Сера играет существенную роль в продукционном процессе пшеницы с самых ранних фаз развития. Ее метаболизм в растительной клетке тесно взаимосвязан с метаболизмом азота, так как оба элемента являются обязательными составляющими белков. При недостатке одного из них синтез протеина задерживается, он может вовсе прекратиться в отсутствие доступных растениям источников, как азота, так и серы. Сера входит в состав ферредоксинов белков – переносчиков электронов, участвующих в процессе восстановления нитратов в растениях. В условиях дефицита серы их пул сокращается, что тормозит восстановление и ассимиляцию азота и приводит к накоплению нитратов в растениях. В литературе имеется достаточно много примеров аккумуляции нитратов в тканях дефицитных по сере растений [1].
Нашими 12-летними исследованиями в вегетационных опытах с яровой пшеницей, проведенными на почвах Присалаирской дренированной равнины (Тальменского района Алтайского края) – черноземе оподзоленном и серой лесной с низким содержанием валовой (0,06%) и подвижной (3–4 мг/кг почвы) серы, – показано, что внесение серы на фоне азотных удобрений повышало урожай зерна в разные годы в 2–5 раз. На недостаток серы в питании пшеница реагировала с ранних фаз развития. Уже в возрасте трех недель, когда различия по биомассе удобренных и неудобренных серой растений были незначительны, содержание белкового азота в листьях S-обеспеченных растений было существенно выше. По мере роста растений доля белкового азота от общего накопления элемента в биомассе у S-дефицитных растений снижалась, достигая к фазе цветения 30%, тогда как у S-обеспеченных она сохранялась на уровне 77–70%. С ослаблением синтеза белка в S-дефицитных растениях отставал прирост их массы. Урожай зерна повышался в вариантах со сбалансированным питанием за счет всех элементов структуры урожая, что подтверждает положительное влияние серы на весь ход продукционного процесса. К периоду созревания растения пшеницы в удобренных серой вариантах накапливали в 1,5–2 раза больше азота по сравнению с неудобренными серой (см. таблицу). Коэффициент использования азота из удобрений повышался с 27% в вариантах с дефицитным серным питанием до 46–60% при сбалансированном азотно-серным питанием. Распределение элементов питания по органам пшеницы в период спелости характеризует их усвоение растениями, аттрагирующую способность репродуктивных органов. В наших опытах сера оказывала существенное влияние на перераспределение азота внутри растений. В вариантах со сбалансированным азотно-серным питанием на долю зерна приходилось 70–80% общего количества усвоенного азота, на долю стеблей – 15–20 и листьев – 10–13%. В корнях содержалось от 2 до 10% количества элемента, накопленного в целом растении. В S-дефицитном варианте на долю зерна приходилось лишь около 30% от общего накопления азота, половина азота оставалась в стеблях, около 20% – в листьях, в корнях – около 7%. Обеспеченность серой существенно влияла также на качество зерна пшеницы – содержание в нем белка и клейковины. Дефицит серы, независимо от того, в какую фазу онтогенеза он проявлялся, приводил к накоплению в зерне фракции небелкового азота, которая может достигать 30% от общего содержания элемента в зерне. В состав небелкового азота кроме нитратов входят также свободные аминокислоты (50–60%), пептиды, пуриновые и пиримидиновые основания, нуклеотиды и другие соединения (Рядчиков, 1978). Расчет количества белка по общему азоту в этих случаях дает завышенные показатели. Наши полевые исследования показали, что в агроценозах лесостепной зоны Западной Сибири, удаленных от промышленных центров и не подверженных влиянию серосодержащих аэротехногенных выбросов, которые могли бы пополнять запасы серы в почве, при урожае зерна яровой пшеницы свыше 30 ц/га содержание белка в зерне следует рассчитывать по количеству белкового азота, а не общего. Это связано с двумя причинами: во-первых, недостаточным поступлением серы в растения в период налива зерна в этой зоне; во-вторых, со слабой реутилизацией серы из вегетативных органов в зерно – характерной чертой метаболизма серы в растениях. Таким образом, под влиянием серного удобрения повышались интенсивность потребления и общее накопление пшеницей азота, коэффициент использования растениями азота удобрений, аттрактивная активность колоса, содержание белка в зерне.