Калийные удобрения

источник: Агрохимия. - 2-е изд., перераб. и доп. под ред. Смирнов П.М., Муравин Э.А.

Значение калия для растений и содержание его в почве

Калий является одним из основных наряду с азотом и фосфором необходимых элементов минерального питания. В отличие от азота и фосфора он не входит в состав органических соединений в растении, а находится в клетках растения в ионной форме в виде растворимых солей в клеточном соке и частично в виде непрочных адсорбционных комплексов с коллоидами цитоплазмы.

Калия значительно больше в молодых жизнедеятельных частях и органах растения, чем в старых. При недостатке калия в питательной среде происходит отток его из более старых органов и тканей в молодые растущие органы, где он подвергается повторному использованию (реутилизации).

Физиологические функции калия в растительном организме разнообразны. Он оказывает положительное влияние на физическое состояние коллоидов цитоплазмы, повышает их оводненность, набухаемость и вязкость, что имеет большое значение для нормального обмена веществ в клетках, а также для повышения устойчивости растений к засухе. При недостатке калия и усилении транспирации растения быстрее теряют тургор и вянут.

Калий положительно влияет на интенсивность фотосинтеза, окислительных процессов и образование органических кислот в растении, он участвует в углеводном и азотном обмене. При недостатке калия в растении тормозится синтез белка, в результате нарушается весь азотный обмен.

Недостаток калия особенно сильно проявляется при питании растений аммонийным азотом. Внесение высоких норм аммонийного азота при недостатке калия приводит к накоплению в растениях большого количества непереработанного аммиака, оказывающего вредное действие на растение. При внесении калийных удобрений аммонийный азот быстрее используется для синтеза аминокислот и вредное действие его избытка устраняется. При недостатке калия задерживается превращение простых углеводов (моноз) в более сложные (олиго- и полисахариды).

Калий повышает активность ферментов, участвующих в углеводном обмене, в частности сахаразы и амилазы. Этим объясняется положительное влияние калийных удобрений на накопление крахмала в клубнях картофеля, сахара в сахарной свекле и других корнеплодах. Под влиянием калия повышается морозоустойчивость растений, что связано с большим содержанием сахаров и увеличением осмотического давления в клетках.

При достаточном калийном питании повышается устойчивость растений к различным заболеваниям, например у зерновых хлебов — к мучнистой росе и ржавчине, у овощных культур, картофеля и корнеплодов — к возбудителям гнилей. Калий способствует развитию механических элементов, сосудистых пучков и лубяных волокон, поэтому положительно влияет на прочность стеблей и устойчивость растений к полеганию, на выход и качество волокна льна и конопли.

При недостатке калия угнетается развитие репродуктивных органов — задерживается развитие бутонов и зачаточных соцветий, зерно получается щуплым, с пониженной всхожестью.

Явные внешние признаки калийного голодания проявляются у растений при снижении содержания в них калия в 3—5 раз по сравнению с нормальным. Края и кончики листьев, прежде всего нижних, буреют, приобретают обожженный вид (так называемый краевой ожог), на пластинке появляются мелкие ржавые пятна. Калия обычно всегда больше в вегетативных органах, чем в семенах, корнях и клубнях. Относительное содержание калия в листьях подсолнечника, табака, сахарной свеклы и других корнеплодов, картофеля составляет 4—6% на сухую массу, в соломе злаков — 1—1,5, лубяных культур 0,5—1, капусте — до 0,5%. В семенах зерновых калия содержится около 0,5%, клубнях картофеля, корнеплодах — 0,3—0,6%. При средней урожайности растения потребляют из почвы большое количество калия: зерновые — около 60—80 кг с 1 га K2О, а картофель, сахарная свекла, овощные культуры — до 180-400 кг с 1 га. Из всех зольных элементов калий потребляется растениями в наибольшем количестве. Особенно много потребляют калия подсолнечник, гречиха, картофель, свекла, капуста и другие овощные культуры, из зерновых — гречиха. Меньше потребляют калия зерновые культуры — рожь, пшеница, ячмень, овес.

