Лекарственные растения и травы

Меню сайта

Загадки калийных удобрений. Содержание калия в растениях


7.Роль калия в жизни растений. Содержание и формы калия в почвах. Превращения калия в почвах. Содержание подвижного калия как показатель, характеризующий обеспеченность почв калием.

Калий в растениях. В отличие от азота и фосфора калий не входит в состав органических соединений, находится в растениях только в ионной форме (К+). Около 80 % калия содержится в клеточном соке, а остальные 20 % обменно адсорбируются коллоидами цитоплазмы.

Калий совместно с другими катионами регулирует физико-химическое состояние коллоидов протоплазмы, при этом повышает их гидрофильность. Поэтому способствует поступлению воды в клетку, повышает тургор, осмотическое давление и водоудерживающую способность растений. Только при оптимальном калийном питании обеспечивается нормальная жизнедеятельность биоколлоидов, необходимая для протекания всех процессов обмена веществ в клетке.

Калий активирует многие ферментные системы. Необходим для включения фосфора в органические соединения. Участвует в углеводном обмене: стимулирует процесс фотосинтеза, ускоряет передвижение углеводов из листьев в другие органы, усиливает синтез ди- и полисахаридов.

Калий играет важную роль в белковом обмене, особенно при питании растений аммонийным азотом: активизирует работу ферментов, участвующих в синтезе белков, тем самым способствует образованию белков из аминокислот, снижая в то же время содержание в растениях минеральных и низкомолекулярных органических соединений азота.

Содержание калия (К2О) в растениях и вынос урожаями сельскохозяйственных культур. Содержание в среднем составляет около 1 % на сухое вещество, варьируя от 0,5 до 5 % в зависимости от биологических особенностей растений, их органов и условий калийного питания.

Пропашные и овощные культуры (картофель, корнеплоды и т.д.) калиелюбивые, так как потребляют значительно больше калия на единицу сухого вещества, чем зерновые хлеба и многолетние травы. Например, зерновые характеризуются практически одинаковым содержанием азота и калия, в то время как в пропашных и овощных калия содержится примерно в 1,5 раза больше, чем азота.

Более высокая концентрация калия свойственна молодым жизнедеятельным органам растений, в которых интенсивно протекают процессы обмена веществ и деления клеток. Однако, в отличие от азота и фосфора, калия больше в вегетативных органах, чем в репродуктивных. Так, зерно злаковых культур содержит 0,5-0,6 % К2О, а солома – 0,8-1,5 %

Содержание калия в растениях зависит и от содержания его доступных форм в почве, повышаясь по мере улучшения условий питания.

Вынос калия с урожаями зависит от биологических особенностей культур. При средней урожайности зерновые культуры и многолетние травы выносят 40-90 кг/га калия, пропашные и овощные – 150-300 кг/га.

Динамика потребления калия во время вегетации. Критический период в потреблении калия растениями – первые 15 дней после всходов. Периоды максимального потребления отмечаются в разные фазы роста и развития: у зерновых – выхода в трубку и колошения, льна – во время цветения, хлопчатника – в период цветения и формирования волокна.

Признаки недостатка и избытка калия для растений. Калий реутилизируется, поэтому признаки его недостатка в первую очередь обнаруживаются на нижних листьях, края которых преждевременно желтеют, затем приобретают бурую окраску и отмирают («краевой ожог» листьев).

При избытке калия на листьях между жилками появляются бледные мозаичные пятна, которые со временем буреют. Затем листья опадают.

Калий в почвах. Содержание и запасы калия в почвах. Общее содержание варьирует от 0,01 до 3 % К2О, то есть калия, как правило, больше, чем азота и фосфора вместе взятых. Практически весь калий почв представлен минеральными соединениями. Соответственно, минимальное содержание калия характерно для торфяных почв – 0,01-0,05 % .

Содержание калия зависит в основном от гранулометрического и минералогического состава почв. Калийсодержащие минералы большей частью формируют мелкодисперсные фракции почвы. Поэтому мало содержат калия (до 1-1,2 %) песчаные и супесчаные разновидности. Суглинистые и глинистые почвы чаще всего содержат 2-2,5 % К2О.

Общий запас калия только в пахотном слое почв на 1 га огромен, может достигать 90 т . Кроме того, значительные его количества находятся в подпахотных горизонтах, содержащих обычно примерно столько же калия, как и пахотный слой.

Формы калия в почвах и его превращения. По доступности растениям выделяется 5 групп соединений калия в почвах:

1) Калий алюмосиликатов – входит в состав кристаллической решётки минералов – полевых шпатов (ортоклаз и др.), слюд (мусковит и т.д.), пироксенов, гидрослюд и т.д. Непосредственно растениями не усваивается, но в процессе выветривания минералов под влиянием воды, растворённых в ней кислот, в результате колебаний температуры и деятельности микроорганизмов может переходить в доступные соединения. В этой форме содержится основное количество калия – не менее 91 % от общего содержания его в почве;

2) Необменный калий – фиксирован в межпакетных пространствах трёхслойных глинистых минералов. Малодоступен для растений. В этой форме находится значительное количество калия – до 9 % общего содержания;

3) Обменный калий – поглощён ППК. Может переходить в почвенный раствор при обменных реакциях, поэтому является главным источником питания растений. Содержание его составляет 0,5-3 % от общего;

4) Водорастворимый калий – находится в почвенном растворе в виде солей минеральных и органических кислот. Легко усваивается растениями. Содержание незначительное – порядка 10-20 % от обменного калия. Между водорастворимым и обменным калием существует динамическое равновесие. Если содержание водорастворимой формы снижается вследствие потребления растениями, то количество её пополняется за счёт обменного калия;

5) Органический калий – входит в состав пожнивно-корневых остатков и плазмы микроорганизмов. Становится доступным после их минерализации. Органического калия в почвах очень мало – до 0,05 % от общего содержания.

Превращения калия – противоположно направленные процессы.

С одной стороны, недоступные для растений калий алюмосиликатов, а также необменный и органический постепенно переходят в водорастворимое и обменное состояние. Так, при выветривании минералов в дерново-подзолистых почвах ежегодно образуется 15-30 кг/га доступных соединений калия.

