Агрохимикаты
Содержание:
- Физические и химические свойства
- Содержание в природе
- Формы доступности калия в почве
- Содержание калия в различных типах почв
- Осадочные горные породы
- Тяжелые глинистые почвы
- Суглинистые почвы
- Бедные песчаные почвы
- Дерново-подзолистые почвы
- Роль в растении
- Биохимические функции
- Ткани и органеллы растений, содержащие калий
- Элемент молодости
- Физиологические функции
- Недостаток (дефицит) калия в растениях
- Избыток калия
- Содержание калия в различных соединениях
- Калийсодержащие минералы промышленного значения
- Калийные удобрения
- Сырые калийные соли
- Сильвинит
- Каинит
- Концентрированные калийные удобрения
- Хлористый калий, хлорид калия, КО
- 40%-ная калийная соль
- Сульфат калия
- Калимагнезия, сульфат калия-магния (шенит
- Калимаг, калийно-магнезиальный концентрат
- Хлоркалий электролит
- Цементная пыль
- Печная зола
- Свежий навоз на соломенной подстилке
- Способы применения
- Применение калийных удобрений, в зависимости от типа почвы
- Взаимодействие с другими удобрениями
- Способы внесения
- Эффект от применения калийных удобрений
Когда-то зола была весьма ценным химическим продуктом, потому что из нее люди получали первое в мире моющее средство, нагревая ее в воде и получая при этом мылкий раствор, используемый при стирке и в других целях. Такая «особая» зола, образующаяся только при сжигании древесины, камыша, соломы или папоротника, даже имела свое название – поташ, или кали. Она содержала карбонат калия, который и придавал ей ценные свойства.
В нашей стране еще в XIвеке производство поташа было довольно совершенным. Люди использовали уже не обыкновенную золу, а выпаренный раствор, образующийся при ее кипячении. Перед выпариванием его фильтровали для отделения частиц чистого угля и других примесей. В результате формировались ломкие кусочки серого цвета, состоящие из карбоната, сульфата, хлорида калия и соды. Несмотря на свою невзрачность, этот результат химических превращений всегда был в ходу и продавался за немалую цену, так как аналогов ему тогда не существовало.
Долгое время люди не догадывались, что основным компонентом средневекового «мыла» был новый химический элемент. И только в 1807 году Гемфри Дэви, проведя электролиз щелочи КОН, выделил из нее металлический калий. Его отнесли к группе щелочных, или, как их еще называли, «яростных» металлов, отличающихся высокой химической активностью. Позже калий был обнаружен и в составе других веществ, а также послужил основой для получения множества соединений, ныне повсеместно используемых человеком. Например, он является составляющей жидкого мыла, которое не идет ни в какое сравнение со средством, используемым несколько веков назад.
Физические и химические свойства
Калий (Kalium), K – химический элемент главной подгруппы I группы периодической системы Менделеева. Атомный номер – 19. Атомная масса – 39,10.
Калий – типичный щелочной металл серебристо-белого цвета. Он быстро окисляется на воздухе и бурно реагирует с водой, загорается при небольшом нагревании. Реакция с водой сопровождается выделением водорода. Энергично взаимодействует с галогенами, особенно с хлором и фтором.
- Температура плавления – 63,5°C,
- Температура кипения – 771°C,
- Плотность – 0,86 г/см3.
Содержание в природе
Калий принадлежит к распространенным элементам. Металл входит в состав различных минералов и горных пород силикатного типа. В верхних слоях мощных отложений каменной соли иногда содержатся значительные количества калия, преимущественно в виде хлоридов или двойных солей с магнием и натрием. Однако же большие скопления солей калия промышленного значения встречаются редко. В воде многих озер содержится сода.
Калий присутствует почти во всех тканях и органах растений, часто в неодинаковых количествах. В соломе зерновых культур его больше, чем в зерне. В клубнях картофеля – меньше, чем в ботве. Богаты содержанием калия молодые растения, в которых все клетки энергично делятся. Максимальное накопление калия в растении совпадает с периодом цветения.
