Síra je nepostradatelný prvek pro růst rostlin. Patří mezi makroživiny, obdobně jako N, P, K, Ca a Mg, a pro výživu rostlin musí být zastoupena v půdě v relativně velkém množství v přístupných formách (desítky kg/ha). Síra je v rostlinách obsažena v aminokyselinách cystein a metionin a následně v mnoha stavebních a funkčních bílkovinách. Při nedostatku síry se omezeně vytvářejí uvedené aminokyseliny, což zpomaluje růst rostlin a využití dalších živin (např. N).
Síra (S) je součástí koenzymů a mnoha rostlinných produktů, které ovlivňují kvalitu sklízeného produktu (olejnatost řepky, bílkoviny v zrnu obilnin, silice brukvovitých zelenin, kvalitu píce apod.), ale má také vliv na odolnost plodin proti chorobám i působení škůdců. Jelikož v předchozích desetiletích nebyl s nedostatkem S u zemědělských plodin problém, o problematice síry nemají pěstitelé vždy dostatek správných informací pro určení potřeby hnojení. V tomto příspěvku přinášíme několik nových poznatků, které vyplývají z dlouhodobých výsledků sledování v ČR i zahraničí ve vztahu k vstupům a výstupům síry a jejím přeměnám (bilance síry).
Koloběh síry je v mnoha vědeckých pracích srovnáván s koloběhem N nebo C, avšak výsledná bilance síry je odlišná od bilance těchto živin. Mnohé odlišnosti vzniklé způsobem obhospodařování mají relativně malý vliv na změny obsahu S v půdě při krátkodobém sledování, dlouhodobé sledování poskytuje nejlepší možnosti ke zjištění těchto změn.
Celkový obsah síry v půdě se pohybuje v rozmezí 0,01–0,1 %, přičemž její hlavní podíl je vázán, obdobně jako u N, v půdní organické hmotě. Organický podíl S v půdě činí přibližně 90–95 %.
Pro příjem síry rostlinami jsou však rozhodující anorganické formy, především síranový aniont SO42–, představující přibližně jedno procento z celkového obsahu S v půdě. Z dalších anorganických forem jsou potenciálním zdrojem sírany adsorbované na povrchu půdních částic a částečně i síra okludovaná v síranech vápenatých a hořečnatých. Sírany v půdním roztoku jsou v rovnováze se sírany v pevné fázi a podobně jako fosforečnany jsou sorbovány na oxidy železa a hliníku. Pokud je hodnocen obsah síry ve vztahu k rostlinám, je nutné posuzovat její přístupnost, nikoliv jen celkovou síru v půdě, neboť tato forma je z větší části ve stabilním stavu, nebo jen obsah síranů, jelikož tato forma je poměrně variabilní. Podmínky půdního prostředí výrazně ovlivňují zpřístupňování síry, nebo naopak její akumulaci. Vstupy zahrnují atmosférickou depozici, většinou ve formě srážek, síru z hnojiv a síru, která je uvolněna mineralizací půdní organické hmoty. Mezi výstupy je zahrnováno vyplavování síranů z půdy a odběr rostlinami.
Vstupy síry do půdy
Jako hlavní příčinu změn obsahu přístupných i potenciálně přístupných forem síry v půdě lze uvést pokles vstupů S z atmosférických depozic. V obr. 2. je znázorněn průběh vstupů síry do půdy prostřednictvím atmosférických depozic od roku 1981 do r. 2009.
Vstup S do půdy do roku 1990 činil přibližně 120 kg čisté síry na hektar půdy bez ohledu na její využití.
Pak docházelo především v důsledku odsíření elektráren k postupnému poklesu vstupů S až do roku 1998, kdy spady představovaly asi 15 kg S/ha za rok. V dalších letech ještě docházelo k poklesu vstupů z atmosféry a v současném období (v závislosti na lokalitě) jsou tyto vstupy nižší než 5–10 kg S/ha za rok.
