Подвижной калий почвы это

Роль калия в поддержании плодородия почвы. Как обеспечить его баланс

На примере земельных угодий хозяйств Центрального черноземного региона

Обеспечение растений необходимыми элементами питания является неотъемлемой частью агротехники выращивания всех сельскохозяйственных культур. Азот, фосфор и калий поглощаются растениями более интенсивно по сравнению с другими элементами. Именно поэтому они носят название макроэлементы. Все они чрезвычайно важны для растений, что доказывается важнейшим законом агрохимии – законом минимума или Законом Либиха. Он гласит, что определяющим урожай и его качество является элемент, находящийся в минимуме, независимо от того, в каком количестве он требуется растению. Таким образом, если растения недополучают какой-либо элемент питания, то урожай и его качество будут снижаться именно за счет его недостатка, даже если других элементов питания в почве будет предостаточно. Если посмотреть статистику внесения макроэлементов, например в Липецкой области, то можно сделать вывод что оптимизации калийного питания уделяется гораздо меньше внимания по сравнению с другими элементами (см.рис. 1).

Рис. 1. Внесение азота, фосфора и калия в Липецкой области (по данным ГЦАС Липецкий)

Зачастую такое отношение возникает из-за убеждения аграриев в том, что в почвах ЦЧР калия содержится достаточное количество, и

вносить его дополнительно нет необходимости. И действительно, картограмма подвижного калия в почвах, свидетельствует о том, что его содержание в пашнях Курской, Липецкой и Тамбовской областей повышенное, и составляет от 81 до 120 мг/кг почвы (Чекмарев, 2014). А большая часть территории Белгородской и Воронежской областей обеспечена высоким содержанием обменного калия от 121 до 180 мг/кг почвы (см.рис. 2).

Рис. 2. Картограмма содержания подвижного калия в почвах пашни в ЦЧР по Чирикову

Для определения обменного калия используют методы Кирсанова, Чирикова, Мачигина, Масловой, Бровкиной и Протасова (см.табл. 1).

Таблица 1. Интерпретация результатов почвенных анализов

Однако известно, что в почвах калий содержится в доступных и недоступных формах. Подвижный калий является доступной формой и представлен в почвах суммой обменного и водорастворимого калия. Водорастворимый калий – это соли, содержащиеся в почвенном растворе (нитраты, фосфаты, сульфаты, хлориды, карбонаты). Для растений такой калий доступен, но его содержание очень мало 1-7 мг К₂О на кг почвы, или 3-21 кг на гектар.

Обменный или поглощенный калий представлен катионами в ППК. Это основной источник питания. Его от 0,5 до 3% от общего калия почвы. Однако растения используют лишь 5,7-37,5% его запаса в зависимости от типа почвы, гранулометрического состава, биологических особенностей культур и других условий (Вильдфлуш, 2001). Таким образом, в лучшем случае из почв хозяйств Центрального черноземного региона растения могут поглощать лишь 30,4-67,5 мг/кг почвы калия.

Кроме того, ежегодно происходит значительный вынос калия и других элементов с урожаем (см.табл. 2).

Таблица 2. Примерный вынос основных элементов питания с урожаем сельскохозяйственных культур (Смирнов, 1984).

Приведенная таблица показывает, как происходит ежегодное истощение почвы элементами питания при выращивании основных сельскохозяйственных культур при их средней урожайности. При повышении урожайности потери азота, фосфора, калия пропорционально возрастают. Таким образом, поддерживать исходное плодородие почвы можно путем внесения минеральных удобрений в дозах: N 90-250, P 30-90 и K 50-400 кг/га в зависимости от выращиваемых культур.

Однако среди сельхозпроизводителей часто бытует мнение, что плодородие почвы полностью восстанавливается за счет естественных процессов мобилизации питательных веществ, перехода недоступных форм элементов питания в доступные, минерализации гумуса и т.д.

И действительно, переход труднорастворимых соединений в усвояемую форму постоянно происходят в почве под влиянием биологических, физико-химических и химических процессов.

В первую очередь, за счет минерализации гумуса почвы в усвояемую для растений минеральную форму переходят азот, фосфор и сера. Ежегодно в пахотном слое дерново-подзолистых почв минерализуется 0,6-0,7 тонн гумуса, а в черноземах – 1 тонна на 1 гектар с образованием 30-35 кг/га и 50 кг/га доступного растениям минерального азота, соответственно. При среднем содержании азота в гумусе около 5% на каждую единицу доступного растениям азота должно минерализоваться двадцатикратное количество гумуса. Гуминовые, фульвокислоты и углекислота, содержащиеся в гумусе, оказывают растворяющее действие на труднорастворимые минеральные соединения фосфора, кальция, калия, магния. В результате эти элементы тоже переходят в доступную для растений форму, но в гораздо меньшем количестве.

Наиболее интенсивно гумус разлагается в чистых парах, где в почве может накапливаться до 100-120 кг азота на 1 гектар. Интенсивная минерализация и дефицит элементов питания пашни с годами вызывает истощение гумуса. За последние сто лет черноземы Воронежской и Тамбовской областей потеряли до 30% гумуса. Аналогичная картина наблюдается на черноземах Волгоградской области и других регионов. Значительны его потери и на других типах почв. Таким образом, отсутствие агротехнических приемов внесения минеральных удобрений ведет к истощению естественного плодородия почв и к снижению урожайности выращиваемых культур за счет дефицита питания.

Кроме всего прочего, ежегодно в почве происходят и обратные процессы связывания и иммобилизации элементов питания почвы в их недоступные для растений формы. Исследованиями БелНИИПА установлено, что из 1 гектара дерново-подзолистых почв разного гранулометрического соста­ва может вымываться от 8 до 15 кг калия, на торфяных – до 10 кг. От эрозии, в зависимости от степени эродированности почв, теряется от 5 до 20 кг калия в расчете на 1 гектар.

Небольшое количество калия поступает в почву с атмосферными осадками (до 7 кг на гектар). Однако ни этот калий, ни поступающий с органическими удобрениями не может компенсировать вынос его с урожа­ем и потери из почвы. Поэтому для повышения плодородия почв, получения высоких урожаев культур, особенно требова­тельных к этому элементу питания, важную роль играют минеральные калийные удобрения.

Приведенные фактические данные о поступлении и отчуждении с урожаем доступных для питания растений соединений калия подтверждают необходимость увеличения доз вносимых калийных удобрений при выращивании основных сельскохозяйственных культур в Центральном черноземном регионе.

Потребность некоторых областей Центрального черноземного региона в калийных удобрениях представлена в таблице 3.

Таблица 3. Потребности калийных удобрений в Тамбовской, Липецкой и Орловской областях (по материалам Единой межведомственной информационно-статистическая системы 2015 г.).

Е.Н.Сироткин,
кандидат сельскохозяйственных наук;

Е.Ю. Эктова,
преподаватель ОГБПОУ «Ряжский технологический техникум»

Источник

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 % (NH4)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.

1) Органические и минеральные удобрения – основная.

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

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.

Источник