С другой стороны, водорастворимый и обменный могут потребляться микроорганизмами или подвергаться необменному поглощению, то есть переходить в недоступные растениям формы. Значительная часть калия удобрений может закрепляться в почве в результате необменной фиксации.

Содержание подвижного калия в почвах. Подвижный калий – это сумма водорастворимой и обменной форм. Содержание его принято определять в тех же вытяжках, что и содержание подвижного фосфора: дерново-подзолистые и серые лесные почвы обрабатываются 0,2 н. HCl (по Кирсанову), некарбонатные и карбонатные чернозёмы – соответственно 0,5 н. СН3СООН (по Чирикову) и 1 % (Nh5)2CO3 (по Мачигину). При сопоставлении результатов анализов с эмпирически обоснованными группировками устанавливается степень обеспеченности почв калием.

Оптимальное содержание подвижного калия, обеспечивающее получение высоких урожаев, составляет в зернотравяных севооборотах Нечерноземной зоны 120-170, зернопропашных – 170-250, овощных – 250-300 мг/кг К2О.

Баланс калия в почвах.

Приходные статьи.

1) Органические и минеральные удобрения – основная.

2) Поступление с семенами растений – около 2 кг/га·год К2О.

Расходные статьи.

1) Вынос урожаями сельскохозяйственных культур – основная.

2) Водная и ветровая эрозия – до 10-20 кг/га·год К2О.

3) Вымывание с инфильтрационными водами – в значительных размерах происходит только на лёгких почвах (до 10-12 кг/га·год). В тяжёлых почвах калий слабо мигрирует по профилю почвы и почти не вымывается.

Таким образом, только при использовании органических и минеральных удобрений можно обеспечить бездефицитный баланс калия в почвах.

studfiles.net

Загадки калийных удобрений

Его роль несколько другая и, может быть, более сложная. Она сводится к управлению процессами строительства, передвижения элементов питания и пластических веществ как по растению, так и из почвы в корень. А это ведь самая важная функция. Вовремя подать пищу и в нужное место — это то, с чего начинается процесс оптимального питания и роста растения.

Калий в растении. Калий принадлежит к элементам, безусловно, необходимым животным, растениям и микроорганизмам. Большая часть его (не менее 4/5 общего содержания) в растении находится в клеточном соке и легко извлекается водой; меньшая — адсорбирована коллоидами и незначительная (менее 1%) — поглощена митохондриями в протоплазме. Сохраняя легкую подвижность, калий все же более сильно удерживается днем в освещенном солнцем растении и сильно выделяется обратно в почву через корни ночью, а следующим днем вновь поглощается, накапливается и полностью восстанавливаются все ночные потери. На границах клеточных мембран, между корнем и почвенным раствором работают своеобразные «калийные насосы», когда вместо выделившегося калия поступают из почвы на корень другие элементы питания.

Дождь также вымывает заметное количество этого элемента из листьев и стеблей, после дождливой погоды потребность в калии у растений сильно возрастает.

Калий в растении распределен неравномерно: его больше в тех органах и тканях, где интенсивно идут обменные процессы и деление клеток (это меристема, молодые побеги, почки и пр.). Много калия в пыльце, в золе, в которой его содержится до 35%, в то время как вместе взятых кальция, магния, серы и фосфора там лишь около 25%.

Существенную роль в жизни растений играют радиоактивные свойства калия. В живой и неживой природе он находится в виде постоянной смеси трех изотопов: 39К(93,08%), 40К(0,011%) и 41К(6,91%), где 40К — это радиоактивный изотоп с периодом полураспада 1,3×109 лет. Радиоактивные лучи калия существенно повышают энергетический баланс растения, а у лягушки, например, они стимулируют сокращения сердца.

В листьях картофеля содержание калия в среднем равно 1,5%, в стеблях его — 1,89%, в корнях — 0,14%. Более 96% калия (К2О — содержание калия в растениях, почве и удобрениях принято выражать в пересчете на его окись) содержится в клубнях, что придает картофелю лекарственные свойства. Поэтому сок картофеля и его отвары используют для лечения многих заболеваний человека.

Значение калия в жизни растений многообразно. Он способствует нормальному течению фотосинтеза, усиливая отток углеводов из пластинки листа в другие органы, например в плоды, а также синтезу и накоплению в растениях витаминов — рибофлавина, тиамина. Калий хотя и не входит в ферменты, но активирует работу многих из них (киназы пировиноградной кислоты, энзимы, усиливающие образование пептидных связей, а, следовательно, и синтез белков из аминокислот). Этот элемент увеличивает гидрофильность (оводненность) коллоидов протоплазмы, благодаря чему растения легче переносят кратковременные засухи. При хорошем калийном питании растения лучше переносят заморозки и низкие температуры зимой, а дефицит калия сильно задерживает синтез белков и образование сахаров.

Предполагают, что соли калия служат проводниками биотоков (подобно нервной системе), передающих реакции раздражения от органа к органу в растительном организме.

При недостатке калия затягивается развитие культур и их созревание. В условиях хорошего калийного питания повышается содержание сахара в плодах и овощах, крахмала в картофеле, увеличивается осмотическое давление клеточного сока, а, следовательно, и зимостойкость культур. Значение обеспеченности растений калием усиливается при хорошем аммиачном питании, при этом больше образуется белков, лучше усваивается азот. При калийном голодании понижается урожай и его качество, а также устойчивость к возбудителям грибных болезней в период роста растений и во время хранения продукции.

На 1 центнер товарной продукции (с соответствующим ему количеством нетоварной) сахарной свеклой расходуется 0,55-0,75 кг калия, картофелем — 0,67-0,92, горохом около 3,5, капустой — 4 кг. Для создания урожая практически все растения и микробы потребляют значительно больше калия, чем фосфора. Поэтому для восстановления плодородных запасов калия в почвах и повышения урожайности нужно вносить калийные удобрения от 8 до 30 г/м2 действующего вещества.

Внешние признаки калийного голодания проявляются в побурении краев листьев (они как бы становятся обожженными — «краевой ожог») и появлении на них ржавых крапинок; эти признаки обнаруживаются у растений, когда содержание в них калия понижается в 3-5 раз против нормального.