Содержание калия (K2О) в разных почвах колеблется от 0,5 до 3% и зависит от их механического состава. Больше содержится калия в глинистой фракции почвы. Поэтому тяжелые глинистые и суглинистые почвы богаче калием, чем песчаные и супесчаные. Очень бедны калием торфянистые почвы (0,03—0,05%). В большинстве суглинистых почв калия содержится 2—2,5%, т.е. значительно больше, чем азота и фосфора.

Общий запас K2О в пахотном слое почвы 50—75 т на 1 га, но основная часть калия (98—99%) находится в почве в виде соединений, нерастворимых и малодоступных для растений. По степени подвижности и доступности для растений содержащиеся в почве соединения калия можно разделить на следующие основные формы.

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

Калий полевых шпатов малодоступен для растений. Однако под влиянием воды и растворенной в ней углекислоты, изменений температуры среды и деятельности почвенных микроорганизмов происходит постепенное разложение этих минералов с образованием растворимых солей калия. Калий мусковита и биотита более доступен растениям.

2. Калий обменный, поглощенный почвенными коллоидами, составляет 0,8—1,5% общего содержания калия в почве. Ему принадлежит основная роль в питании растений. Хорошая доступность обменного калия для растений обусловлена способностью его 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 все более замедляется, а остающийся калий все прочнее удерживается в поглощенном состоянии.

Содержание обменного калия можег служить показателем степени обеспеченности почвы усвояемым калием. Обыкновенные и мощные черноземы и сероземы богаче обменным калием, чем дерново-подзолистые почвы, особенно песчаные и супесчаные.

3. Водорастворимый калий представлен различными солями, растворенными в почвенной влаге (нитраты, фосфаты, сульфаты, хлориды, карбонаты калия), которые непосредственно усваиваются растениями. Содержание его в почве обычно незначительное (около 1/10 от обменного), так как калий из раствора немедленно переходит в поглощенное состояние и потребляется растениями.

В некоторых почвах водорастворимый калий (а также калий внесенных в почву удобрений) может поглощаться в необменной форме, в результате снижается доступность его для растений. Необменная фиксация калия, как и иона аммония, наиболее сильно выражена в черноземах и сероземах, особенно при их попеременном увлажнении и высушивании.

Круговорот калия в хозяйстве отличается от круговорота азота и фосфора.

У зерновых культур калия содержится больше в соломе, чем в зерне, а у картофеля и свеклы — больше в ботве, чем в клубнях и корнях. Поэтому при более полном использовании растительных отходов в корм и на подстилку скоту большая часть калия с навозом снова возвращается в почву. Рациональное использование навоза имеет очень большое значение в обеспечении растений калием. Для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур, особенно потребляющих большое количество калия, наряду с азотными и фосфорными удобрениями важная роль принадлежит минеральным калийным удобрениям. Наиболее эффективно их применение на почвах легкого механического состава и торфянистых почвах с низким содержанием калия.

В ассортименте выпускаемых в нашей стране калийных удобрений преобладают высококонцентрированные формы — хлористый калий и 40%-ная калийная соль. Сульфат калия производится в ограниченных количествах. Кроме того, выпускаются магнийсодержащие калийные удобрения — калимагнезия и хлоркалий-электролит. Часть калия производится в виде комплексных туков. В качестве калийных удобрений в сельском хозяйстве используются также в ограниченных масштабах сырые калийные соли, цементная пыль и нефелиновые хвосты.

Сырые калийные соли, получаемые размолом природных калийных солей, характеризуются низким содержанием калия и большим количеством примесей, что значительно увеличивает расходы на транспортировку и внесение. Поэтому применять сырые калийные соли целесообразно лишь вблизи месторождений калийных руд. Из сырых калийных солей наиболее распространены сильвинит и каинит. Они содержат большое количество хлора (в сильвините более 4 кг хлора на 1 кг K2O, что также ограничивает их применение. Особенно чувствительны к избытку хлора табак, цитрусовые, виноград, лен, конопля, гречиха, картофель.

