена ячменя Hordeum vulgare L. замачивали в 10% растворах хлоридов натрия, калия, кальция и сульфата магния в течение четырех часов. В каждом растворе одну выборку помещали в электромагнитное поле Н=30 Э с частотами f=1,5; 8; 16; 24; 32; 40 и 50 Гц, вторую – контрольную – замачивали в растворе без полевого воздействия. Использование для замачивания раствора MgSО4 при частоте 8 Гц дает увеличение всхожести на 40%, а при 40 Гц снижение на 20%. На остальных частотах эффект либо нулевой (16 и 24 Гц), либо статистически не достоверный (32 и 50 Гц).
Учёными ДГПУ [11] установлено стимулирование прорастания семян подсолнечника растворами сульфатов. Стимуляционный эффект особенно выражен при предпосевной обработке семян сульфатами, никелем, кобальтом и железом с концентрацией равной 0,1 %.
Корректировка недостатка магния может быть оперативно проведена с помощью внекорневой подкормки. Так, S. Townsend рекомендует проведение до трех листовых подкормок пшеницы дозой около 6 кг/га. Применение трех листовых подкормок в фазы колошения, стеблевания и появления кроющего листа увеличивало урожайность пшеницы с 9,5 до 10,1 т/га (примерно на 0,6 т/га) [12].
Подтверждением тормозящего действия ионов калия и марганца послужили результаты опыта, проведенного авторами с использованием лаборатории функциональной диагностики, в основу работы которой положена методика определения потребности растений в элементах питания по фотохимической активности хлоропластов [13]. Анализы почвы (чернозема обыкновенного среднесуглинистого) указывали на достаточное и даже избыточное содержание магния в почве, а результаты функциональной диагностики выявили существенный недостаток магния на фоне избыточного содержания в почве калия и марганца. После внесения магниевых удобрений наблюдалось увеличение массы плодов томата в среднем на 36 % [14].
Избыток магния в почве на урожайность большинства сельскохозяйственных культур не оказывает влияния, если обменного кальция в почве больше, чем магния. При соотношении содержания кальция и магния от 1 до 20 доступность магния в почве остается удовлетворительной при достаточном содержании общего магния. В основном растения поглощают одинаковое количество кальция и магния, но, ввиду более прочной связи кальция с катионообменными участками почвы, обменного кальция должно быть больше, чем обменного магния, чтобы оба катиона поступали с равной скоростью к корням растений за счет массового потока и диффузии. Идеальное соотношение обменного кальция и магния варьирует у разных авторов от 2 до 8 в силу того, что почвы различаются по относительной силе связывания этих элементов на катионообменных участках [15, 16, 17].

Рекомендации по применению сульфата магния

Результаты почвенной диагностики обменного магния и серы может служить лишь предварительным ориентиром для расчётов балансовым методом потребности в этих элементах питания на запланированный урожай сельскохозяйственных культур.
Ориентировочные дозы внесения сульфата магния в почву в допосевной период 60-90 кг/га.
Ионами антагонистами магния в ППК являются калий, аммоний и марганец, при высоком их содержании в посевах сельскохозяйственных культур необходимо проводить некорневые  одкормки 6-12 кг/га 4% – ным раствором сульфата магния.
Наиболее достоверная информация о потребности растений в мезоэлементах питания: магнии и серы может быть получена по фотохимической активности хлоропластов в различные фазы развития растений лаборатории функциональной диагностики растений.
Положительные результаты повышения всхожести семян и стимулирующий эффект показывает обработка семян зерновых культур, подсолнечника и сои раствором сульфата магния в диапазоне концентраций по действующему веществу (сульфату магния) от 0,1 до 1%.