Динамика поступления калия в растения следующая (нарастающим итогом): в июне 20, в июле 80, в августе 98, в сентябре 100%. Максимум приходится на июль, в течение месяца растение выносит из почвы 60% необходимого ему калия, поэтому очень важно вносить калийные удобрения весной под перекопку почвы, чтобы правильно обеспечить потребности растения.

Количество калия в растениях относительно уменьшается с их возрастом. Убыль калия с возрастом связана также и с вымыванием его дождями из листьев. Способность калия удерживаться в надземной части от выщелачивания дождями и в корнях от перехода во внешний раствор зависит от обеспеченности растения азотом. С азотом и на свету идет более интенсивный рост, образуются более сильные лабильные связи этого элемента с некоторыми органическими соединениями. Однако в темноте такие связи перестают функционировать, и калий легко переходит из корней в почву.

Различные сельскохозяйственные культуры потребляют неодинаковое количество калия. Сравнительно много этого элемента требуют плодово-ягодные насаждения, сахарная свекла, капуста, корнеплоды, картофель, подсолнечник, зернобобовые, кукуруза, поэтому эти растения называют калиелюбивыми. Меньше калия содержится в урожаях ржи, пшеницы, овса и ячменя.

С кормом животным и соломой, идущей на подстилку, значительные количества этого питательного вещества попадает в навоз, где он сосредоточен в жидкой фракции. Поэтому правильное хранение навоза (без потери навозной жижи) и его рациональное применение имеют большое значение для обеспечения потребности сельскохозяйственных растений в калии. Однако одного навоза мало. Важная роль принадлежит промышленным минеральным калийным удобрениям, позволяющим получать высококачественную овощную и плодово-ягодную продукцию.

Калий в почве. Общее содержание калия в почве почти всегда выше, чем фосфора и азота вместе взятых. Больше всего калия в тяжелых почвах, так как он входит в состав глинистых минералов. В глинистых и суглинистых почвах общее количество К2О нередко достигает 2%, а иногда доходит и до 3%. Меньше калия в песчаных, супесчаных и особенно в торфяных почвах. Большая часть калия в почвах находится в нерастворимой и малоусвояемой для растений форме. Обеспеченность растений этим элементом на разных почвах определяется не столько общим содержанием его в почве, сколько легкорастворимыми его соединениями.

Наиболее доступен растениям калий, адсорбционно связанный на поверхности почвенных коллоидов (обменный калий). Его содержание в дерново-подзолистых супесчаных почвах находится в пределах 0,09-0,2 мг-экв., в оподзоленных суглинистых — 0,15-0,40 мг-экв. на 100 г почвы. От валового содержания калия в почве эта форма составляет всего лишь 0,8% (супеси), 1,5% (суглинки). Тем не менее, в питании сельскохозяйственных растений обменный калий играет очень важную роль. Обусловлено это сравнительно легким переходом этого калия в почвенный раствор (водорастворимый калий) при обмене на другие катионы.

Корневые волоски растений легко усваивают обменный калий в обмен в эквивалентном отношении на водородные ионы, постоянно находящиеся на поверхности корневых волосков. Условие такого обмена — тесное сближение между водными пленками коллоидов почвы и корневыми волосками. Водорастворимый калий составляет лишь 1/5-1/10 и даже меньше от количества обменного калия. Например, содержание водорастворимого калия колеблется в пахотном слое дерново-подзолистых почв от 0,04 до 0,09 мг-экв. на 100 г почвы.

Появление водорастворимого калия в почве — следствие ряда процессов: а) гидролиза калийных минералов; б) разрушения минералов корневыми выделениями растений; в) действия на эти минералы азотной кислоты, накапливаемой нитрифицирующими бактериями, и других кислых продуктов жизнедеятельности микроорганизмов; г) вытеснения обменного калия солями, попадающими в почву с удобрениями, и продуктами корневых выделений растений. Главная составная часть корневых выделений — углекислота и ионы водорода. Благодаря корневым выделениям рН вокруг корня понижается до 4 и даже 3,5. Этим может быть объяснено лучшее усвоение растением питательных веществ (в том числе и калия) из труднорастворимых соединений при непосредственном соприкосновении с ними корневой системы.

(Продолжение следует)

Г. Васяев, кандидат сельскохозяйственных наук, главный специалист Северо-Западного научно-методического центра Россельхозакадемии.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

dm-st.ru

Калий в почвах

Валовое содержание калия в почвах значительно выше, чем азота и фосфора и зависит в основном от гранулометрического состава почвы.

Значительная его часть находится в составе первичных (полевых шпатах, слюдах) и вторичных глинистых (смектитах, иллитах и др.) минералах. Больше всего калия (2-3%) содержится в глинистых, суглинистых почвах, значительно меньше (0,5-1,0%) его в песчаных и супесчаных почвах.

Калий в растениях не образует нерастворимых соединений и легко вымывается из растительных остатков. Поэтому в торфяных почвах валовое содержание калия не превышает 0,2 %, поскольку длительное выщелачивание его из растительных остатков водой в процессе образования торфа привело к обеднению его калием.

Содержащийся в почвенных минералах калий практически недоступен растениям, однако после их разрушения, освободившийся в ионной форме (К+) он легко может использоваться растениями. По данным В. У. Пчелкина (1966) в зависимости от гранулометрического состава почвы и климатических условий ежегодно высвобождается из минералов 15-30 кг/га калия.

С точки зрения питания растений важное значение имеют доступные формы калия, включающие калий почвенного раствора и обменнопоглощенный калий, доля которых в супесчаных почвах составляет 0,5 -1% в суглинистых — 1-2 % от валового его содержания в почве. В зависимости от биологических особенностей сельскохозяйственных культур, гранулометрического состава почвы и содержания в ней обменного калия коэффициенты его использования могут колебаться в пределах 5-30%.

Между отдельными формами калия почвы существует динамическое равновесие. По мере потребления растениями калия из почвенного раствора и ППК происходит полное или частичное восстановление обменного и водорастворимого калия за счет необменных форм калия почвы. Значительная необменная фиксация калия характерна для почв с высоким содержанием глинистых минералов с трехслойной кристаллической решеткой. Фиксация калия заметно возрастает при переменном высыхании и увлажнении почвы.

