Siarkowe dylematy

Gdyby przeanalizować kolejność składników zapisywanych na ulotkach i opakowaniach nawozów okazałoby się, że siarka znajduje się na szóstym miejscu. Kiedyś zapytano mnie czy to oznacza, że będąc daleko w hierarchii makroskładników, siarka ma niewielki wpływ na plon roślin uprawnych? Z pewnością nie. Jednak na tak postawione pytanie nie da się odpowiedzieć jednym zdaniem. Najpierw konieczne jest dogłębne wyjaśnienie i zrozumienie relacji między składnikami (a to wcale nie jest łatwe), dalej oszacowanie warunków glebowych i rozpoznanie fizjologii plonowania roślin uprawnych z uwzględnieniem wrażliwości na niedobór siarki, kończąc na doborze nawozu i terminie aplikacji. Dlatego dzisiejszy wpis w całości poświęcimy siarkowym dylematom.

Niezliczone interakcje

Zwykle na pierwszym wykładzie kursu podstawowego Chemii rolnej, a także podczas wprowadzenia do zajęć z przedmiotu Gospodarka składnikami pokarmowymi uświadamiam studentom, że kluczowe w zrozumieniu roli nawożenia jest rozpoznanie interakcji między składnikami. O tym, że najważniejszym składnikiem mineralnym jest azot wiadomo od dawna, do tego nie trzeba nikogo przekonywać. Jednak jednym z podstawowych błędów popełnianych podczas przygotowywania planu nawozowego jest przeświadczenie, że azot (ewentualnie ze wsparciem fosforu i potasu) załatwia problem żywienia roślin. Trochę poprzez analogię do organizmu człowieka można zapytać czy stawiamy na przetrwanie/przeżycie (w świecie roślin plony na poziomie średniej krajowej), czy też zapewniamy komfort żywieniowy. W drugim przypadku łan/plantacja funkcjonuje optymalnie, z szansą na realizację potencjału plonotwórczego. Nie da się tego zrobić bez dostarczenia składników drugoplanowych (w tym siarki) i mikroelementów (ryc. 1)

Rycina 1. Aktywność organizmu jako funkcja stanu odżywienia – schemat (źródło: Potarzycki, 2017)

Rozpatrując stan żywieniowy rośliny należy wziąć pod uwagę także obszar „nadmiaru składnika” (prawa strona schematu), w którym funkcjonowanie każdego żywego organizmu jest zaburzone. W przypadku azotu sytuacja taka występuje często w odniesieniu do jakości plonu.

Niedostateczne zaopatrzenie roślin w siarkę powoduje spowolnienie przemian prostych związków azotu w białka. Spektakularne wyniki badań w tym zakresie przedstawiono przed wielu laty w Niemczech. Zawartość azotanów w sałacie uległa zmniejszeniu w warunkach odpowiedniej podaży siarki (ryc. 2). W ten sposób wykazano prozdrowotny wpływ fortyfikacji siarką w produkcji zdrowej żywności.

Rycina 2. Stan zaopatrzenia roślin w siarkę a zawartość azotanów w sałacie (opracowanie własne na podstawie badań E. Schnug)

Siarka wchodzi w skład ważnego związku organicznego (ferredoksyna), odpowiedzialnego między innymi za asymilację i redukcję azotanów. Efektem tego procesu jest powstanie zredukowanych form azotu (amonowych). Oznacza to, że sprawniej przebiegają procesy wbudowywania azotu w struktury białek. Nie do przecenienia jest rola siarki w kontroli fotosyntezy (koenzym A), a to przecież w organach aktywnych fotosyntetycznie powstaje plon.

W literaturze zwraca się często uwagę na stosunek N:S w roślinie, jako wskaźnik charakteryzujący relacje między tymi składnikami. Im węższa jest wartość N:S, tym rośliny efektywniej gospodarują azotem. To z kolei daje określone efekty ekonomiczne i ekologiczne (ryc. 3 i 4).

Rycina 3. Efektywność agronomiczna azotu w uprawie pszenicy ozimej zależnie od stosowania siarki, kg/kg (opracowanie własne na podstawie Tabak i in., 2017)

Rycina 4. Wykorzystanie azotu z nawozu przez jęczmień jary a nawożenie siarką (źródło: Potarzycki, niepublikowane)

Ciekawym przykładem interakcji między azotem i siarką jest wzrost zawartości cukru w korzeniach buraków (polaryzacji), jako efekt nawożenia siarką. Potwierdzeniem znaczenia siarki w kontroli metabolizmu związków azotu są wyniki zawartości azotu alfa-aminowego (N-alfa), które każdego roku otrzymujemy z laboratoriów technologicznych w cukrowniach. Plantacje nawożone siarką mają zwykle mniej N-alfa, co oznacza lepszą jakość surowca. W wielu doświadczeniach wykazano pozytywny wpływ stosowania siarki na wzrost zawartości glutenu w ziarnie pszenicy ozimej. O wpływie na ilość i skład oleju w nasionach rzepaku nawet nie wspominam, ponieważ sprawa jest oczywista. Dodam tylko, że wynika to z roli wspomnianego już koenzymu A w syntezie kwasów tłuszczowych.

Niedobory w glebie i roślinie

Generalnie większość gleb polskich jest uboga w siarkę siarczanową. Dotyczy to szczególnie gleb lekkich. Podkreśliłem „siarczanową”, ponieważ tylko aniony siarczanowe mogę być pobierane przez rośliny uprawne. W całej puli związków siarki w glebie ta forma stanowi zaledwie kilka procent. Około 90% zasobów to połączenia organiczne, które nie są bezpośrednim źródłem tego składnika dla rośliny uprawnej, zwykle są też mało mobilne. Z tego powodu tak ważne jest odpowiednie interpretowanie prezentowanych w mediach danych, ponieważ zdarza się, że mówiąc o zanieczyszczeniu gleby wskazuje się na siarkę ogólną, zamiast na przyswajalną.