Сильвинит — nKCl+mNaCl — содержит не менее 22% КСl и 67-72% NaCl, K2О — не менее 14%. Выпускается в грубом размоле (размер кристаллов 1—5 мм и более). По внешнему виду представляет смесь крупных кристаллов белого, розового, бурого и синего цветов. Обладает незначительной гигроскопичностью, но при хранении во влажном помещении отсыревает, а при подсушивании слеживается.

Сильвинит вносят в основное удобрение с осени под зяблевую вспашку. При этом значительная часть хлора вымывается в нижние слои почвы, а калий поглощается почвой.

Содержание большого количества натрия в сильвините (2,5 кг Na2O на 1 кг К2О) полезно для свеклы, кормовых и столовых корнеплодов, некоторых овощных культур.

Каинит — КСl·MgSO4·3H2O с большой примесью NaCl; содержит не менее 10% К2О, 6—7% MgO, 32—35% Cl и 22—25% Na2O, 15—17% SO4. Получается при размоле каинитовой или каинито-лангбейнитовой породы. Так же, как и сильвинит, применяется в качестве основного удобрения. Благодаря примеси Mg SO4 и NaCl внесение каинита под сахарную свеклу и другие корнеплоды, капусту, клевер дает хорошие результаты, особенно на легких почвах.

Промышленные калийные удобрения

Хлористый калий — KCl — содержит от 40,1 до 45,5%, 30% NaCl, 2—3% MgCl2, 16% Na2O и 0,2% MgO. Получается из сильвинита путем разделения КСl и NaCl, которое основано на различной растворимости этих солей с повышением температуры (метод перекристаллизации). В результате получают мелкокристаллический KCl, который при хранении сильно слеживается. Грануляция продукта улучшает физические свойства удобрения.

Доступен флотационный способ получения хлористого калия из сильвинита, позволяющий улучшить физические свойства удобрения. По методу флотации для отделения в сильвините КСL от NaCl добавляют поверхностно-активные вещества (амины), которые адсорбируются только на поверхности зерен KCl, и при интенсивной продувке кристаллы его всплывают, а кристаллы NaCl — оседают. Флотационный хлористый калий имеет более крупные естественные кристаллы розового цвета. Реагенты, удержанные поверхностью кристаллов КС1, резко уменьшают гигроскопичность и слеживаемость удобрения.

Хлористый калий — основное калийное удобрение. Он содержит в 4—5 раз меньше хлора, чем сильвинит, и может применяться под все культуры и на любых почвах.

40%-ная калийная соль получается механическим смешиванием хлористого калия с тонкоразмолотым сильвинитом или каинитом. По составу и свойствам занимает промежуточное положение между сильвинитом и хлористым калием. Содержание K2O не менее 40%. Содержание хлора и натрия в ней больше, чем в хлористом калии, но меньше, чем в сильвините. Калийная соль наиболее эффективна для сахарной свеклы и кормовых корнеплодов, которые положительно реагируют на натрий и малочувствительны к хлору. Для культур, чувствительных к избытку хлора, она менее пригодна, чем хлористый калий. Вносится калийная соль в качестве основного удобрения с глубокой заделкой под плуг, лучше с осени под зябь.

Сульфат калия (сернокислый калий) — K2SO4 — содержит не менее 46% К2О, влаги не более 2%. По внешнему виду — мелкокристаллическая соль сероватого цвета, растворимая в воде. Получается путем выделения K2SO4 из природных сульфатных калийных солей.

Сульфат калия имеет хорошие физические свойства, негигроскопичен, не слеживается. Может применяться на любых почвах и под все культуры, но особенно пригоден для культур, чувствительных к хлору (табак, виноград, цитрусовые, лен, картофель и др.).

Калимагнезия — K2SO4·MgSO4·6Н2О — содержит 28—30% K2O и 8—10% MgO.