Снижение кислотности почвы после известкования заметно усиливают фиксацию калия в необменной форме. Поэтому при внесении калийных удобрений известкованных почвах и не всегда проявляется прирост содержания обменного калия в почве.

Эффективность калийных удобрений во всех климатических зонах, как правило, ниже, чем азотных или фосфорных, однако важно учитывать, что, наряду с повышением урожайности, он в значительной мере определяет качество растительной продукции. Дефицит калия в пищевой и кормовой продукции растениеводства может негативно сказываться на здоровье сельскохозяйственных животных и населения.

Интенсивное применение калийных удобрений в нашей стране в 1970-1990 гг. позволило за эти годы значительно сократить в Нечерноземной зоне площади пашни с низким и очень низким содержанием обменного калия до 15%. В последние годы, когда во всех регионах РФ калийные удобрения практически не вносят (в среднем 1-2 кг/га), а применение органических удобрений сократилось в 10 раз, значительно выросли площади пашни с низкой обеспеченностью обменного калия.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

www.activestudy.info

Калийные удобрения

Калий играет важную роль во многих жизненных процессах, протекающих в растении. Он оказывает большое влияние на водный, белковый, углеводный обмены. Большинство ферментов растительного организма успешно функционируют только при оптимальном уровне калийного питания.

Калий повышает зимостойкость растений и засухоустойчивость, положительно влияет на лежкость плодов. При недостатке калия повышается восприимчивость растений к болезням и поражению вредителями. При аммонийном источнике азотного питания недостаток калия приводит к накоплению в растении аммиака, происходит аммиачное отравление.

Оптимальное обеспечение калием особенно важно в первый период роста и развития растений, в момент нарастания вегетативной массы и закладки генеративных органов. В этот период отмечается повышенное содержание калия в растениях, особенно в точках роста, в почках и растущих побегах.

Различные почвы сильно отличаются по содержанию калия. Больше всего его содержится в сероземах Средней Азии, меньше, но достаточно много, — в обыкновенных и выщелоченных черноземах (северные районы Черноземной зоны). В дерново-подзолистых почвах калия немного, причем количество его снижается от тяжелых суглинков к почвам легкого механического состава. Особенно бедны калием легкие песчаные, торфянистые и пойменные почвы.

Все калийные удобрения хорошо растворимы в воде. Калий, входящий в состав калийных удобрений, при внесении в почву переходит в почвенный поглощающий комплекс. На глинистых и суглинистых почвах калий удобрений закрепляется почвенным поглощающим комплексом и слабо передвигается в нижние слои почвы. На легких песчаных почвах, где емкость поглощения невелика, подвижность калия высокая. Поэтому, чтобы обеспечить растения калием в тот или иной период роста, нужно вносить его в те слои, где находится основная масса корней. Например, при посадке плодовых деревьев, особенно на глинистых.и суглинистых почвах, на дно посадочной ямы необходимо вносить вместе с фосфорными и калийные удобрения, так как последующее внесение калийных удобрений в верхний слой почвы не обеспечит плодовому дереву необходимого уровня калийного питания.

Наибольшая потребность в калии наблюдается у крыжовника, затем сливы, вишни, груши, меньше — у малины и яблони.

Действующее начало калийных удобрений обозначают значком К2О. Наиболее распространенные калийные удобрения — хлористый калий, сернокислый калий и калимагнезия.

Хлористый калий — основное калийное удобрение, содержащее 52—60% калия (К2О). Хорошо растворим в воде и имеет удовлетворительные физические свойства. Применять хлористый калий можно на всех типах почв. Вносят его осенью под перекопку почвы. Хлор в почве не закрепляется, и обильные осенние и весенние осадки, талые воды вымывают его из корнеобитаемого слоя в более глубокие почвенные горизонты. В невысоких дозах хлористые соли можно использовать и весной. На почвах с высоким плодородием, хорошо окультуренных действие хлора проявляется значительно слабее, чем на бедных, малоплодородных почвах.

Разные растения неодинаково реагируют на присутствующий в удобрении хлор. Наиболее чувствительны к хлору картофель, огурцы, малина, красная и черная смородина, земляника, виноград, цитрусовые. Под них лучше вносить сернокислый калий или золу. При отсутствии этих удобрений можно применять и хлористый калий, но делать это нужно осенью под перекопку почвы. В умеренных дозах хлористый калий для некоторых плодовых деревьев даже полезен. Установлено, что хлористые формы калийных удобрений оказывали даже лучшее действие на морозостойкость яблони, чем сульфаты.

Сульфат калия — бесхлорное калийное удобрение, растворимое в воде. Содержит не менее 46% калия (К2О). Сульфат калия можно вносить на любых типах почв и под все культуры, в первую очередь под культуры, боящиеся хлора. Это — лучшая форма калийных удобрений для подкормок растений в период вегетации.

Калимагнезия содержит 17% калия (К20) и 8% магния. Ее целесообразно использовать на легких песчаных и супесчаных почвах, красноземах, где растения кроме калия испытывают высокую потребность в магнии. Содержание хлора очень невысокое, поэтому калимагнезию можно применять под культуры, чувствительные к хлору. Калимагнезия — лучшее калийное удобрение для парников и теплиц, где вместе с высокими дозами калия необходимо внесение магния. Используют ее также осенью или весной при посадке плодовых деревьев и в подкормки в течение лета под все культуры.

Комплексные удобрения содержат два или три основных питательных элемента (азот, фосфор, калий). Кроме основных питательных элементов, в их состав могут входить магний и микроэлементы (бор, молибден, марганец, цинк, медь и др.).

По числу основных питательных элементов их подразделяют на двойные (азотно-фосфорные, фосфорно-калийные) и тройные (азотно-фосфорно-калийные). По способу производства различают сложные, смешанные и жидкие комплексные удобрения. Сложные удобрения получают на химических заводах. Каждая гранула сложного удобрения включает несколько питательных элементов.



biofile.ru

Содержание калия в почве

 

 

В разных почвах количество калия колеблется от 0, 5 до 3% и зависит от их гранулометрического состава. Все почвы, за исключением торфяных и рыхло-песчаных, характеризуются высоким валовым содержанием калия (К2О) – 1,2-2,5%, или 35-75 т на 1 га пахотного слоя. Преобладающая часть калия связана с глинистыми частицами почвы. Поэтому существует прямая связь между механическим составом почв и содержанием в них калия. Чем больше в почве мелкодисперсных частиц, тем больше в ней калия.