Bilans siarki siarczanowej (uwzględniający opad atmosferyczny i nawozy, na tle wyniesienia z plonem) na całym obszarze Polski jest ujemny, kształtując się na średnim poziomie -16 kg S/ha czyli – 40 kg SO₃/ha (Przygocka-Cyna i Grzebisz 2017). Co ciekawe, największy udział w sumarycznej akumulacji siarki przez rośliny uprawiane w Polsce mają zboża ozime (36%), a dopiero na drugim miejscu znajduje się rzepak ozimy (28%). Wprawdzie jednostkowe zapotrzebowanie na siarkę rzepaku ozimego jest zdecydowanie większe niż zbóż, jednak w bilansie tego pierwiastka rozważanego w skali regionu/gospodarstwa/pola kluczowe są zboża, co wynika ze struktury zasiewów. Skoro tak, to stosowanie siarki musi być standardem nie tylko w rzepaku, lecz także w pozostałych roślinach uprawianych na naszych polach.

Wizualnych niedoborów siarki poszukujemy zawsze na najmłodszych liściach. Są to najczęściej chlorozy (zanik chlorofilu i w konsekwencji żółte przebarwienia). Przy silnym niedoborze liście odkształcają się w charakterystyczną łódeczkę (fot. 1).

Fotografia 1. Objawy niedoboru siarki – rzepak ozimy, różne stadia rozwojowe

Faza krytyczna

Upraszczając nieco można powiedzieć, że faza krytyczna dla siarki trwa prawie cały sezon wegetacyjny. Ustaliliśmy już, że odpowiednia podaż siarki to efektywne przetwarzanie azotu na plon. Można zatem założyć, że nic co ważne dla struktury plonu nie dzieje się bez udziału siarki. Nie wchodząc w zawiłości fizjologii plonowania musimy pamiętać, że najpierw roślina buduje pierwotną strukturę plonu (liście kształtujące rozetę rzepaku, źdźbła kłosonośne zbóż jako wynik krzewienia). Kolejnym etapem jest ograniczenie redukcji liści/źdźbeł kłosonośnych, warunkowane przez odpowiednio zbilansowane nawożenie. Ostateczny plon jest ustalany po kwitnieniu, gdy kształtowana jest masa nasion/ziarniaków. W doradztwie nawozowym znana jest zasada, zgodnie z którą około 30-40 % siarki roślina pobiera jeszcze po kwitnieniu. Dlatego zasoby glebowe siarczanów muszą być naprawdę duże.

Dlaczego dylematy?

Jeżeli przed chwilą powiedzieliśmy, że siarka jest ważna już na etapie kształtowania pierwotnej struktury plonu, to naturalnym staje się pytanie o jesienne zapotrzebowanie na ten składnik. Rozpatrując sumaryczne potrzeby możemy powiedzieć, że do okresu zimowego spoczynku (o ile taki nastąpi), zależnie od stanowiska i terminu siewu, rzepaki pobiorą 15-25% puli siarczanów, zboża nieco mniej. Nawet niewidoczny (utajony) niedobór siarki w tym okresie zahamuje rozwój liści rzepaku, ograniczy krzewienie zbóż. W tym miejscu mała dygresja – źdźbła zawiązane jesienią są stabilniejsze i dysponują silniejszymi, bardziej rozległymi korzeniami (w stresie abiotycznym trudniej ulegają redukcji), mają większy potencjał plonotwórczy.

Zakładając, że w zespole uprawek przedsiewnych wprowadzono do gleby nawóz/nawozy z siarką wystąpienie niedoboru tego składnika jesienią jest mało prawdopodobne, lecz możliwe w skrajnie wyczerpanym stanowisku a także wtedy, gdy aplikowany nawóz charakteryzuje się małą rozpuszczalnością lub wymaga przemian mikrobiologicznych (siarka elementarna). Jeśli przed siewem ozimin pominięto stosowanie siarki gorąco zachęcam do pochylenia się jeszcze teraz nad tym problemem z powodów, o których była mowa wcześniej.

Dylematy sugerowane w tytule wpisu wynikają nie tylko z jesiennego zapotrzebowania, lecz także aplikacji siarki w okresie wczesnej wiosny oraz z formulacji chemicznej nawozu. Czytelnicy, którzy mnie trochę znają wiedzą, że z pewnością w lutym będę zachęcał do wprowadzenia składników stymulujących rośliny do wiosennej walki o wodę i azot. Z doświadczenia wiem, że nie zawsze w tym okresie możliwy jest wjazd na pole (tak było na przykład w tym roku), co oznacza, że aplikacja składników drugoplanowych jest spóźniona. Dlatego proponuję rozważyć wprowadzenia siarki siarczanowej (w połączeniach z wapniem lub/i magnezem) – niekoniecznie w dużej dawce – jeszcze tej jesieni. Z jednej strony rośliny będą częściowo zabezpieczone przed zimowym spoczynkiem, z drugiej stworzymy warunki do dobrego wiosennego startu. Można na przykład zastosować LUBOPLON MAG-MAKS lub LUBOPLON CAL-MAG, nośniki siarki o umiarkowanej szybkości uwalniania składników z granuli nawozowej, których działanie jest rozłożone w czasie. Drugi z wymienionych produktów zawiera wapń – składnik bardzo ważny dla rzepaku ozimego.

Chciałbym być jednak dobrze zrozumiany – jeśli spodziewamy się wysokich plonów nie unikniemy także wiosennego nawożenia siarką, tyle tylko, że nie będziemy poddani tak silnej presji czasowej na przedwiośniu.