Формы доступности калия в почве
Запасы калия там гораздо больше, чем запасы азота и фосфора. Содержание валового калия колеблется от 0,5 до 4 % и зависит от гранулометрического состава почв. Чем больше глинистых частиц в почве, тем больше в ней калийных соединений.
По степени подвижности, а значит, и доступности растениям соединения калия подразделяют на:
- Калий почвенного раствора (водорастворимый). Состоит из различных солей. Данная форма легко усваивается растениями, но ее содержание незначительно (1–20 мг/кг почвы) и не может характеризовать обеспеченность растений калийными соединениями.
- Калий поглощенный (обменный). Входит в состав катионов поглощающего почвенного комплекса. Обменный калий легко переходит в раствор почвы. Этим и обусловлена его легкая доступность растениям. Разграничение обменной и водорастворимых форм достаточно условно, поскольку, в зависимости от условий окружающей среды (температуры, влажности и т. д.), содержание водорастворимого калия уменьшается или увеличивается за счет обменного.
- Калий необменный (фиксированный). Не экстрагируется из почвы растворами слабых кислот и нейтральных солей, включает в себя фиксированный природный и искусственно фиксированный калий. Природный фиксированный калий – калий, удерживаемый в решетке глинистых минералов. Искусственно фиксированный калий расположен в межпакетных пространствах кристаллической решетки. Он используется растениями лучше, чем природный фиксированный.
- Калий, входящий в состав безводных силикатов. Находится в составе минералов алюмосиликатов (полевых шпатов и слюд), труднорастворим.
- Калий в составе плазмы микроорганизмов. Практического значения в питании растении почти не имеет в связи с малым количеством.
Формы калия в почве не постоянны и могут переходить друг в друга.
Валовое содержание калия в почве не всегда способно точно характеризовать обеспеченность растений калием, поскольку в почве может содержаться только около 1 % валовых запасов, доступных растениям. В связи с этим, об обеспеченности калием на разных типах почв судят не по общему (валовому) проценту его содержания, а по соотношению между его формами.
Содержание калия в различных типах почв
Валовое содержание калия в почве определяется и характером материнской породы.
Осадочные горные породы
(материнские для многих почв) содержат калия не менее 2,14 % от общей массы.Тяжелые глинистые почвы
содержат до 3 – 4 % калия.Суглинистые почвы
– 2 – 2,5 % калия от общей массы.Бедные песчаные почвы
– 0, 7 – 1 % калия от общей массы.Дерново-подзолистые почвы
содержат до 0,8 – 1,5 % обменного калия от общего содержания калия в почве.| Примерное содержание калия (K2O) в пахотном слое различных почв согласно: | ||||
| Почвы | Порода и преобладающий тип минерала | Валовое содержание калия, % | мг/100г почвы | мг/100г почвы |
| Дерново-подзолистые песчаные и супесчаные | Каолинит | 1,2 | 4 – 9 | 35 – 50 |
| Дерново-подзолистые легкосуглинистые | Монтмориллонит и каолинит | 1,77 | 7 – 12 | 50 – 70 |
| Дерново-подзолистые среднесуглинистые | Монтмориллонит | 2,17 | 15 – 20 | 70 – 130 |
| Дерново-подзолистые тяжелосуглинистые и глинистые | Монтмориллонит | 2,33 | 20 – 25 | 130 – 180 |
| Серые и светло-серые лесные почвы | Лёссовидные суглинки, Гидрослюды, Монтмориллонит | 1,92 | 4 – 10 | 180 – 250 |
| Темно-серые лесные почвы | Лёссовидные суглинки, Гидрослюды, Монтмориллонит | 2,03 | 8 – 15 | 180 – 250 |
| Черноземы оподзоленные и выщелоченные | Лёссовидные суглинки, Гидрослюды и монтмориллонит | 2,23 | 12 – 30 | 200 – 300 |
| Черноземы типичные | Лёссовидные суглинки, Гидрослюды и монтмориллонит | 2,15 | 25 – 35 | 350 – 450 |
| Черноземы обыкновенные и южные | Лёссовидные суглинки, Гидрослюды и монтмориллонит | 2,01 | 40 – 50 | 350 – 450 |
| Каштановые почвы | Лёссовидные суглинки, Гидрослюды | 2,27 | 25 – 40 | 300 – 450 |
