Сила калия

Калий входит в тройку основных элементов питания растений. Так что же в нем такого, и какими специфическими функциями он обладает?

Можно сказать, что признание к калию официально пришло относительно недавно. В 1804 году Н. Соссюр в своих трудах выдвинул данный элемент как основополагающий для нормального роста растений. Следом за ним небезызвестный Ю. Либих признал необходимость применения в производстве калийных удобрений, а уже в 1846 году Сальм-Горстмар экспериментально доказал, что калий жизненно необходим растениям для полноценного развития.

Так что же в нем скрыто такого, что его считают одним из обязательных для растений элементов? Попробуем разобраться. Во-первых, в большей массе своей в растениях калий находится в свободной ионной форме, и лишь незначительная его часть образует нестойкие соединения, адсорбируясь на поверхности белковых молекул. На сегодняшний момент нет ни одного органического соединения, в состав которого входил бы этот элемент. В клетке калий играет в первую очередь регуляторную роль, содержится он в основном в цитоплазме и вакуолях клеток, незначительно он может присутствовать в митохондриях. В ядрах клеток и пластидах он отсутствует.

За счет того, что больше 80 % калия находится в клеточном соке, он очень подвижен, а, следовательно, легко вымывается водой (в первую очередь осадками). Быстрее всего он покидает старые листья и мигрирует в молодые, где может повторно использоваться. Причем в дневное время, когда биохимические процессы протекают в растении наиболее интенсивно, калию легче удерживаться в клетках, и его концентрация относительно высока. В тоже время ночью, когда процессы фотосинтеза прекращаются, калий снижает свою прочность и может выделяться через корневую систему, чтобы потом вновь поглотиться растением.

Около 20 % калия удерживается клетками в обменнопоглощенном состоянии коллоидами цитоплазмы и около 1 % необменно поглощается митохондриями.

Чем моложе растение или его органы, тем больше в них калия. Соответственно его больше всего там, где интенсивно идут процессы деления клеток и обмен веществ. В связи с этим максимальное содержание элемента наблюдается в фазу цветения.

Как было сказано выше, легкая подвижность калия в растении обуславливает его реутилизацию (повторное использование) за счет перемещения из старых тканей в молодые. Именно поэтому его распределение в растениях характеризуется базипетальным градиентом концентрации, то есть его содержание в листьях и отдельных частях стебля в пересчете на единицу сухого вещества возрастает снизу вверх.

Физиологические возможности калия весьма разнообразны. Установлено, что он активирует ферменты темновой фазы фотосинтеза и регулирует дыхание, усиливает отток углеводов, а также синтез сахаров и высокомолекулярных углеводов – целлюлозы, крахмала, пектиновых веществ.

Калий способствует накоплению моносахаридов в овощных и плодовых культурах, повышению сахарозы в корнеплодах и крахмала в картофеле. Калийные удобрения влияют на утолщение соломины злаковых культур, повышая тем самым устойчивость к полеганию, улучшает качество волокна у льна и конопли.

Регулируя процесс накопления углеводов, калий увеличивает осмотическое давление клеточного сока, повышая тем самым холодоустойчивость и морозоустойчивость растений.

Калий активирует процессы синтеза АТФ, стабилизируя структуру митохондрий и хлоропластов. За счет увеличения гидрофильности (способности впитывать воду) коллоидов протоплазмы, он снижает транспирацию, помогая растениям переносить кратковременные засухи. Также калий регулирует синтез и обновление белка в растениях.

Давая толчок к активизации важнейших биохимических процессов, он повышает устойчивость растительных организмов к различным заболеваниям не только в период вегетации, но и при хранении, значительно улучшая их лежкость.

Критическим периодом в потреблении калия считаются первые 15 дней после всходов. Максимальное потребление, как правило, совпадает с периодами интенсивного прироста биомассы. Например, у льна калий заканчивает поступать уже к фазе полного цветения, в тоже время у зерновых и зернобобовых этот период длится до фазы цветения – молочной спелости. У картофеля, сахарной свеклы, капусты и ряда других растений это период более растянут и может продолжаться весь вегетационный период.