Соединения калия по степени подвижности и доступности для растений можно разделить на следующие группы:

1. Калий, входящий в состав прочных алюмосиликатных минералов, главным образом полевых шпатов (ортоклаза) и слюд (мусковита, биотита).

Калий полевых шпатов для растений малодоступен. Но под влиянием воды, изменений температуры среды и деятельности почвенных микроорганизмов происходит постепенное разложение этих минералов с образованием растворимых солей калия.

2. Калий обменный, поглощенный почвенными коллоидами, составляет 1,5% общего содержания этого элемента в почве. Ему принадлежит основная роль в питании растений. Хорошая доступность для растений обменного калия обусловлена его способностью при обмене с другими катионами легко переходить в раствор, из которого он усваивается растениями. При усвоении растениями калия из раствора новые порции его переходят из поглощенного состояния в почвенный раствор. По мере использования обменного калия этот процесс замедляется, а остающийся калий все прочнее удерживается в поглощенном состоянии.

Содержание обменного калия может служить показателем степени обеспеченности почвы усваиваемым калием. Типичные черноземы и сероземы богаче обменным калием, чем дерново-подзолистые почвы, особенно песчаные и супесчаные.

3. Водорастворимый калий представлен разными солями, растворенными в почвенной влаге (фосфаты, нитраты, сульфаты, хлориды, карбонаты калия), которые непосредственно усваиваются растениями. Содержание его в почве незначительно, так как из раствора калий сразу переходит в поглощенное состояние и потребляется растениями.

Водорастворимый калий в некоторых почвах может поглощаться в необменной форме, в результате снижается его доступность для растений. Необменная фиксация калия сильно выражена в черноземах и сероземах, особенно при их попеременном увлажнении и высушивании.

У зерновых культур калия содержится больше в соломе, чем в зерне, а у картофеля и свеклы – больше в ботве, чем в клубнях и корнях. При более полном использовании растительных отходов в корм и на подстилку скоту большая часть калия с навозом снова возвращается в почву.

ПДК калия в пересчете на хлористый калий составляет 560 мг/кг.



biofile.ru

Состояние калия в почве - Страница 8

Страница 8 из 13

Состояние калия в почве

В земной коре его содержится 2,14%. Не меньше его бывает в осадочных породах, которые являются материнскими для многих почв. Количество калия в почве в основном определяется ее гранулометрическим составом. В глинистых и суглинистых почвах его содержание достигает 2% и более – приложение Б. Это объясняется тем, что в тяжелых почвах он входит в состав минералов, представленных главным образом в глинистых частицах. Значительно меньше калия в песчаных, супесчаных и особенно в торфяных почвах. Количество его в этих почвах снижается до 0,1%.

По мере увеличения дисперсности частиц гранулометрического состава почвы содержание калия в ней возрастает. Это можно показать на примере оподзоленной тяжелосуглинистой почвы Долгопрудной агрохимической опытной станции им. Д.Н. Прянишникова и обыкновенного суглинистого чернозема Института земледелия центральночерноземной полосы им. В.В. Докучаева – таблица 6.

Таблица 6 — Содержание калия в отдельных фракциях гранулометрического состава почв, %

Почва

Крупная пыль

Средняя пыль

Тонкая пыль

Ил

Дерново- подзолистая Черноземная

2,54 1,70

2,94 1,96

3,222,35

3,113,43

Калий илистой фракции наиболее доступен растениям, так как содержится преимущественно в обменном состоянии. Валовое содержание калия в почве редко характеризует обеспеченность им растений, так как в почве бывает лишь около 1% валовых запасов, доступных растениям. Поэтому об обеспеченности растений калием на разных почвах нужно судить не по общему процентному содержанию его в почве, а по соотношению между формами его соединений. Валовое содержание калия в подпахотном слое дерново-подзолистой почвы и переходных к ней часто бывает более высоким, чем в пахотном – таблица 7.

По доступности растениям все соединения калия в почве можно распределить на пять групп:

—  калий различных минералов почвы, алюмосиликатов. В этой форме содержится наибольшее количество калия. Больше его в ортоклазе, меньше – в мусковите, биотите, глауконите, нефелине и лейците. Эта форма калия труднодоступна растениям. В 1947 г. были выделены из почвы бактерии, названные силикатными, способные разлагать ортоклаз. Некоторые исследователи считают, что они играют положительную роль в калийном питании растений. Есть предположение, что часть калия ортоклаза и лейцита как наиболее стойких к кислотам минералов может переходить в доступную форму благодаря микоризе некоторых многолетних культур.

Более доступен растениям калий мусковита, биотита и нефелина. Часть его переходит в усвояемое растениями состояние в результате обменного разложения с солями почвенного раствора. Некоторое количество калия этих минералов может переходить в доступное состояние в результате действия на них углекислоты и некоторых органических кислот, выделяемых корнями растений.

Таблица 7 — Содержание калия в пахотном и подпахотном слоях различных почв, %

Почва

Место взятия образца

Содержание калия в слое

А (пахотный)

Б (под-пахотный)

Горно-тундровая

Хибины

2,87

3,37

Дерново-подзолистая

Ленинградская обл.

3,10

3,78

Серая лесостепная

Тульская обл.

2,81

3,07

Чернозем

Каменная степь (Воронежская обл.)

2,64

2,13

Светло-каштановая

Северный Кавказ

2,67

2,38

Серозем

Ставропольский край

2,34

2,14

Краснозем

район Батуми (Аджария)

0,52

0,22

В зависимости от типа почвы переход калия из необменных форм в обменные протекает с различной интенсивностью. На дерново-подзолистых почвах эти величины составляют ежегодно 15–30 кг/га, на выщелоченных черноземах – около 60 кг/га.