| Сероземы | Гидрослюды, Лёссовидные суглинки | 2,29 | 50 – 60 | 300 – 550 |
Роль в растении
| Симптомы недостатка калия, согласно данным: | |
| Культура | Симптомы недостатка |
| Общие симптомы | Появление на листьях бурых пятен Образование листьев неправильной формы Краевой ожог листьев Вялость листьев Непрочность и полегание растений Нарушение цветения и плодоношения |
| Картофель | Растения приземистые Куст раскидистый Укороченные междоузлия в верхней части стебля Листья темно-зеленые, куполообразные, морщинистые Между жилками, ближе к краям, появляются коричневые мелкие пятнышки, которые придают листьям бронзовый оттенок Ботва засыхает раньше времени Доля товарных клубней снижается |
| Капуста белокочанная и цветная | Листья волнистые и морщинистые Края нижних листьев светлеют, начиная с верхушки, затем желтеют, становятся бронзовыми, буреют и отмирают Головки мелкие, рыхлые, хранятся плохо |
| Томаты | Молодые листья изогнутые, морщинистые, покрыты мелкими пятнышками, которые придают листьям бронзовый оттенок. Пятнышки на краях листьев образуют сплошную каемку Края листьев буреют Стебли деревянистые, тонкие Плоды мелкие, некрепкие На кожуре и в мякоти плодов темные пятна Созревание плодов неравномерное |
| Свекла | Верхушки нижних листьев бледные Побурение краев межжилочной ткани Неравномерный рост листовой пластинки Морщинистость листьев При сильном голодании – краевой ожог охватывает листья среднего яруса Черешки короткие, сухие, легко ломаются Корнеплоды вянут |
| Морковь | Курчавость молодых листьев Краевой ожог старых листьев Нижние листья бледно-серые, закрученные, с короткими черешками |
| Лук | Верхушки старых листьев – серовато-желтые Изменение окраски распространяется вниз по листьям, и они вянут |
| Огурцы | Листья темно-зеленой окраски На краях листьев – пожелтение в виде каемки. Края листьев бронзовеют и отмирают Бронзовость распространяется внутрь листа между жилками Плоды грушевидной формы с увеличенной вершиной |
| Земляника | Литья сморщиваются Края листьев краснеют, потом отмирают и коричневеют Ягоды плохого качества Ягоды окрашены слабо Ягоды хранятся плохо |
| Малина | Листья скученные Листья желтые или красные Побеги короткие, тонкие |
| Черная смородина | Междоузлия короткие Побеги крепкие, потерявшие упругость Листья сначала красновато-пурпурные, затем появляется каемка, закрученная вниз, коричневой или серо-коричневой окраски Ягоды созревают неравномерно |
| Яблоня | На краях листа каемка отмершей ткани серой, бурой или коричневой окраски Плоды кислые, мелкие, плотные Плоды плохо окрашены Поздний листопад Усыхают отдельные ветви |
Биохимические функции
Ткани и органеллы растений, содержащие калий
Калий необходим абсолютно всем растениям, животным и микроорганизмам на Земле. Попытки заменить этот элемент близкими к нему (литием, натрием, рубидием) потерпели неудачу. Функция калия в тканях и органеллах растений строго специфична.
В растениях калий содержится в ионной форме. Не найдено ни одного органического соединения, в состав которого был бы включен данный элемент. Он поглощается растениями в виде катионов. В такой форме он и остается в клетке, образуя только слабые связи с ее веществами. Именно такой калий выполняет функцию нейтрализации отрицательно заряженных компонентов клетки и создает разность электрических потенциалов между средой и клеткой. Скорее всего, в этом и есть специфичность функционирования данного металла как незаменимого для растений.
Основная масса калия находится в цитоплазме и вакуолях клеток. Установлено, что в пластидах и ядрах клеток калий отсутствует. Почти 80 % калия находится в клеточном соке и легко вымывается водой, особенно из старых листьев.
В клетках растений около 20 % калия удерживается в обменно-поглощенном состоянии коллоидами цитоплазмы и до 1 % его поглощается митохондриями необменно.