O tom, že pokles atmosférických depozic S patří k nejvýznamnějším faktorům ovlivňujícím bilanci přístupných forem tohoto prvku v půdě, svědčí výsledky z dlouhodobých přesných polních pokusů ÚKZÚZ v ČR. Na obr. 3. jsou uvedeny změny průměrných obsahů aktuálně přijatelné – vodorozpustné S (SH2O), a potenciálně přijatelných forem – adsorbované (Sads) a okludované (Sokl) síry v půdě.
Nejvýraznější pokles z roku 1981 do roku 2007 byl zaznamenán u vodorozpustných forem S (obsah klesl v průměru více než na polovinu), klesaly však i obsahy adsorbované a okludované síry. Tento fakt neovlivnilo ani hnojení hnojem a hnojem v kombinaci s NPK, kdy bylo ročně dodáváno 8, resp. 99 kg S/ha. Vliv atmosférických depozic dokazují i obsahy jednotlivých frakcí síry v závislosti na stanovišti. Nejvyšší hodnoty v roce 1981 byly zaznamenány v oblastech severních Čech, kde byla nejvyšší koncentrace tepelných elektráren. Nejnižší hodnoty byly naopak naměřeny v jižních Čechách a na jižní Moravě. Ze sledování však vyplývá, že se výrazněji nezměnily obsahy organické S a v této souvislosti i celkové S.
Vliv hnojení
Mezi další významné vstupy patří přísun síry ve formě organických a minerálních hnojiv, posklizňových zbytků, méně pak v pesticidech a osivech. Vstupy S v minerálních hnojivech jsou do bilancí započítávány na základě dávek hnojiv a obsahu S v hnojivech. Síra z minerálních hnojiv je pro rostlinu dobře přístupná, ale, jak vyplývá z řady dlouhodobých pokusů, takto dodaná S není dlouhodobě akumulována v půdě. Pokud není využita rostlinami, dochází k jejím ztrátám. Obsah síry v organických hnojivech poměrně kolísá, s ohledem na druh hnojiva, jeho složení, ale také vzhledem k obsahu síry např. v podestýlce. Na stanovištích s deficitem S je nižší obsah ve slámě i v krmivu a následně je menší obsah S i v organických hnojivech.
U organických hnojiv lze do bilancí počítat celkový obsah aplikované síry, ale obtížnější je stanovit podíl, který využije rostlina, podíl, který zůstává pro další mineralizaci v půdě, případně se v půdě hromadí, a podíl, který se během koloběhu ztrácí. Míra a doba uvolňování S z těchto zdrojů jsou silně ovlivněny rozkladem uhlíkatých sloučenin a průběhem mineralizačních procesů v půdě. Jedním z důležitých ukazatelů je poměr C:S v použitém hnojivu. Jak je dokumentováno na obr. 4, poměrně velký podíl síry je uvolněn při aplikaci čistírenských kalů, kde byl poměr C:S většinou užší než 100:1, v zeleném hnojení (obdobně i posklizňových zbytcích rostlin) činil poměr C:S 100–200:1 a v chlévském hnoji byl většinou vyšší než 200:1. Výrazně vyšší poměry jsou u slámy, kde jsou uváděny poměry až 340:1.
Přístupnost síry pro rostliny do značné míry ovlivňuje i obsah organické hmoty v půdě a podmínky pro další mineralizaci organických forem S. Z výsledků sledování vyplývá, že následné uvolňování síry je v půdách s organickým hnojením nebo vysokým obsahem organických látek (např. u travních porostů) až 60 kg S/ha za rok, avšak na půdách pouze s minerálním hnojením, nebo malou zásobou organické hmoty jen 5–30 kg S/ha.
V hodnocených půdách ČR více převažovala mineralizace S, neboť stanovené poměry C:S byly vždy užší než 100:1, což potvrzuje, že síra není v půdě akumulována, ale dochází k dalšímu ochuzování půd. Průměrný poměr C:S v roce 1981 činil 56:1 a v roce 2007 59:1.
Výsledky ze zahraničí
S ohledem na to, že v některých zemích Evropy proběhlo odsíření dříve než v ČR (o 10–20 let), můžeme využít zahraniční sledování k potvrzení, či predikci stavu S v ČR.
