калий форма в которой элемент поглощается растениями
Калий
Подробнее при переходе по ссылке
Агрохимикаты
Содержание:
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.
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:
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.
Калий
Калий – химический элемент, играющий большую роль в жизни растений. По степени необходимости стоит в одном ряду с азотом и фосфором. Распространен в природе достаточно широко. Встречается только в виде соединений. Является действующим веществом сырых калийных солей и концентрированных калийных удобрений. Применяется под все сельскохозяйственные культуры в качестве основного, припосевного удобрения и подкормки.
Содержание:
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. [5]
Калий
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.
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. [2]
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. [1]
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:
Формы калия в почве не постоянны и могут переходить друг в друга. [1]
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.
Сельское хозяйство | UniversityAgro.ru
Агрономия, земледелие, сельское хозяйство
Home » Агрохимия » Калий в жизни растений
Популярные статьи
Приложения для Android
Калий в жизни растений
Калий — химический элемент, наряду с азотом и фосфором является важнейшим элементом питания растений. Попытки заменить его близкими элементами (натрием, литием, рубидием) оказались безуспешными.
Впервые предположение о необходимости калия для растений были высказаны Сосюром в 1804 г. на основании химического анализа золы растений, в которой всегда присутствовал калий. Позже Либих сделал вывод о необходимости использования калийных удобрений. Первые экспериментальные подтверждения о необходимости калия растениям получены Сальм-Горстмаром в 1846 г.
Содержание калия в растительном организме
Калий в растениях сосредоточен главным образом в цитоплазме и вакуолях клеток в ионной форме. Не входит в состав органических соединений, но участвует в фотосинтезе. Примерно 80% калия находится в клеточном соке растений и может легко вымываться водой, например дождями и особенно из старых листьев, остальные 20% удерживаются в обменно-поглощенном состоянии коллоидами цитоплазмы. Он усиливает гидратацию коллоидов цитоплазмы, повышая водоудерживающую силу и засухоустойчивость растений. Около 1% необменно поглощается митохондриями.
В дневное время суток, калий, сохраняя подвижность, удерживается в клетках растений. Ночью, когда фотосинтез останавливается, часть калия может выделяться через корневую систему, но при появлении первых лучей Солнца, вновь поглощается растением.
В молодых органах растений содержат в 3-5 раз больше калия, чем в старых: его содержание выше в органах и тканях, где интенсивно протекают процессы обмена веществ и деления клеток. Поэтому калий также называют элементом молодости. Калий в больших количествах содержится в пыльце растений. Так, в золе пыльцы кукурузы содержится до 35,5% калия, тогда как на кальций, магний, серу и фосфор приходится в сумме 24,7%. Подвижность калия обусловливает его реутилизацию за счет перемещения из старых листьев в молодые. Поэтому его распределение в растениях характеризуется базипептальным градиентом концентрации, то есть его содержание в листьях и стебле в пересчете на единицу сухого вещества увеличивается снизу в верх.
В клеточном соке содержание калия значительно выше, чем других катионов, и в 100-1000 раз превышает концентрацию в почвенном растворе.
В отличие от азота и фосфора калий концентрируется в вегетативных органах, а не в репродуктивных. Так, в соломе злаков калия в 2 раза больше, а в стеблях кукурузы — в 5 раз, чем в зерне. Поэтому вынос калия с нетоварной частью урожая, обычно больше, чем с товарной, за исключением зернобобовых растений.
Содержание калия в растениях может меняться в зависимости от климатических условий, применяемой агротехники, плодородия почв.
В зерне зерновых культур содержится 15% от всего количества калия в урожае, в соломе — 85%. В клубнях картофеля — до 95%, в ботве — до 5% от общего выноса.