Элемент молодости
. Калий называют элементом молодости. Действительно, молодые органы растений содержат калия в 3 – 5 раз больше, чем старые, поскольку его гораздо больше именно в тех клетках, где наиболее интенсивно проходят процессы деления и обмена веществ.Больше всего калия содержит пыльца растений. Например, в золе пыльцы кукурузы его содержится до 35,5 %, тогда как магния, серы, кальция и фосфора вместе только 24,7 %.
Соединения калия отличаются легкой подвижностью в тканях растений, что и обеспечивает его реутилизацию путем перемещения из старых тканей в молодые. В результате этого его содержание в листьях и стеблях возрастает снизу вверх.
Физиологические функции
Калий выполняет в растениях разнообразные физиологические функции:
- Стимулирует течение фотосинтеза.
- Увеличивает отток углеводов из листовой пластинки в другие органы.
- Усиливает синтез сахаров, высокомолекулярных углеводов (целлюлозы, крахмала, пектиновых веществ и пр.).
- Способствует усилению накопления моносахаров в плодовых и овощных культурах.
- Способствует накоплению углеводов в клетках растений. Это приводит к увеличению осмотического давления клеточного сока, что повышает морозостойкость и холодоустойчивость растений.
- Накапливаясь в хлоропластах и митохондриях, калий способствует стабилизации их структуры и образованию АТФ,
- Увеличивает гидрофильность коллоидов протоплазмы. Это снижает транспирацию и помогает растениям выживать в периоды кратковременной засухи.
- Играет не последнюю роль в синтезе белков. Недостаток калия приводит к резкому снижению синтеза новых белковых молекул и распаду старых. Положительное влияние калия на синтез белков объясняется его влиянием на трансформацию и накопление углеводов, а также на деятельность ферментов, участвующих в синтезе белка.
Недостаток (дефицит) калия в растениях
Калиелюбивыми культурами считают сахарную и кормовую свеклу, картофель, овощи, подсолнечник. Они потребляют гораздо больше этого элемента, чем зерновые и зернобобовые культуры, лен и многолетние травы.
Дефицит калия вызывает множественные нарушения обмена веществ у растений: ослабляет деятельность целого ряда ферментов, нарушает белковый и углеводный обмен, повышает затрату углеводов на дыхание.
При этом, репродуктивность растений падает, а качество продукции снижается. При недостатке калия зерновые образуют щуплое зерно, снижается всхожесть и жизнеспособность семян. Ухудшается прочность соломины, что приводит к полеганию хлебов.
Дефицит калия приводит к уменьшению содержания крахмала в картофельных клубнях, сахарозы – в корнеплодах сахарной свеклы, пектина – в ягодах и плодах. Падает урожайность овощных, плодовых и зерновых культур, снижается содержание витаминов. При дефиците калия растения становятся восприимчивы к различным заболеваниям, в том числе, грибковым.
Признаки дефицита калия появляются не только при его низком содержании в почвах, но и при нарушении баланса питательных веществ, избытке азота, повышенной или пониженной влажности почвы, известковании. Резче всего признаки калийного голодания проявляются в сухую и жаркую погоду.
Избыток калия
Избыточное калийное питание приводит к неравномерности созревания культур, их полеганию, снижению сопротивляемости грибковым заболеваниям и неблагоприятным климатическим условиям.
На ранних стадиях при избытке калия наблюдается ослабление роста растений, удлинение междоузлий. Листья приобретают светло-зеленую окраску. На поздних стадиях рост растений замедляется, на листьях появляются пятна, они вянут и опадают.