— калий почвенных коллоидов. Эта форма – главный источник калийного питания растений. В почве его может быть 5–30 мг/100 г. Количество его в почве в процентах от валового содержания зависит от типа и подтипа почвы, особенно ее гранулометрического состава. Например, на супесчаных почвах эта форма калия составляет лишь 0,8%, на суглинистых – 1,5, а на черноземах и сероземах – 1–3%.

Доля калия в сумме поглощенных оснований не может свидетельствовать о степени обеспеченности им растений. Например, по данным К.К. Гедройца, в пахотном слое (0–20 см) суглинистых черноземов (Тульская обл.) калия было 2,7%, а в оподзоленном суглинке (Смоленская обл.) – 6,1% от всей суммы поглощенных оснований. Емкость же поглощения в первом случае составила 54,8, во втором – 6,21 ммоль100г почвы. Поэтому обменного калия в черноземе было 70,65, а в оподзоленном суглинке – только 17,9 мг/100 г почвы.

Одна из важнейших задач агрохимии – установление степени участия обменного калия почвы в формировании урожая. Растения используют лишь часть обменного калия в процессе вегетации в зависимости от свойств почвы, биологических особенностей растений и погодных условий. Объективные данные о потребности растений в калийных удобрениях можно получить при использовании химических методов и постановке массовых полевых опытов в конкретных почвенно-климатических условиях. Небольшая часть калия (1–5 мг/кг почвы) находится в почвенном растворе в виде солей угольной, азотной, фосфорной, серной, соляной и других кислот.

— водорастворимый калий. Содержание этой формы элемента составляет 1/5–1/10 часть от количества К2О, находящегося в почве в обменном состоянии. В пахотном слое черноземов его около 0,02–0,06 ммоль/100 г почвы, в солонцеватых почвах – 0,08–0,10, в дерновоподзолистых – 0,04–0,09 ммоль/100 г почвы. В почвенном растворе редко содержится более 0,1 ммоль (4,7 мг) К2О/100 г почвы. В неудобренной дерново-подзолистой почве ТСХА в течение весенне-летнего периода количество водорастворимого калия колебалось от 1,5 до 5 мг/кг почвы, или 4,5–18 кг/га.

Водорастворимый калий наиболее доступен для питания растений. Появляется он в почве главным образом вследствие химического и биологического воздействия на почвенные минералы, а также их гидролиза. Например, минералы могут разрушаться под воздействием корневых выделений растений, кислых продуктов жизнедеятельности микроорганизмов, в том числе и азотной кислоты, накопляемой нитрифицирующими бактериями. Часть калия может переходить из обменного состояния в раствор в результате вытеснения его из поглощающего комплекса различными солями, в том числе и вносимыми в почву удобрениями.

— калий, входящий в состав плазмы микроорганизмов. В дерново-подзолистой почве количество его достигает 40 кг К2О на  1 га. В доступную форму этот калий переходит лишь после отмирания микробов. Однако нельзя забывать, что наряду с процессом отмирания микроорганизмы интенсивно размножаются. А для этого требуются все питательные элементы, в том числе и калий. Поэтому трудно судить, какое количество калия выделяется при отмирании микроорганизмов и доступно растениям, а также поглощается в процессе их размножения. Эти вопросы пока слабо изучены. Калий содержится также в растительных, животных, корневых и пожнивных остатках, навозе и других органических веществах, попадающих в почву. После их разложения он становится доступным растениям.

— калий, фиксированный почвой. В почве протекают не только процессы превращения калия из труднорастворимых форм в обменную и водорастворимую, но и процессы закрепления калия в необменном состоянии, т.е. фиксация его почвой. Этот процесс активно идет при переменном смачивании и подсушивании почвы. Почва тяжелого гранулометрического состава, содержащая большое количество тонкодисперсных фракций, отличается повышенной фиксацией калия. Особенно активно калий фиксируется при наличии в почве глинистых минералов группы монтмориллонитов и гидрослюд, которым свойственна внутрикристаллическая адсорбция катионов. Каолинитовая же группа глинистых минералов не обладает этим свойством.

Различные типы почв обладают неодинаковой способностью закреплять калий в необменном состоянии. Наиболее интенсивно калий фиксируется в солонцах. Предполагается, что пептизация, вызываемая подщелачиванием, увеличивает численность коллоидных частиц в глинистых минералах и тем самым способствует вхождению катионов калия внутрь их кристаллической решетки. Черноземы фиксируют калий лучше, чем дерново-подзолистые почвы.

Повышенное количество органического вещества в почве, а также известкование кислых почв усиливают закрепление калия в необменной форме. Систематическое внесение калийных удобрений снижает фиксацию калия почвой, так как фиксирующая способность почвы не беспредельна. Из всех катионов, имеющих значение в питании растений, фиксируются аммоний и калий. Фиксация одного из этих элементов предотвращает и даже исключает фиксацию другого.

Фиксирующая способность почвы проявляется до определенного предела. Фиксация калия почвой резко снижает коэффициент использования его из вносимых удобрений. Например, на маршевых (наносных) почвах Голландии фиксируется 21–59% вносимого на протяжении многих лет калия. В Канаде вследствие фиксации калия почвой растения использовали лишь 25–48% этого элемента, вносимого с минеральными удобрениями.

Больше всего фиксированного калия находится в пахотном слое почвы. Систематическое применение удобрений повышает содержание различных форм калия по сравнению с неудобренными вариантами. Однако характер превращения калия в значительной степени зависит от почвенных и климатических условий. В дерново-подзолистых и серых лесных почвах заметно повышается количество обменного калия. Например, в почвах Долгопрудной агрохимической опытной станции за 36 лет оно увеличилось на 8–10 мг/100 г почвы. Содержание необменного калия возрастало незначительно, что объясняется отсутствием условий для его фиксации (избыточное увлажнение, низкая температура, кислая реакция и др.).

Обменный калий при систематическом внесении удобрений на этих почвах накапливается не только в пахотном, но и в более глубоких слоях. На черноземах в связи с высокой насыщенностью двухвалентными катионами обменный калий почти не накапливается. Преобладает необменное поглощение калия, обусловленное благоприятными условиями его фиксации (составом глинистых минералов, отсутствием промывного режима, большим количеством органического вещества и др.). Увеличение количества необменного калия обычно наблюдается в пахотном и подпахотном слоях почвы, достигая значительных величин.