Таблица. Среднее содержание K2O в урожае некоторых сельскохозяйственных культур, % на абсолютно сухое вещество (по Петербургскому)
| Культура | Продукция | K2O | Культура | Продукция | K2O |
|---|---|---|---|---|---|
| Озимые зерновые | Зерно | 0,65 | Картофель | Клубни | 2,40 |
| Солома | 1,10 | Ботва | 3,70 | ||
| Яровые зерновые | Зерно | 0,67 | Капуста белокочанная | Кочаны | 4,60 |
| Солома | 1,30 | Морковь | Корнеплоды | 3,20 | |
| Кукуруза | Зерно | 0,43 | Огурец | Плоды | 5,65 |
| Стебли | 1,93 | Томат | Плоды | 5,60 | |
| Горох | Зерно | 1,46 | Лен | Солома | 1,10 |
| Солома | 0,60 | Хлопчатник | Волокно | 1,00 | |
| Сахарная свекла | Корнеплоды | 1,00 | Клевер луговой | Сено | 1,80 |
| Ботва | 3,00 | Люцерна | Сено | 1,80 | |
| Кормовая свекла | Корнеплоды | 3,50 | Вика | Сено | 1,20 |
| Ботва | 2,63 | Тимофеевка | Сено | 2,42 |
Значение калия
Калий регулирует фотосинтез, увеличивает отток углеводов из пластинки листа в другие органы, участвует в синтезе сахаров и высокомолекулярных углеводов — крахмала, целлюлозы, пектиновых веществ, ксиланов.
Калий способствует накоплению моносахаридов в плодовых и овощных культурах, сахарозы в корнеплодах, крахмала в картофеле, утолщает стенки клеток соломины злаковых культур, повышает устойчивость к полеганию, у льна и конопли улучшает качество волокна.
Благодаря накоплению углеводов в клетках растений, калий усиливает осмотическое давление клеточного сока, тем самым повышая холодоустойчивость и морозостойкость растений.
Таблица. Влияние калия на содержание редуцирующих сахаров, сахарозы и крахмала в листьях и черешках томата, % (по Багаеву)
| Показатель | Листья | Черешки | ||
|---|---|---|---|---|
| с калием | без калия | с калием | без калия | |
| Редуцирующие сахара | 2,34 | 2,01 | 1,56 | 1,00 |
| Сахароза | 1,20 | 0,35 | 0,00 | 0,00 |
| Крахмал и декстрины | 2,48 | 1,00 | 4,22 | 0,96 |
Накопление калия в хлоропластах и митохондриях способствует стабилизации их структуру и образованию АТФ. Он увеличивает гидрофильность коллоидов протоплазмы, при этом уменьшается транспирация, что способствует растениям лучше переносить кратковременные засухи.
Калий участвует в синтезе и обмене белков. При его недостатке синтез снижается с одновременным распадом старых молекул белков. В растениях накапливаются аминокислоты. Оптимизированное калийное питание приводит к повышению доли белка в растениях пшеницы. Усиливается синтез аспарагина и глютамина. Положительное действие калия на синтез белков связано с его влиянием на накопление и трансформацию углеводов (углеводы в процессе дыхания образуют кетокислоты, из которых синтезируются аминокислоты), а также с усилением ферментативной активности синтеза белка.
Калий катализирует синтез витаминов тиамина и рибофлавина, регулирует функционирование замыкающих клеток устьиц листьев.
Калий поглощается растениями в виде катиона и в этой форме остается в клетках и является основным противоионом отрицательно заряженных анионов клетки. Калий создает разность электрических потенциалов между клеткой и средой.
Участвуя в важнейших биохимических процессах, калий повышает устойчивость к различным заболеваниям в течение вегетации и в послеуборочный период, улучшает лежкость плодов и овощей.
Критический период в потреблении калия растениями приходится на первые 15 дней после появления всходов. Период максимального потребления, чаще всего, совпадает с периодом интенсивного прироста биологической массы. У некоторых культур, например, льна, поступление калия останавливается к фазе полного цветения или к цветению — началу молочной спелости, как у зерновых и зернобобовых. У других культур поступление более растянуто и происходит в течение всего вегетационного периода, как у картофеля, сахарной свеклы, капусты.
В районах, в которых действие калийных удобрений наиболее эффективно, их применение обеспечивает на каждый килограмм внесенного калия удобрений прибавку урожая: 2-3 кг зерна, 20-33 кг картофеля, 35-40 кг сахарной свеклы, 1-1,5 кг льноволокна, 20-33 кг сена сеяных трав и 8-18 кг сена луговых трав.
Роль калия в жизни растений
Вы здесь
Калий наряду с азотом и фосфором относятся к главным элементам питания растений. Функция калия в растениях, как и других необходимых для них элементов, строго специфична. В растениях калий находится в ионной форме. Калий содержится в основном в цитоплазме и вакуолях клеток. Около 80% калия находится в клеточном соке и может легко вымываться водой, особенно из старых листьев.