Содержание калия в различных соединениях
Калийсодержащие минералы промышленного значения
Для производства калийных удобрений используют калийные соли. Добывают их в промышленных месторождениях по всему миру. Однако только небольшая часть из 120 калийсодержащих минералов имеет промышленное значение. К таковым относятся:
- сильвинит – nNaCl + mКС, с содержанием K2O от 15 до 25 %;
- карналлит – КСl • MgCl • 6Н2O – 17 % K2O;
- каинит – КСl • MgSO4 • 3H2O – 19 % K2O;
- шенит – K2SO4 • MgSO4 • 6H2O – 23 % K2O;
- лангбейнит – K2SO4 • 2MgSO4 – 23 % K2O;
- алунит – (К, Na)2SO4 • Al2(SO4)3 • 4Аl(ОН)3 – 23 % K2O;
- полигалит – K2SO4 • MgSO4 • 2CuSO4 • 2Н2O – 16 % K2O;
- нефелин – (К, Na)2O • Аl2O3 • 2SiO2 – 6–7 % K2O.
| Содержание калия (K2O) в удобрениях, согласно данным: | |
| Удобрение | Содержание, % |
| Сырые калийные соли | |
| Сильвинит nКС1 + mNaCl | 12– 15 |
| Каинит КСl•MgSO4•3H2O, примесь NaCl. | 10 |
| Концентрированные калийные удобрения | |
| Хлористый калий, хлорид калия КО | 57 – 60 |
| 40%-ная калийная соль КСl + (mKCl + nNaCl), | 40 |
| Сульфат калия.K2SO4 | 46 – 50 |
| Калимагнезия, сульфат калия-магния (шенит). K2SO4 • MgSO4. | 29 |
| Калимаг, калийно-магнезиальный концентрат. K2SO4 • 2MgSO4. | 18 – 20 |
| Хлоркалий электролит. КСl с примесями NaCl и MgCl2. | 34 – 42 |
| Другие калийные удобрения | |
| Цементная пыль | 10 – 35 |
| Печная зола | 3 – 14 |
| Свежий навоз на соломенной подстилке | 0,5 – 0,67 |
Калийные удобрения
Калийные удобрения разделяют на концентрированные (сернокислый калий, хлористый калий, калийную соль, хлористый калий – электролит, калимагнезию, калийно-магниевый концентрат) и сырые (каинит и сильвинит).
Сырые калийные соли
Получаются после дробления и размола природных калийных солей. Для этой цели используют наиболее концентрированные пласты месторождений. Однако применение сырых калийных солей оправдано только вблизи месторождений калийных руд, поскольку содержание оксида калия в них низкое и одновременно много примесей. В них много хлора, что ограничивает их применение.
Сильвинит
– mКСl + nNaCl. Он содержит 12–15 % K2O и 35–40 % Na2O. Вещество розовато-бурого цвета с включением синих кристаллов. Применяется под натриелюбивые культуры.Каинит
– КСl • MgSO4 • 3H2O с примесью NaCl.В каините содержится 10 % K2O, 6–7 % MgO, 32–35 % Cl, 22–25 % Na2O, 15–17 % SO4. Имеет вид крупных кристаллов розовато-бурого цвета. Влажность – 5 %.Концентрированные калийные удобрения
Хлористый калий, хлорид калия, КО
. Основное калийное удобрение. Его производство занимает 90 % от всего производства калийных удобрений. Химически чистый хлорид содержит 63,1 % K2O. Поставляемый в сельское хозяйство хлорид калия содержит от 57 до 60 % K2O. Мелкокристаллический порошок белого или розового цвета с оттенком серого.40%-ная калийная соль
, КСl + (mKCl + nNaCl). В ней содержится около 40 % K2O, 20 % Na2O и 50 % Cl. Смесь белых, серых, красноватых кристаллов среднего и мелкого размера. Рекомендована к применению для культур, отзывчивых к натрию. К ним относятся сахарная свекла, различные корнеплоды, капуста, томат, злаковые травы, брюква. Для культур, более чувствительных к хлору, она менее пригодна.Сульфат калия
, K2SO4. Высококонцентрированное бесхлорное удобрение. Содержит 46 – 50 % K2O. Имеет вид мелкокристаллического порошка белого цвета с желтым оттенком, влажность – 1,2 %. Обеспечивает прибавки урожая винограда, табака, гречихи и прочих хлорофобных культур. Широко применяется в овощеводстве, в частности, в защищенном грунте. Сера удобрения оказывает положительное влияние на продуктивные бобовые, крестоцветные и другие культуры.Калимагнезия, сульфат калия-магния (шенит
), K2SO4 • MgSO4. Содержит 29 % K2O и 9 % MgO. Имеет вид белого сильнопылящего порошка с розоватым или сероватым оттенком, а также содержит серовато-розовые гранулы. Используется под культуры, восприимчивые к хлору, и в почвах легкого состава.Калимаг, калийно-магнезиальный концентрат
. K2SO4 • 2MgSO4. Содержит 18–20 % K2O и 8–9 % MgO. Гранулы серого цвета. По эффективности сравнивается с калимагнезией.Хлоркалий электролит
. КСl с примесями NaCl и MgCl2. Побочный продукт производства магния из карлинита. Содержит 34–42 % K2O, по 5 % MgO и Na2O и до 50 % Cl. Это сильнопылящий порошок мелкокристаллического состава с желтым оттенком.Цементная пыль
. Бесхлорное калийное удобрение. Отход производства цемента. Содержит от 10 – 15 до 35 % K2O. В этом удобрении калий содержится также в виде карбонатов, сульфатов, бикарбонатов и в небольшом количестве – силикатов. Присутствуют гипс, оксид кальция, полуторные оксиды и некоторые микроэлементы.Применяется как основное удобрение, прежде всего, на кислых почвах, а также под хлорофобные растения.