Калимагнезия — хорошее удобрение для культур, чувствительных к хлору и потребляющих наряду с калием много магния (картофель, лен, клевер), особенно на бедных калием и магнием песчаных и супесчаных почвах

Применение калийных удобрений

Все калийные удобрения хорошо растворимы в воде. При внесении в почву они быстро растворяются и вступают во взаимодействие с почвенным поглощающим комплексом:

Калий и другие катионы (Na+, Mg2+), входящие в состав калийных удобрений, поглощаются коллоидной частью почвы, а хлор остается в почвенном растворе и поэтому легко вымывается. В результате перехода калия в поглощенное состояние снижается его подвижность в почве и предотвращается вымывание, за исключением песчаных и супесчаных почв с малой емкостью поглощения. Обменно поглощенный почвой калий удобрения хорошо доступен растениям. Коэффициент использования калия из минеральных удобрений 60—70%.

На почвах среднего и тяжелого механического состава калийные удобрения необходимо вносить с осени под зяблевую вспашку. При этом они размещаются в более влажном слое почвы, где развивается основная масса деятельных корней, и поэтому калий лучше усваивается растениями.

На легких почвах, особенно в районах с большим количеством осадков, где возможно вымывание калия, калийные удобрения целесообразно вносить весной под культиватор.

Все калийные удобрения — физиологические кислые соли, но физиологическая кислотность у них меньше, чем у аммонийных удобрений, и проявляется она в более заметных размерах только при длительном применении их под культуры, потребляющие большое количество калия, — подсолнечник, гречиху, корнеплоды, картофель, овощи. Катионы К+ и Na+ , содержащиеся в калийных удобрениях, поглощаясь почвой, вытесняют из нее эквивалентное количество катионов Са2+, или Н+ и Аl3+, (на кислых почвах). Вытеснение ионов Н+ и Аl3+, из почвы приводит к под-кислению почвенного раствора и увеличению содержания в нем алюминия.

В более резкой форме подкисление наблюдается только при систематическом внесении высоких норм калийных удобрений, особенно низкопроцентных калийных солей, на почвах, не насыщенных основаниями.

Для предотвращения отрицательного влияния калийных удобрений на эти почвы необходимо проводить известкование и внесение содержащих кальций азотных и фосфорных удобрений. На почвах, насыщенных основаниями (черноземах и сероземах), отрицательного действия калийных удобрений на физические свойства и реакцию почвы не наблюдается.

Наиболее эффективны калийные удобрения на легких песчаных и супесчаных, а также на торфянистых и пойменных почвах. На этих бедных калием почвах все сельскохозяйственные культуры сильно отзываются на внесение калийных удобрений. На торфяниках, которые содержат достаточно азота, а часто и фосфора, внесение одних калийных удобрений (без азотных и фосфорных) дает высокий эффект.

Важным условием эффективного применения калийных удобрений является хорошее обеспечение растений азотом и фосфором. На почвах, бедных азотом и фосфором, одни калийные удобрения не дают должного эффекта.

На дерново-подзолистых, суглинистых и глинистых почвах, содержащих значительное количество калия, потребность всех культур в калийных удобрениях проявляется обычно только при одновременном внесении азотных и фосфорных удобрений. На черноземных почвах, еще лучше обеспеченных калием, применение калийных удобрений (обязательно в сочетании с азотными и фосфорными) необходимо только под культуры, потребляющие много калия — сахарную свеклу, кукурузу, подсолнечник, картофель и овощи, а на каштановых почвах и сероземах — только при орошении.

На солонцах, обычно богатых подвижным калием, калийные удобрения эффекта не дают, а внесение их способствует дальнейшему засолению этих почв.

При систематическом применении азотных и фосфорных удобрений эффективность калийных удобрений повышается и потребность в них с годами возрастает. С увеличением применения навоза, содержащего относительно много калия, на всех типах почв потребность в калийных удобрениях, наоборот, уменьшается.