Сера — один из макроэлементов, жизненно необходимых для нормального роста и развития растений. В почве она присутствует в различных формах, которые отличаются химической природой, подвижностью и доступностью для растений. Содержание и трансформация серы в почвенном веществе определяют её биологическую роль и эффективность применения удобрений.
Сульфаты (SO₄²⁻) Сульфатная форма серы является основной доступной для растений. Наиболее распространены соли кальция (CaSO₄), магния (MgSO₄), натрия (Na₂SO₄) и аммония ((NH₄)₂SO₄). В водных растворах эти соединения легко диссоциируют на ионы, что обеспечивает их быстрый поглощение корнями. Подвижность сульфатов в почве высокая, однако они могут вымываться в глубокие горизонты при избыточном увлажнении.
Сернистые соединения (SO₃²⁻, S²⁻) В восстановленных или сильно кислых почвах встречаются сернистые и сульфидные соединения. Они малодоступны для большинства растений, но могут окисляться микроорганизмами до сульфатов, постепенно обогащая почву биологически доступной серой. Примеры включают железные и марганцевые сульфиды, пирит (FeS₂), кадмий- и цинксульфиды.
Элементарная сера (S⁰) Элементарная сера редко встречается в свободном виде в почвах, но широко применяется как удобрение. Она мало растворима, и для усвоения растениями требуется микробиологическое окисление бактериями рода Thiobacillus до сульфатной формы. Этот процесс занимает от нескольких недель до месяцев и сопровождается выделением кислоты, что снижает pH почвы.
Сульфгруппы в органическом веществе Сера входит в состав белков, аминокислот (цистеин, метионин), витаминов и других органических соединений. В почвенном органическом веществе она находится в виде комплексных соединений с гумусовыми веществами, полисахаридами и аминокислотами. Доступность этих форм ограничена, поскольку для их минерализации требуется активность почвенной микрофлоры.
Минерализация органической серы Процесс разложения органических соединений приводит к образованию сульфатов и органически связанной серы низкой доступности. Скорость минерализации зависит от температуры, влажности, кислотности и содержания азота. В почвах с высоким содержанием гумуса содержание подвижной сульфатной серы выше, что обеспечивает лучшую обеспеченность растений.
Сера может связываться с почвенными коллоидами — глинистыми минералами и гумусом. Такая форма не растворима в воде и не подвижна, но представляет собой резервуар микроэлемента. Процесс десорбции позволяет постепенно высвобождать серу в доступной форме. Поглощённая сера особенно характерна для глинистых и суглинистых почв с высоким содержанием органического вещества.
Микроорганизмы играют ключевую роль в трансформации серы. Основные процессы включают:
Эти процессы определяют динамику серного питания растений и эффективность внесения серосодержащих удобрений.
Кислотность В кислых почвах микроорганизмы окисляют S⁰ быстрее, что приводит к накоплению сульфатов и снижению pH. В щелочных почвах скорость окисления замедляется.
Влага и аэрация В хорошо аэрированных почвах преобладает окисление серы, а в переувлажнённых или анаэробных условиях наблюдается восстановление сульфатов до сероводорода или сульфидов.
Текстура и содержание органического вещества Глинистые почвы с высоким содержанием гумуса обладают большим резервом поглощённой и органической серы, тогда как песчаные почвы характеризуются быстрым вымыванием сульфатов.
Сбалансированное содержание всех форм серы и понимание их взаимопревращений обеспечивают оптимальное питание растений, повышение урожайности и сохранение почвенного плодородия.