Печная зола
. Это удобрение относится к местным калийно-фосфорно-известковым. Калий содержится в нем в виде поташа (К2СO3). Содержание K2O колеблется, в зависимости от источника топлива. В золе лиственных пород – 10–14 % K2O, 7 % P2O5, 36 % СаО, в золе хвойных пород – 3–7 % K2O, 2,0–2,5 % P2O5 и 25–30 % СаО. Установлено, что более молодые деревья дают золу, более богатую содержанием питательных элементов.Свежий навоз на соломенной подстилке
, в зависимости от вида, содержит от 0,5 до 0,67 % K2O в составе.Способы применения
Применение калийных удобрений, в зависимости от типа почвы
Применение калийных удобрений приносит максимальный эффект на песчаных, супесчаных, дерново-подзолистых, торфяно-болотных и пойменных почвах, а также на красноземах.
Положительно калийные удобрения влияют на урожай в зонах достаточного увлажнения суглинистых дерново-подзолистых, серых лесных почв, выщелоченных и оподзоленных черноземов при средней и низкой обеспеченности калием.
Степные и сухостепные почвы обычно хорошо снабжены калийными соединениями. Кроме того, условия влагообеспечения здесь изменчивы. Из-за этого на черноземах (южных, типичных, обыкновенных), каштановых почвах, сероземах действие калийных удобрений либо совсем слабое, либо не проявляется. Применение в данном случае калийных удобрений рентабельно только под калиелюбивые культуры (подсолнечник, сахарную свеклу, овощные), а также при орошении на сероземах и каштановых почвах.
На солонцах, как правило, богатых калием, данные удобрения не применяют, поскольку они усиливают солонцеватость данных почв и не приносят ожидаемого эффекта.
Взаимодействие с другими удобрениями
Применение навоза, а он сам по себе является хорошим источником калия, обычно снижает действие калийных удобрений.
Максимальная эффективность от применения калийных удобрений достигается при условии их оптимального соотношения с азотными и фосфорными. Одностороннее применение калийных удобрений возможно на осушенных торфяниках и торфяно-болотных типах почв, которые обеспечены другими элементами питания.
Способы внесения
Калийные удобрения вносят как основное, припосевное удобрение и подкормки. Основное удобрение вносится тремя способами: вразброс, локально, а на почвах связного гранулометрического состава в запас на 2 – 3 года.
Эффект от применения калийных удобрений
Калийные удобрения активизируют важнейшие биохимические процессы в тканях и клетках растений, повышают устойчивость культур к различным заболеваниям, как в течение вегетационного периода, так и в послеуборочный период. Значительно улучшают лежкость овощей и плодов. Кроме того, при применении данных удобрений:
- у плодовых культур усиливается накопление моносахаров;
- в корнеплодах повышается содержание сахара;
- в картофеле повышается содержание крахмала;
- у злаковых культур утолщаются клетки стенок соломинок, повышается устойчивость хлебов к полеганию;
- у льна, конопли улучшается качество волокна.
(c) Справочник AgroXXI