Слово «калий» происходит от арабского слова «щелочь», значение которого «растительный пепел (зола)». Фактически первый способ внесения калия характеризовался внесением в почву продукта, получаемого в результате сжигания растений (золы).
Практика использования золы имела большое количество недостатков, самым главным из которых было то, что со временем из-за всё растущего использования золы для удобрений сельскохозяйственных посевов началось повсеместное чрезмерное истребление лесов. По этой причине начался поиск новых источников получения калия в качестве удобрения. Основателем такого производства был немецкий химик Адольф Франк, который в середине 1800-х годов построил первый завод калийных удобрений, заменивший использование золы, таким образом защитив леса, которые больше не уничтожались для получения золы.
Производство и мировое потребление
Элементы, из которых состоят калийные удобрения, взяты из природных запасов Земли. Минеральные соединения калия, содержащиеся в почве, происходят главным образом из материнской породы и органического вещества; а также от ветровых воздействий, от метеорных вод и от поверхностного стока.
В частности, калийные удобрения получают из калийных солей, взятых из месторождений, характеризующихся наличием карналлита (гидратированный хлорид магния и калия), каинита (хлорсульфат калия и магния), сильвита (хлорид калия).
Существует много видов калийных удобрений, которые различаются по ассоциированному аниону, но чаще всего используется хлорид калия. В настоящее время основным мировым производителем калийных удобрений является Канада, за ней следуют Россия, Германия, Израиль и Иордания.
Калийные удобрения
Калий является фундаментальным элементом для роста растений , это макроэлемент, то есть для растения калий требуется в больших количествах в течение всего жизненного цикла. Тип калийного удобрения для виноградника выбирают в зависимости от различных факторов, таких как вид, сорт, фенологическая фаза и тип решаемой проблемы, а также на основе аниона (отрицательно заряженного элемента), связанного с питательным веществом.
Для культур, которые мало чувствительны к хлору, а это бобовые и зерновые, можно использовать хлорид калия, в числе наиболее используемых для высокого титра элемента (60% оксида калия K2O) и низкой стоимости единицы удобрения. Виноград высоко чувствителен к хлору, в виноградарстве рекомендуются использовать сульфат или нитрат калия вместо хлорида калия. В частности, сульфат калия (тройная соль с химической формулой K2SO4) является наиболее распространенным и используемым из всех калийных удобрений. Сульфат калия получают в ходе реакции между серной кислотой и хлоридом калия, содержание оксида калия составляет 50-52%; при процентном содержании хлора менее 3% допускается указание на этикетке сульфата калия пометка «с низким содержанием хлора».
Калиевая селитра (нитрат калия) - это калиевая соль азотной кислоты с химической формулой KNO3; она используется в качестве комплексного бинарного удобрения с учетом содержания как азота (13%), так и калия (46%).
Три различных типа калийных удобрений характеризуются уровнем ниже среднего растворимостью в воде при температуре 20 ° С. В частности, сульфат калия имеет растворимость 110 г/л, нитрат калия - 320 г/л и хлорид калия - 340 г/л.
Плохая растворимость калийных удобрений в воде обусловлена присутствием иона калия (К+). И надо иметь в виду, что проблема недостатка калия в виноградном растении связана не с осадками или орошением, а с химической реакцией, которая происходит в почве между катионами Са 2+ и сульфатными калийными удобрениями.
Симптомы недостатка калия в почве у винограда.
Калий в почве
Калий содержится в почве в трех разных формах, которые отличаются друг от друга в зависимости от доступности для поглощения растениями.
Недоступная форма: если он является составной частью кристаллических решеток первичных минералов почвы. Подавляющее большинство калия, присутствующего в почве, представленного кристаллической и нерастворимой формой иона K+, и не является легкодоступным для растения, так как минералы разлагаются благодаря действию атмосферных агентов (солнце, дождь, ветер, лед). Поэтому необходимы тысячи лет, прежде чем калий преобразуется в доступные формы.
Малодоступная форма: если калий связан в промежуточных слоях глинистых минералов. Эта форма представляет собой запас калия в почве, поскольку она связана с обменным калием. Доступность элемента в этой форме зависит от различных факторов, таких как тип присутствующих растений и количество обменных и растворимых форм, содержащихся в почве.
Доступная форма: калий находится в обменной форме, он легкодоступен, поскольку присутствует на поверхностях катионного обмена; или находится в виде иона, растворенного в циркулирующем почвенном растворе, который растение может непосредственно поглощать.