Калиелюбивые культуры, такие как сахарная и кормовая свекла, картофель, подсолнечник, выносят из почвы этот элемент больше других.

В отличие от двух других основных элементов (азот, фосфор) наиболее богаты калием вегетативные органы. Например, в соломе большинства злаков его в два раза больше, чем в зерне.

Дефицит элемента приводит к проявлению ряда физиологических нарушений, таких как угнетение углеводного и белкового обменов. Недостаток белка приводит к торможению роста побегов и к накоплению аммиачного азота в листьях, что нередко служит причиной аммиачного отравления. Затраты углеводов на дыхание резко возрастают. Все это приводит к спаду продуктивности растений и снижению качества продукции. Вследствие чего на зерновых формируется щуплое зерно с плохой всхожестью и низкой жизнеспособностью. Уменьшается содержание крахмала в клубнях картофеля и сахарозы в корнеплодах сахарной свеклы. Урожайность культур падает. Помимо этого калийный дефицит снижает сопротивляемость растений, что делает их доступной мишенью для возникновения многочисленных заболеваний.

Внешне калийный голод в первую очередь проявляется на нижних листьях. Листовая пластинка, начиная с краев, преждевременно желтеет. Со временем края буреют, отмирают и разрушаются. Это явление называется «краевой ожог» и является специфическим симптомом. Кроме того, нехватка элемента сказывается и на снижении тургора, при этом растения вянут и засыхают.

Чаще всего недостаток калия проявляется в период интенсивного роста (в среднем это середина вегетации), когда его содержание в клетках растения снижается в 5 и более раз по сравнению с нормой.

Однако во всем надо знать меру. Избыток калия также губительно сказывается на состоянии растения. Проявляется это в виде бледных мозаичных пятен между жилками листовой пластины, со временем они буреют, и листья опадают.

Итак, все промышленные удобрения делятся на сырые калийные соли (сильвинит и каинит) и концентрированные калийные удобрения (хлористый калий, калийная соль, калимагнезия, калимаг и др.).

Рассмотрим поближе сырые калийные соли. Получают их путем дробления и размола природных калийных солей. Чаще всего на эти нужды идут наиболее концентрированные пласты месторождений. Применять сырые калийные соли целесообразно непосредственно рядом с добычей, поскольку они содержат незначительное количество К2О и большой процент примесей. Помимо этого в их состав входит хлор, ограничивающий спектр их применения.

Из сырых калийных солей наиболее распространены сильвинит и каинит. Сильвинит (nKCl + mNaCl) содержит 12–15 % K2O и 35–40 % Na2O. Выпускается в грубом помоле (размер кристаллов 1–5 мм и более). Розовато-бурый с включениями синих кристаллов. Чувствителен к условиям хранения: при повышенной влажности отсыревает, а при высыхании слеживается. Перевозится бестарным способом. Применяют под натриелюбивые культуры.

Каинит (KCl•MgSO4•3H2O с примесью NaCl). Содержит 10 % K2O, 6–7 % MgO, 32–35 % Na2O 15–17 % SO4. Представляет собой крупные кристаллы розовато-бурого цвета. Влажность не более 5 %. Получают при размоле каинитовой или каинитово-лангбейнитовой руды. Транспортируется навалом (насыпью), при хранении слеживается.

Что касается концентрированных калийных удобрений, в первую очередь рассмотрим хлористый калий, хлорид калия. Основным источником получения хлорида калия явля-

ется сильвинит, представляющий собой смесь сильвина (KCl) и галита (NaCl), содержащую

12–15 %К2O. В химически чистом хлориде содержится 63,1 % К2O. В зависимости от способа производства хлорида калия он может содержать от 57 до 60 % К2О. Представляет собой мелкокристаллический порошок розового или белого цвета с сероватым оттенком.

