Физиологическая роль калия.
Среди макроэлементов, наиболее значимых в жизни растений, калий (К) занимает особое место. Он способствует синтезу белков и сахаров, передвижению и накоплению углеводов в продуктивных частях растений, нормализует процесс фотосинтеза, увеличивает осмотическое давление клеточного сока, благодаря чему повышается засухоустойчивость и зимостойкость культур. Достаточное количество калия в питании растений усиливает их защитные свойства против некоторых заболеваний, улучшает лежкость плодов и овощей. Этот элемент способствует повышению механической прочности тканей. У зерновых культур это проявляется в повышении стойкости к полеганию.
В отличие от азота и фосфора, которые находятся в растениях в органических соединениях, представляющих собой малоподвижные и труднорастворимые формы, калий присутствует в виде ионов (высокоподвижные формы) в солевых растворах преимущественно в клеточном соке (80%), в вакуолях. Меньшая его часть адсорбируется коллоидами, и совсем незначительное количество (около 1%) удерживается необменно митохондриями в цитоплазме растительных клеток. По причине исключительной подвижности ионов калия он легко вымывается из листьев. Этот процесс потери элемента более активен в ночное время, так как днем калий сохраняется благодаря происходящим биохимическим процессам, к тому же происходит обратное его поглощение из почвы корневой системой (у злаков). Особенно остро растения нуждаются в полноценном калийном питании первые 15 дней после всходов, а максимальное потребление элемента происходит в период наибольшего роста и интенсивного наращивания вегетативной массы.
Калий распределяется в разных органах растений неравномерно: в старых листьях его запасы минимальны, а в пыльце они достигают значительных показателей. Наибольшее количество калия как участника ростовых процессов сосредоточено в самых молодых вегетативных частях (эмбриональные ткани, растущие клетки), где содержание его в 3 – 5 раз выше, чем в старых тканях. Но в период созревания культур происходит перемещение элемента. У овощных наблюдается накопление калия в корнеплодах и клубнях (до 96%), а у злаков он перемещается в нетоварные части (стебли, листья).
Симптомы дефицита элемента.
Недостаточная обеспеченность растений калием уже в начальных стадиях приводит к замедлению синтеза белка и нуклеиновых кислот, нарушению азотного обмена, а также снижению интенсивности процесса фотосинтеза, в результате чего тормозится деление клеток и наращивание вегетативной массы культур. С помощью исследований установлено, что нехватка калия в культурах приводит к резкому снижению содержания сахарозы, крахмала и прочих полисахаридов при одновременном возрастании количества глюкозы. При дефиците калия в растительных клетках происходит накапливание аммиака, что может оказаться губительным для культур.
Недостаточное калийное питание приводит к угнетению развития репродуктивных органов растений. Наблюдается формирование слабой корневой системы, подверженной различным заболеваниям, задержка роста бутонов и соцветий, неравномерное созревание плодов, у злаков зерна формируются щуплыми и характеризуются пониженной всхожестью. Кроме того, растения, страдающие от дефицита калия, легко повреждаются различными паразитами. Внешние симптомы калийного голодания проявляются (вначале на нижних листьях) в побурении и отмирании края листовых пластин (т.н. «краевой ожог»), появлении на них ржавых крапинок. Возможна также мелколиственность и потеря тургора листовыми пластинами (вялость).
Симптомы избытка калия.
Повышенное содержание калия провоцирует плохую усваиваемость растениями магния, кальция и других микроэлементов. Возникшее в результате этого магниевое голодание оказывает негативное влияние на дальнейший рост и развитие культур. Сам по себе избыток калия не представляет для растений опасности, но он возникает в случае нехватки в питании растений доступных форм азота и фосфора. Внешние симптомы избытка калия проявляются в возникновении бледных мозаичных пятен между жилками листовых пластин. В дальнейшем эти зоны буреют, отмирают, и листья преждевременно опадают. Может также наблюдаться побурение и загнивание тканей других органов растений.
Содержание в культурах.
Потребность растений в калии различна и зависит от их биологических особенностей. В среднем содержание этого элемента в культурах составляет 0,3% (в сухой массе). Значительным потреблением калия (от 180 до 400 кг/га К2О) отмечены такие овощные культуры как картофель, свекла, капуста, а также подсолнечник и гречиха. Много калия потребляют многолетние злаковые травы и бобовые культуры. Зерновые (пшеница, рожь, ячмень, овес) требуют меньшее количество этого макроэлемента (60 – 80 кг/га К2О). В семенах зерновых культур содержание калия составляет 0,5%, а в соломе – от 1 до 1,5%; в клубнях картофеля и корнеплодах от 0,3 до 0,6%, а в листьях табака, подсолнечника, сахарной свеклы и других корнеплодов – от 4 до 6% (в сухой массе).
Содержание в почвах.
Калий относится к элементам, широко распространенным в природе. В земной коре его содержится около 2,5%. По своему валовому содержанию в почвах (кроме торфянистых, где он легко вымывается водой) калий превышает аналогичные запасы азота и фосфора в 5 – 10 раз. В плодородных слоях почвы запасы калия (К2О) составляют 50 – 75 т/га, но большая часть его соединений (98 – 99%) находится в нерастворимых и малодоступных для растений формах (алюмосиликатах) и состоит из калийсодержащих почвенных минералов (полевые шпаты, слюды). Такой калий практически недоступен культурам, но в процессе выветривания, климатических и биологических воздействий происходит его высвобождение из минералов (до 15 – 30 кг/га ежегодно).