На сероземах систематическое внесение удобрений приводит к существенному увеличению содержания обменного и необменного калия. Орошение способствует накоплению обменного и необменного калия по профилю почвы до глубины 1 м.

Фиксация калия из удобрений на дерново-подзолистых почвах невелика и редко превышает 200 кг/га. В черноземах поглощение калия достигает значительных размеров и составляет 300–700 кг К2О на 1 га. Чем меньше длительность применения удобрений и количество внесенного калия, тем больше его относительная фиксация. Очевидно, внесением высоких доз калийных удобрений на черноземах можно достичь полного насыщения их емкости фиксации и, не опасаясь закрепления калия, применять получивший в настоящее время признание способ периодического внесения калийных удобрений.

selo-delo.ru

3.3. Калий в почвах

Калий участвует в процессах синтеза и оттока углеводов в растениях, обуславливает водоудерживающую способность клеток и тканей, влияет на устойчивость растений к засухе и поражаемость культур болезнями. При недостатке калия клетки растут неравномерно, что вызывает гофрированность, куполообразное закручивание листьев.

Валового калия в почвах больше, чем азота и фосфора, вместе взятых – до 2-3 % (30-50 т/га в пахотном слое), что зависит от минералогического, гранулометрического составов и содержания гумуса (табл. 23).

Таблица 23

Валовой запас калия в пахотном слое почв

по В.М. Клечковскому и А.В. Петербургскому, (Муха В.Д., 2003)

Почва

К2О

%

т/га

Дерново-подзолистая песчаная

0,5-0,7

15-21

Дерново-подзолистая суглинистая

1,5-2,5

45-75

Чернозем

2,0-2,5

60-75

Серозем

2,5-3,0

75-90

На почвах тяжелого гранулометрического состава валовое содержание калия может составлять 2 % и более. Значительно меньше калия в почвах легкого гранулометрического состава. Почвы с высоким содержанием органического вещества, особенно торфяные, содержат меньше валового калия, чем бедные, малогумусные почвы.

В.И. Пчелкин (1966) подразделил валовой или общий калий по степени участия в питании растений на следующие группы (фракции).

1. Водорастворимый калий (полностью доступен растениям).

2. Обменный или обменно-поглощенный калий (хорошо доступный для растений).

3. Подвижный калий (сумма водорастворимого и обменного).

4. Необменный гидролизуемый калий (труднодоступный или резервный), служащий резервом для питания растений.

5. Кислоторастворимый калий, объединяющий все четыре предыдущие группы.

6. Необменный калий, определяемый по разнице между валовым и кислоторастворимым калием.

7. Органический калий, входящий в состав пожнивно-корневых остатков и микроорганизмов почвы.

Для характеристики калийного состояния почв определяют количество калия в почве в различной форме – валовое содержание калия, подвижный, обменный, кислото-водорастворимый.

Водорастворимый калий находится в почве в виде солей органических и минеральных кислот. Эта форма калия составляет в дерново-подзолистых почвах десятые и сотые доли от валового калия либо 10-20 % от обменного или подвижного калия (Петербургский А.В., 1963). В почвенных растворах Нечерноземной зоны России содержится 30-40 мг/л калия (К2О).

К обменной форме калия относится калий диффузного слоя почвенных коллоидов, который служит основным источником питания растений. Обменный (резервный) калий, содержание которого может колебаться от 5 до 30 мг на 100 г почвы и выше, составляет 1-5 % от валового калия почвы, необменная форма калия – до половины его валового содержания и при определенных условиях способна усваиваться растениями. Количество обменного калия изменяется по генетическим горизонтам почв. Часть необменного калия может переходить в обменную форму по мере истощения запасов. При этом содержание различных форм калия находится в динамическом равновесии. Во влажные годы в почве содержится больше доступного калия, чем в засушливые, потому что в сухой почве усиливается фиксация калия.

Необменный или необменно-фиксированный калий непосредственно в питании растений не участвует, содержание его в почве отражает потенциальные запасы калия, которые при определенных условиях могут переходить в обменно-поглощенное состояние.

В.Г. Минеев (1999), ссылаясь на исследования почвенного института им. В.В. Докучаева, приводит следующие данные о содержании валового, обменного и необменного калия в почвах (табл. 24).

Содержание валового калия в почвах Пермского края колеблется в пределах почвенного профиля от 0,86 до 2,44 %. Несмотря на значительное содержание калия в почве, растения могут страдать от его недостатка, так как основная масса этого элемента находится в недоступной форме кристаллической решетки почвенных минералов (табл. 25).

Таблица 24

Содержание калия в пахотном слое различных почв

Почвы

Валовой, %

Обменный, мг/кг

Необменный, мг/кг

Дерново-подзолистые песчаные и супесчаные

1,2

40-90

350-500

Дерново-подзолистые тяжело-суглинистые и глинистые

2,23

200-250

1300-1800

Светло-серые и серые

1,92

40-100

1800-2500

Темно-серые

2,03

80-150

1800-2500

Черноземы оподзоленные и выщелоченные

2,23

120-300

2000-3000

Черноземы обыкновенные и южные

2,01

400-500

3000-4500

Каштановые

2,27

250-400

3000-4500

Сероземы

2,29

500-600

3000-5500

В.В. Прокошев, И.П. Дерюгин (2000) предлагают для характеристики плодородия почвы выделять четыре фракции калия, которые в природной почве неразрывно связаны между собой и постоянно меняются для достижения равновесия.

1. Калий минерального скелета – основная часть калия почвы, обусловленная почвообразующими калийсодержащими первичными и вторичными минералами, в основном недоступная для растений.

2. Калий необменный – часть калия почвы, находящаяся в структуре слюдоподобных минералов и органоминеральных комплексов, частично доступная для растений.

3. Калий обменный – часть калия почвы, расположенная на поверхности органоминеральных коллоидов и на специфических позициях вторичных минералов. Эта фракция калия считается доступной для растений.

4. Калий почвенного раствора – находящийся в водорастворимой форме, является непосредственным источником питания для растений. Содержание его в почвенном растворе невелико и составляет около 1/10 части количества обменного калия.