Количество обменного калия колеблется от 1% до 10% от общего содержания калия в почве. Самое важное, что нужно знать - это информация об отношении и взаимодействий, которые создаются между тремя формами калия, присутствующими в почве. Фактически, с годами часть недоступной фракции постепенно превращается в малодоступную фракцию.
В почве, в зависимости от ее типа и механического состава и, следовательно, от различной катион- обменной способности (CSC) глинистых или песчаных почв, наблюдаются явления равновесия между растворимой и способной к обмену формами содержания калия после сбора урожая и обрезки. Растения способны поглощать калий через корневую систему из почвенного раствора, в частности, через молодые корни.
Если концентрация ионов K+, присутствующих в почвенном растворе, уменьшается до такой степени, что он больше не может быть поглощен, корни могут забирать калий из участков катионного обмена, характеризующими поверхность частиц органического вещества и глины. Это может стать возможным благодаря сочетанию нескольких факторов, а именно температура, влажность и аэрация почвы.
Внутри растения ионы К+ движутся от корней к более молодым листьям через ксилему. Более подробно, калий перемещается из одной клетки в другую через клеточные мембраны посредством специфических в зависимости от транспортируемого иона мембранных белков.
Калий является важным элементом, так как он участвует в определенных физиологических процессах; он поглощается растениями в виде иона К+ и характеризуется высокой подвижностью на клеточном и общем уровне растений.
Калий имеет множество функций:
- способствует поглощению воды из почвы, а также удержанию и транспортировке воды и ассимиляций во флоэму и ксилему;
- повышает осмотическое давление в клетках (например, защитных клетках), в синергии с натрием Na+ и антагонизме с кальцием Ca 2+ и магнием Mg 2+;
- активирует более 60 ферментов, которые действуют как катализаторы химических реакций в меристеме виноградного растения;
- стабилизирует рН клеток;
- способствует растяжению клеток и, следовательно, росту всех органов растений;
- способствует утолщению клеточных стенок, придавая устойчивость тканей против воздействия насекомых и биотических и абиотических заболеваний винограда;
- участвует в синтезе белков, крахмала и АТФ;
- влияет на липидный и углеводный обмен;
- участвует в процессе фотосинтеза хлорофилла;
- увеличивает срок хранения ягод винограда.
Для всех этих физиологических процессов жизненного цикла виноградного растения калий является важным элементом, так как он обеспечивает правильный рост и развитие кустов винограда, а также дает больший размер ягод, их лучшую окраску и большую сохранность гроздей в послеуборочный период.
Чтобы эти функции выполнялись наилучшим образом, целесообразно добавлять калий отдельно от других катионов, которые одинаково важны для растения, таких как Са2+ и Mg2+.
На самом деле, высокие дозы калия снижают усвоение магния и кальция. И наоборот, высокие дозы кальция и магния снижают всасывание калия. По этой причине во избежание дефицита питательных веществ в почве соотношение калий/магний и кальций/калий должно быть сбалансировано. Помимо явлений антагонизма и синергизма, другими факторами, которые могут влиять на поглощение калия, являются температура и дефицит воды.
Недостаток и избыток калия
Калий является одним из основных элементов питания растений, и его недостаток или пониженное поглощение растением влияет на некоторые процессы.
Основными симптомами дефицита калия являются:
- замедленное развитие растений
- неинфекционный хлороз, который затем перерастает в некроз и возникает главным образом на верхушках и краях более старых листьев и между жилками;
- бледный цвет листьев, края которых часто скручиваются вверх,
- высыхание молодых побегов, медленное развитие зеленой массы, измельчание и горошение ягод, которые созревают раньше обычного и подвержены растрескиванию;
- растрескивание ягод;
- размер ягоды меньше нормального, ягоды плохо окрашены и имеют низкое содержание сахаров в соке ягод;
- развитие менее стойких поддерживающих тканей (например, у злаков это приводит к появлению так называемого «колена»).
В целом симптомы дефицита калия чаще можно наблюдать в районах, характеризующихся дождливым климатом, а также на песчаных и очень проницаемых почвах, где явление выщелачивания элементов выражено в большей степени.
Повреждения от избытка калия очень редки и в основном связаны с явлениями антагонизма с другими элементами, такими как магний и иногда марганец, железо и цинк. У винограда высокая концентрация калия может вызвать чрезмерное утолщение кожицы ягод.
Выводы
Калий является фундаментальным макроэлементом для роста виноградного растения, а недостаток или уменьшение внесения калия приводит к снижению продуктивного потенциала винограда, а также снижает качественные и количественные характеристик ягод.
Более подробно о калии, его функции и значении, в частности, для виноделия, читайте здесь: Калий, его функции и значение для виноградного растения.