В дневное время суток, когда в растениях активно протекают все биохимические процессы, калий, удерживается в клетках освещенного растения. Ночью, когда процессы фотосинтеза прекращаются, часть калия может выделяться через корни, чтобы потом, с появлением первого солнечного луча, вновь поглощается растением.
Молодые органы растений содержать калия в 3-5 раз больше, чем старые, его больше в тех органах и тканях, где интенсивно идут процессы обмена веществ и деления клеток Легкая подвижность калия в растениях обуславливает его реутилизацию путем перемещения из старых листьев в молодые.
Физиологические функции калия весьма разнообразны. Установлено, что он стимулирует нормальное течение фотосинтеза, усиливает отток углеводов от пластинок листа в другие органы, а также синтез сахаров
Калий усиливает накопление моносахаров в плодовых и овощных культурах, повышает содержание сахаров в корнеплодах, крахмала в картофеле, утолщает стенки клеток соломины злаковых культур и повышает устойчивость хлебов к полеганию, а у льна и конопли улучшает качество волокна.
Способствуя накоплению углеводов в клетках растений, калий увеличивает осмотическое давление клеточного сока и тем самым повышает холодоустойчивость и морозостойкость растений.
Калий поглощается растениями в виде катионов и, очевидно, в такой форме остается в клетках, активизируя важнейшие биохимические процессы в клетках растения, калий повышает их устойчивость к различным заболеваниям, как в течение вегетации, так и в послеуборочный период, значительно улучшает лежкость плодов и овощей.
Критический период в потреблении калия растениями приходится на первые 15 дней после всходов. Период максимального потребления совпадает с периодом интенсивного прироста биологической массы.
В отличие от азота и фосфора, калия больше в вегетативных органах растений, чем в репродуктивных. Например, в соломе большинства злаков калия больше почти в два раза, а в стеблях кукурузы – в 5 раз, чем в зерне. Поэтому вынос К2О с нетоварной частью урожая, как правило, выше, чем с товарной (за исключением зернобобовых)
Недостаток калия вызывает множество нарушений обмена веществ у растений, ослабляется деятельность ряда ферментов, нарушается углеводный и белковый обмен, повышается затраты углеводов на дыхание. В итоге продуктивность растений падает, качество продукции снижается.
Внешне калийное голодание проявляется в первую очередь на листьях нижнего яруса, они преждевременно желтеют, начиная с краев, в дальнейшем края буреют, а затем отмирают и разрушаются, вследствие чего они выглядят, как обожженные, это явление получило название «краевой ожог». Чрезмерное калийное питание растений также негативно отражается на их росте и развитии. Проявляется оно в возникновении между жилками листьев бледных мозаичных пятен, которые со временем буреют, а затем листья опадают.
Таким образом, регулируя уровень калийного питания растений, можно в значительной мере влиять на их продуктивность и качество получаемой продукции.
Калий форма в которой элемент поглощается растениями
Калий принадлежит к элементам, безусловно, необходимым для растений. Большая его часть в растении находится в клеточном соке и извлекается водой, меньшая – адсорбирована коллоидами и очень незначительная часть, менее 1 %, необменно удерживается митохондриями в протоплазме. Сохраняя легкую подвижность, калий все же удерживается в освещенном растении, но частично выделяется через корни ночью и вновь поглощается днем. Дождь вымывает заметное количество этого элемента из старых листьев. В растении калий распределен неравномерно: его больше в тех органах и тканях, где интенсивно идут обмен веществ и деление клеток, много калия в пыльце.
Значение калия в жизни растений велико: он способствует нормальному течению фотосинтеза, усиливая отток углеводов из пластинки листа в другие органы. Калий, хотя и не входит в состав ферментов, но активизирует работу многих из них. Этот элемент увеличивает оводненность коллоидов протоплазмы благодаря более сильной способности растения под его влиянием удерживать воду, оно легче переносит кратковременные засухи, чем при недостатке калия.
При более интенсивном накоплении углеводов в растениях в условиях хорошего калийного питания повышается содержание сахара, повышается осмотическое давление клеточного сока, а, следовательно, и зимостойкость культур. Применение калийных удобрений также приводит к увеличению накопления сахаров в корнеплодах свеклы и других культур, крахмала – в клубнях картофеля.