Таблица 25

Формы калия в дерново-подзолистых почвах Кишертского района Пермского края

(Дьяков В.П. 1985, 1991)

Почва

Горизонт, глубина см

Валовой

Водорастворимый

Обменный

Необменный

Нераствор.

силикатов и орг. части, %

%

мг/кг

%

мг/кг

%

мг/кг

%

мг/кг

Дерново-слабоподзолистая среднесуглинистая

А1 3-25

1,40

14000

0,19

26

0,59

83

6,6

930

92,19

А2 25-30

0,73

7340

0,21

16

0,80

59

5,1

380

92,52

В1 30-47

0,72

7200

0,34

25

1,60

115

5,6

400

93,89

В2 47-70

0,82

8200

0,45

37

2,04

168

9,5

780

88,01

В2С2 90-100

1,41

14100

0,39

55

0,96

135

7,2

1010

94,49

С 110-125

1,16

11600

0,39

46

1,37

161

9,1

1050

89,19

Дерново-мелкоподзолистая тяжелосуглинистая

Апах 0-20

1,86

18600

0,06

11,0

0,89

164

2,1

400

96,85

А2 20-30

1,27

12700

0,10

12,8

1,51

193

3,0

390

95,39

А2 В130-40

1,21

12100

0,22

27,0

0,89

104

2,5

310

96,39

В1 40-60

1,13

11300

0,09

10,5

1,16

132

8,4

950

90,35

В2С 100-120

1,36

13600

0,22

30,6

0,76

108

3,0

410

96,02

С 120-130

1,22

12200

0,09

10,5

1,24

125

5,9

720

92,00

Дерново-мелкоподзолистая тяжелосуглинистая целинная (лес смешанный)

А0 0-3

1,72

17230

0,20

35

0,14

72

7,98

1375

91,41

А1 3-18

2,01

20130

0,21

42

0,75

152

6,68

1344

92,36

А2 18-29

1,91

19120

0,13

25

0,62

120

5,12

980

94,36

А2 В1 29-38

1,95

1540

0,12

23

0,51

100

4,76

930

94,61

В1 38-48

1,97

19710

0,12

23

0,61

120

5,45

1075

93,82

В1 58-68

1,917

19710

0,13

25

1,04

200

9,55

1831

89,28

В2 70-80

2,11

21110

0,12

25

0,9

200

10,81

2287

88,12

В2 80-90

2,11

21140

0,12

26

0,99

210

10,35

2190

88,55

В2С 120-130

1,86

18630

0,13

25

1,07

200

9,26

1725

89,54

В2С 160-170

1,99

19990

0,13

27

1,10

220

8,46

1686

90,31

С 190-200

1,98

19890

0,13

25

1,16

230

6,76

1344

91,95

Суммарное содержание воднорастворимого и обменного калия в почве не всегда является показателем обеспеченности почв калием, доступным для питания растений. Д.Н. Прянишников (1963) отмечал некоторое равновесие между калием почвенного раствора, обменным и необменным. По мере использования воднорастворимого и обменного происходит постепенное освобождение прочно связанного калия силикатов и переход его в состояние, способное к обмену. Необменный калий составляет 2,1-9,1 % от его валового содержания.

Калийное состояние почв определяется не только по соотношению различных форм калия, но и его резервов и калийного потенциала. Резервы калия распределяются следующим образом. Общий резерв соответствует валовому содержанию калия в почве и включает в себя непосредственный, ближний и потенциальный резервы. Непосредственный резерв представлен калием, извлекаемым из почвы 1н раствором уксуснокислого аммония. Этот резерв непосредственно используется растениями в первую очередь. Ближний резерв калия – калий илистой фракции, используется растениями после истощения непосредственного резерва. Потенциальный резерв представлен калием фракций крупнее 0,001 мм, который находится в почве в прочносвязанном состоянии и может постепенно восполнять ближний и непосредственный резервы. Высокая культура земледелия способствует увеличению непосредственного и ближнего резервов.

Показателем обеспеченности растений калием считается содержание в почве обменного калия. Однако характеристика калийного состояния почвы должна отражать степень доступности его растениям, что соответствует калийному потенциалу любой почвы. Калийный потенциал характеризует способность ионов калия почвенного поглощающего комплекса переходить из твердой фазы почвы в почвенный раствор.

Важную роль в обеспеченности почв калием играет их минералогический состав, а содержание первичных и вторичных минералов служит показателем потенциального эффективного плодородия почв в отношении калия.

Большое значение в питании растений имеет не только обеспеченность доступным калиям, но и степень его подвижности. По запасам и подвижности обменного и необменного калия и по значению этих двух форм для питания растений почвы подразделяют на две группы:

1. Почвы с большим запасом и большой подвижностью необменного калия, с большим запасом и малой подвижностью обменного калия - черноземы и др. почвы.

2. Почвы с небольшим запасом и малой подвижностью необменного и большой подвижностью обменного калия – дерново-подзолистые, серые лесные и др.

Поэтому в почвах первой группы растения обеспечиваются калием при высоком его содержании, а в дерново-подзолистых, серых лесных почвах – при низком.

Высокая подвижность обменного калия характера для целинных почв. Применение органических и минеральных удобрений на фоне известкования резко снижает подвижность калия, предохраняя его от вымывания вглубь профиля почвы. Внесение удобрений, известкование дерново-подзолистых почв предотвращают потери калия. Частое и обильное применение калийных солей на средних и тяжелых почвах приводит к образованию корки, заплыванию и уплотнению почвы, особенно на почвах ненасыщенных кальцием. Калий закрепляется в почве тем сильнее, чем меньше степень насыщенности основаниями. Высокое содержание кальция и гумуса улучшают калийный режим. Внесение калийных удобрений, особенно в форме К2SO4, способно увеличить количество органического вещества в почве, так как сульфаты функционально участвуют в образовании гумуса.

Разработана группировка почв по содержанию в почвах обменного калия (прил. 3) с учетом гранулометрического состава. Ее используют для характеристики почвенных условий питания растений калием, для расчетов доз калийных удобрений и составления картограмм. Растения усваивают 10-20 % калия от его форм.

Оптимизация калийного питания достигается внесением органических и минеральных удобрений, химическими мелиорациями, направленными на увеличение емкости катионного обмена.

studfiles.net