Хлористый калий может производиться несколькими способами. Галургический хлорид калия получают путем отделения KCl от NaCl, основываясь на разной растворимости обеих солей при соответствующем температурном режиме. Получаемый в ходе реакции белый мелкокристаллический порошок сильно слеживается при хранении. Отход производства может содержать до 95 % NaCl и служит материалом для получения соды и технической поваренной соли.

Флотационный хлорид калия представляет собой более крупные естественные кристаллы розового цвета. Гидрофобные добавки (жирные амины), используемые в ходе флотации, снижают гигроскопичность и слеживаемость удобрения. Это наиболее широко используемый способ производства хлорида калия.

Сульфат калия (K2SO4) – это высококонцентрированное бесхлорное удобрение. Содержит 46–50 % К2О. Представляет собой мелкокристаллический порошок белого цвета с желтоватым оттенком, влажностью 1,2 %. Не слеживается, транспортируется в мешках или насыпью. Получают в процессе комплексной обработки полиминеральных калийных руд обменным разложением хлорида калия или же как побочный продукт ряда химических производств.

По сравнению с хлорсодержащими калийными удобрениями сульфат калия обеспечивает значительную прибавку урожайности на хлорофобных культурах, таких как гречиха, картофель, томаты. А наличие в составе серы положительно влияет на продуктивность крестоцветных и бобовых культур.

Калимагнезия, сульфат калия-магния (K2SO4•MgSO4), содержит до 20 % К2О и 9 % MgO. Основной способ производства данного удобрения – перекристаллизация природных сульфатных солей, в основном шенита, дающего удобрению второе название. Представляет собой белый, сильно пылящий порошок с сероватым или розоватым оттенком. Или же это могут быть серовато-розоватые гранулы неправильной формы. Удобрение не слеживается, транспортируется в мешках или насыпью. Подходит для использования на легких почвах.

Из сульфатных калий– и магнийсодержащих минералов путем их обогащения получают калимаг, калийно-магнезиальный концентрат (K2SO4•2MgSO4). В своем составе он несет 18–20 % К2О и 8–9 % MgO. Имеет вид сероватых гранул, не слеживающихся при хранении и транспортируемых насыпью. По многолетним исследовательским данным по своей эффективности не уступает калимагнезии.

Побочным продукт производства магния из карналлита является хлоркалий электролит (KCl), обогащенный примесями NaCl и MgCl2. В среднем продукт содержит 34–42 % К2О и по 5 % MgO и Na2O и до 50 % хлора. Представляет собой сильно пылящий мелкокристаллический порошок с желтоватым оттенком. При хранении не слеживается. Перевозится в бумажных мешках или насыпью.

Помимо этого в качестве калийных удобрений можно использовать цементную пыль и растительную золу. Являясь отходом цементного производства, пыль представляет собой бесхлорное удобрение, подходящее для многих культур. Содержит от 10 до 35 % К2О. Калий содержится в виде карбонатов, бикарбонатов, сульфатов и в меньшей степени силикатов. В небольшом количестве имеется гипс, оксид кальция, полуторные оксиды и некоторые микроэлементы. Калийные соли в этом случае растворимы в воде и доступны растениям. В первую очередь применяется как основное удобрение на кислых почвах и под хлорофобные культуры. Неблагоприятные физические свойства (пылит, гигроскопична) легко устранимы путем грануляции.

Растительную золу получают путем сжигания дров или соломы. Содержит калий, фосфор, кальций и ряд микроэлементов, делающих ее ценным калийно-фосфорным и известковым удобрением. Калий в золе представлен карбонатом калия, или поташем (К2СО3), хорошо растворимым в воде. Эта форма калия наилучший вариант для всех сельскохозяйственных культур, особенно чувствительных к хлору. Зола гречихи, подсолнечника и ржаной соломы наиболее богата калием. Древесная зола содержит меньший процент калия, однако в ней содержится больше кальция. В качестве известкового удобрения используется торфяная зола, содержащая меньшее количество фосфора и калия.