К другим важным физиологическим функциям относится влияние калия на образование и превращение белковых молекул и синтез аминокислот. При недостатке калия замедляется заключительный этап синтеза белка и ускоряется распад белковых молекул. Повышение уровня калийного питания способствует интенсивному поступлению азота в растение и накоплению в нем органических азотистых соединений. Влияние калия на фосфорный обмен проявляется раньше, чем на белковый.
При недостатке калия замедляется образование макроэргических соединений (процесс накопления и передачи энергии) и снижается содержание фосфора в нуклеотидах, но происходит накопление последнего в неорганической форме. Поэтому при остром недостатке калия в питании урожай сельскохозяйственных растений резко снижается. Растения потребляют калия больше, чем фосфора, но не все одинаково относятся к его недостатку в питательном растворе. Значение обеспеченности растений калием усиливается при их аммиачном питании – больше образуется белков, лучше усваивается азот.
При хорошей обеспеченности этим элементом изменяется анатомическое строение растений. Из-за большого содержания калия в сене сеяных и луговых трав, используемом на корм животным, значительное его количество попадает в навоз. Поэтому правильное хранение навоза и навозной жижи имеет большое значение для обеспечения потребности сельскохозяйственных растений в калии.
Наиболее доступен растениям калий илистой фракции, в которой он содержится преимущественно в обменном состоянии. В почве наряду с постоянным переходом калия из труднорастворимой в водорастворимую и обменную формы происходит и закрепление калия в необменном состоянии. Это явление называется фиксацией калия почвой. Для устранения необменного поглощения калия почвой рекомендуют вносить калийные удобрения на достаточную глубину, чтобы исключить влияние пересыхания в верхней части пахотного слоя.
Между обменным и необменным калием в почве существует некоторое равновесие, которое устанавливается очень медленно. Во влажные годы растения лучше используют калий почвы, а в сухие – калий удобрений.
Все сельскохозяйственные культуры очень нуждаются в калийных удобрениях на торфянистых, песчаных и супесчаных почвах. Высокоэффективны эти удобрения также на поймах, дерново-подзолистых серых лесных почвах, красноземах и на северных черноземах лесостепи. На перечисленных типах почв калийные удобрения применяют в сочетании с азотными и фосфорными. Лишь торфяники, поймы и луга иногда получают только калийные удобрения.
Черноземы мощные, обыкновенные и южные лучше других почв обеспечивают растения калием. Поэтому в степной зоне калийные удобрения вместе с фосфорными или азотно-фосфорными вносят под культуры, потребляющие много калия. Зерновые, бобовые и травы, возделываемые без навоза, также должны получать калий.
В зоне сухих степей и на сероземах калийные удобрения применяют только при орошении. Все промышленные калийные удобрения легко растворимы в воде, быстро взаимодействуют с почвой и сильно адсорбируются ее коллоидами. Этим предотвращается заметное передвижение калия в почве и его вымывание из нее. Значительное влияние на передвижение калия оказывает и реакция почвы. Калий адсорбируется слабее на кислых почвах, почвы со щелочной реакцией не только задерживают калий, но и фиксируют его, закрепляют в необменной форме. Вступая в поглощающий комплекс почвы, калий вытесняет в раствор эквивалентное количество других катионов, в первую очередь кальция. В кислых почвах в обмен на ионы калия почвенный раствор обогащается ионами водорода, алюминия и марганца, неблагоприятно действующими на растения. Поэтому на кислых почвах систематическое внесение калийных солей должно сочетаться с внесением извести.
Условия внешней среды, в которых существуют растения, часто меняются и могут вызывать дисбаланс их внутренней среды. Однако для протекания метаболических процессов необходимо поддерживать относительно постоянными клеточный объем, осмотическое давление, трансмембранный потенциал, равновесие зарядов, катионно-анионный баланс, рН – все то, что составляет гомеостаз (постоянство среды) клеток и тканей. В поддержании гомеостаза исключительная роль принадлежит калию.
Неизвестно ни одного органического соединения, куда К+ входил бы как составляющий элемент, но в ионной форме он присутствует во всех органах, тканях и структурах клетки в концентрациях, превышающих концентрацию других ионов. Свойство нетоксичности высокой концентрации К+ является определяющим в выполнении его функций, но еще не получило своего объяснения. Накопление К+ в растении зависит от его концентрации в среде, но в надземных органах его содержание выше, чем в корнях.