Komplexní hodnocení bilancí S publikovali výzkumníci ze Švédska, kteří hodnotili změny obsahu síry v dlouhodobých pokusech v Uppsale za období 35 let (1956–1991). Během trvání pokusu kvantifikovali celkové množství S vnesené v různých formách a typech hnojiv na jednotlivé varianty pokusů. Po 35 letech poklesl celkový obsah síry v půdě na všech variantách, kde nebyla aplikována organická hnojiva, i přesto, že množství vnesené síry za sledované období ve spadech a minerálních hnojivech výrazně převýšilo množství celkové síry stanovené v půdě na počátku sledování (obr. 6).
Množství dodané síry na jednotlivých variantách pak záviselo na jejím obsahu v jednotlivých hnojivech. Na základě odběru ve sklízených produktech byla následně vypočtena bilance S (tabulka 2) a stanoven podíl síry odebrané porostem, akumulované v půdě a vyplavené (obr. 7). Na základě hodnocení bilance S a s využitím izotopu 34S byl stanoven poločas uvolňování S (v letech) z jednotlivých zdrojů v následujícím pořadí:
SA (0,6) < čistírenské kaly (6,2) < zelené hnojení (10,4) < hnůj (13,1).
Vyplavování S
Výsledky pokusů dokazují, že síra z minerálních hnojiv, především ve formě síranů je z půdy velice snadno vyplavována. K vyplavování aniontu SO4– dochází (obdobně jako u nitrátového dusíku NO3–) z důvodu jeho slabé vazby na půdní částice a vysokou mobilitu v půdním roztoku. U síry je možnost vyplavování dokonce vyšší. Běžně uváděné hodnoty ztrát jsou 5–50 kg S/ha a rok, ale toto množství je ovlivněno mineralizací, dávkou S v hnojivech a její formou a množstvím srážek (respektive odtokem přes půdu). Jelikož síranová forma S je rychle vyplavitelná, je snaha tuto formu v hnojivech nahradit jinými formami, např. elementární S. Tato forma je v půdě stabilnější, ale pro rostliny dostupná až po její oxidaci na sírany. Nižší ztráty S vyplavováním jsou na půdách s vyšším obsahem jílovitých částic, nebo aplikací jílových minerálů spolu se S. Toto je dokumentováno v pokusech s přídavkem 50 kg S/ha (+ 7 kg S spadů/ha) – obr. 8.
Příspěvek byl zpracován v rámci projektů: NAZV QH 81202 a NAZV QH 91081
Klíčové informace
– Na základě výsledků z dlouhodobých pokusů lze uvést, že pokles vstupů síry prostřednictvím atmosférických depozic výrazně ovlivnil bilanci přístupných a potenciálně přístupných forem síry v půdě, kterými jsou vodorozpustná, adsorbovaná a okludovaná síra.
– Stabilnější formy síry (jako jsou celková a organická síra) byly naproti tomu výrazněji ovlivněny hnojením organickými hnojivy. Zejména dlouhodobá aplikace chlévského hnoje nebo rostlinného materiálu vede k navýšení obsahu těchto forem v půdě.
– Na druhou stranu dlouhodobá aplikace minerálních hnojiv nemá vliv na obsah a zvýšení celkové a organické síry v půdě, a to i v případech, kdy dávky překračovaly odběr rostlin, neboť přebytek síry byl z půdy vyplaven.
– V případě deficitu síry však aplikace anorganických forem síry zvyšuje její obsah v půdě, jelikož je zvýšen výnos plodin a následně vyšší input organické síry do půdy prostřednictvím rostlinných zbytků.
Použitá literatura je k dispozici u autorů příspěvku.
Ing. Jindřich Černý, Ph.D.
Ing. Martin Kulhánek, Ph.D.
Ing. Filip Vašák
Ing. Šárka Shejbalová
Česká zemědělská univerzita
Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů
Katedra agroenvironmentální chemie a výživy rostlin