Зола требовательна к условиям хранения. Ее необходимо хранить в сухих помещениях, избегая попадания влаги, поскольку вода выщелачивает из золы питательные вещества и прежде всего калий.

Зола пригодна для использования на всех почвах и под все культуры. Как удобрение, содержащее известь, наибольший эффект дает на кислых, особенно бедных калием песчаных и супесчаных почвах и торфяниках.

За счет того, что калийные удобрения хорошо растворимы в воде, они, при внесении в почву, легко растворяются в почвенном растворе, а затем вступают во взаимодействие с почвенным поглощающим комплексом по типу обменного и частично необменного поглощения.

Переход калия в обменно-поглощенное состояние ограничивает его подвижность в почве и предотвращает вымывание за пределы пахотного слоя. Исключение составляют легкие почвы с низкой емкостью поглощения. Обменно-поглощенный калий хорошо доступен для растений.

На кислых и сильнокислых почвах, особенно легкого гранулометрического состава, имеющих в составе поглощающего комплекса обменный водород и алюминий, внесение калийных удобрений заметно подкисляет почвенный раствор.

Помимо этого почвенный раствор может дополнительно подкисляться и за счет проявления физиологической кислотности калийных солей. Однако физиологическая кислотность у калийных удобрений значительно меньше, чем у аммонийных, и проявляется она в первую очередь при их длительном применении под калиелюбивые культуры.

Необменный (фиксированный) калий менее подвижен. Переход его в раствор и соответственно в доступную для растений форму ограничен. Фиксация калия, содержащегося в удобрениях, может достигать 14–82% в зависимости от минералогического состава удобрений и их доз. В тоже время на фиксацию калия влияет размер частиц удобрения. Например, при внесении крупнокристаллических или гранулированных удобрений фиксация калия почвой снижается до 30% из-за меньшего контакта удобрений с почвой.

Размер необменного поглощения калия зависит и от дозы вносимых удобрений. При этом количество фиксированного калия при увеличении дозы калийных удобрений возрастает, хоть и наблюдается понижение фиксации. Сама по себе почва обладает большим потенциалом фиксировать калий.

Систематическое применение калийных удобрений при положительном балансе калия в почве повышает содержание как подвижных форм калия, так и фиксированных. При отрицательном балансе калия в почве происходит обратный процесс. По мере расходования растениями доступных форм калия (водорастворимого и обменного) происходит постепенный переход фиксированного калия в подвижные формы.

Многочисленные опыты указывают на слабую миграцию калийных удобрений по почвенному профилю, за исключением песчаных и супесчаных почв.

Калийные удобрения наиболее эффективны на легких песчаных и супесчаных, а также на торфянистых и пойменных почвах. Произрастающие на этих бедных почвах культуры очень отзывчивы на внесение удобрений. В то же время необходимо помнить, что за счет того, что торфянистые почвы богаты азотом и фосфором, одно только внесение калийных удобрений может дать высокий эффект.

Калий особенно эффективен на почвах, богатых азотом и фосфором. На бедных почвах внесение одних только калийных удобрений не дает положительного эффекта.

Наибольший положительный эффект калийные удобрения оказывают на песчаных, супесчаных, дерново-подзолистых, торфяно-болотных и пойменных почвах.

Для снижения пагубного действия хлора на культуры калийные удобрения на связных почвах лучше вносить осенью, а на легких почвах – весной под предпосевную обработку или частично в подкормку. На лугах при сенокосном и особенно пастбищном использовании травостоя калийные удобрения вносят дробно, дабы избежать высоких концентраций калия в корме. На известкованных почвах возрастает потребность в калии. На легких песчаных и супесчаных почвах особенно эффективны магнийсодержащие удобрения.

О том, как накормить растения, чтобы получить от них максимальную отдачу, надо подумать заблаговременно. Необходимо сбалансированно подходить к калийному питанию, ведь только рациональный баланс питательных элементов способствует получению высоких и качественных урожаев.

Анастасия Веденкина

Источник: «АграрникЪ»