Для нормального питания растений требуются доступные формы этого макроэлемента: обменный (или поглощенный) калий и водорастворимый калий (в почвенном растворе). Основным источником калийного питания растения является обменный калий, наибольшее количество которого находится в черноземах и сероземах, а наименьшее – в легких дерново-подзолистых почвах. В зависимости от механического и биохимического состава грунтов количество доступного калия (в составе почвенных коллоидов) может колебаться от 0,8 до 1,5% от его общего содержания. Этот элемент преобладает в глинистых фракциях почвы, поэтому суглинистые и тяжелые глинистые грунты лучше обеспечены калием, чем песчаные и супесчаные. На дерново-подзолистых почвах доступная водорастворимая часть калия составляет всего лишь 4,5 – 18 кг/га. А самое низкое содержание элемента (0,03 – 0,05%) наблюдается в торфянистых почвах.
Калийные удобрения.
Необходимым условием для получения высоких урожаев является обеспечение культур достаточным калийным питанием. В качестве калийсодержащих удобрений используются переработанные (обогащенные) руды, содержащие водорастворимые формы калия. Различают два вида таких удобрений: концентрированные (хлористый калий, 30 – 40%-ные калийные соли, сульфат калия, поташ, калимагнезия) и сырые калийные соли (каинит и сильвинит), получаемые путем измельчения природных минералов и содержащие относительно небольшое количество калия, но более значительное – хлора.
Каинит и сильвинит применяются вместе с основным удобрением под культуры, отличающиеся невысокой чувствительностью к хлору. Но все же, чтобы избавиться от избыточного количества этого элемента, их вносят осенью, под зяблевую вспашку, чтобы большая часть хлора смогла переместиться в нижние горизонты почвы. Содержащиеся в каините и сильвините немалые примеси магния и натрия в комплексе с калием благоприятно действуют на рост и развитие корнеплодных растений (в том числе сахарной свеклы), капусты, клевера и др., особенно на легких почвах.
Основной источник для производства концентрированных калийных удобрений – калийсодержащие руды, из которых получают хлорид калия (КCl). Этот мелкокристаллический порошок розового или белого цвета содержит до 63% К2О и наиболее широко применим в сельском хозяйстве для пополнения запасов почв доступным калием и устранения дефицита этого элемента в питании растений. Хлористый калий может применяться практически под все культуры и на любых почвах, но более предпочтителен в районах с большим количеством осадков и при кислой реакции грунтов. Для растений, чувствительных к хлору, следует соблюдать меньшую дозировку или обеспечить его преждевременное внесение с целью избежать, возможно, опасных концентраций и негативного воздействия хлора на эти культуры.
Сульфат калия (К2SO4) – удобрение, в составе которого находится до 46% калия (К2О) и не содержится хлор, позволяет свободно применять его даже для хлорофобных культур (цитрусовые, бобовые, виноград, табак, лен, конопля, гречиха, картофель, репа, редис и др.). Кроме калия в этом удобрении присутствует еще один важный для культур элемент – сера. Сульфат калия может использоваться на любых типах почв и под любые культуры, как в закрытом, так и в открытом грунте. Наиболее предпочтительно его применение на кислых грунтах, где он помогает выровнять кислотно-щелочной баланс среды (показатель рН раствора сульфата калия составляет 5,5 – 8).
Калийные соли (30- и 40%-ные) получают путем смешивания хлористого калия с одной из сырых калийных солей (каинит, сильвинит), поэтому они обладают промежуточными свойствами. В результате количество калия (К2О) в калийных солях может достигать 30 – 40%, содержание хлора снижается по сравнению с каинитом или сильвинитом, к тому же появляется очень полезная для культур примесь магния или натрия. Применять калийные соли для чувствительных к хлору растений следует с осторожностью, либо использовать другие виды калийных удобрений. Обычно калийные соли вносят в почву осенью с глубокой заделкой удобрений.
Калимагнезия отличается невысоким содержанием калия (до 29%), но содержит магний (до 9%), необходимый для питания растений, благодаря чему обладает преимуществом перед сульфатом калия, также являющимся бесхлорным соединением. В качестве калийсодержащих удобрений применяют также и отходы промышленности – цементную пыль и печную золу. Они хорошо растворимы в воде и содержат помимо калия целый комплекс других полезных элементов.
В современной агрономии практикуется применение комплексных удобрений, позволяющих проводить обогащение почв сразу несколькими жизненно важными для культур элементами. Эти миксы помимо макроэлементов содержат еще множество полезных веществ, способствующих лучшему развитию растений, повышению их плодородия и получению более качественного урожая. К наиболее известным высокоэффективным азотно-фосфорно-калийным удобрениям относятся нитроаммофоска, нитрофоска, аммофоска, диаммофоска и др.
Оптимальный способ устранения дефицита калия в культурах заключается в применении хелатных удобрений. Комплексные удобрения, производимые в хелатной форме, обладают максимальной доступностью для сельскохозяйственных растений и позволяют восполнить недостающие в их питании элементы в кратчайшие сроки. Хелаты представляют собой сложные металлоорганические соединения, содержащие ионы металлов в растворимой форме, что обеспечивает 90% усвоения их растениями, в отличие от 30 - 40% в случае использования растворимых солей. Учитывая высокую подвижность калия в растениях, хелатные удобрения можно применять для корневой и, в особенности, для листовой подкормки культур, получая при этом наилучшие результаты.
