Его роль несколько другая и, может быть, более сложная. Она сводится к управлению процессами строительства, передвижения элементов питания и пластических веществ как по растению, так и из почвы в корень. А это ведь самая важная функция. Вовремя подать пищу и в нужное место — это то, с чего начинается процесс оптимального питания и роста растения.
Калий в растении. Калий принадлежит к элементам, безусловно, необходимым животным, растениям и микроорганизмам. Большая часть его (не менее 4/5 общего содержания) в растении находится в клеточном соке и легко извлекается водой; меньшая — адсорбирована коллоидами и незначительная (менее 1%) — поглощена митохондриями в протоплазме. Сохраняя легкую подвижность, калий все же более сильно удерживается днем в освещенном солнцем растении и сильно выделяется обратно в почву через корни ночью, а следующим днем вновь поглощается, накапливается и полностью восстанавливаются все ночные потери. На границах клеточных мембран, между корнем и почвенным раствором работают своеобразные «калийные насосы», когда вместо выделившегося калия поступают из почвы на корень другие элементы питания.
Дождь также вымывает заметное количество этого элемента из листьев и стеблей, после дождливой погоды потребность в калии у растений сильно возрастает.
Калий в растении распределен неравномерно: его больше в тех органах и тканях, где интенсивно идут обменные процессы и деление клеток (это меристема, молодые побеги, почки и пр.). Много калия в пыльце, в золе, в которой его содержится до 35%, в то время как вместе взятых кальция, магния, серы и фосфора там лишь около 25%.
Существенную роль в жизни растений играют радиоактивные свойства калия. В живой и неживой природе он находится в виде постоянной смеси трех изотопов: 39К(93,08%), 40К(0,011%) и 41К(6,91%), где 40К — это радиоактивный изотоп с периодом полураспада 1,3×109 лет. Радиоактивные лучи калия существенно повышают энергетический баланс растения, а у лягушки, например, они стимулируют сокращения сердца.
В листьях картофеля содержание калия в среднем равно 1,5%, в стеблях его — 1,89%, в корнях — 0,14%. Более 96% калия (К2О — содержание калия в растениях, почве и удобрениях принято выражать в пересчете на его окись) содержится в клубнях, что придает картофелю лекарственные свойства. Поэтому сок картофеля и его отвары используют для лечения многих заболеваний человека.
Значение калия в жизни растений многообразно. Он способствует нормальному течению фотосинтеза, усиливая отток углеводов из пластинки листа в другие органы, например в плоды, а также синтезу и накоплению в растениях витаминов — рибофлавина, тиамина. Калий хотя и не входит в ферменты, но активирует работу многих из них (киназы пировиноградной кислоты, энзимы, усиливающие образование пептидных связей, а, следовательно, и синтез белков из аминокислот). Этот элемент увеличивает гидрофильность (оводненность) коллоидов протоплазмы, благодаря чему растения легче переносят кратковременные засухи. При хорошем калийном питании растения лучше переносят заморозки и низкие температуры зимой, а дефицит калия сильно задерживает синтез белков и образование сахаров.
Предполагают, что соли калия служат проводниками биотоков (подобно нервной системе), передающих реакции раздражения от органа к органу в растительном организме.
При недостатке калия затягивается развитие культур и их созревание. В условиях хорошего калийного питания повышается содержание сахара в плодах и овощах, крахмала в картофеле, увеличивается осмотическое давление клеточного сока, а, следовательно, и зимостойкость культур. Значение обеспеченности растений калием усиливается при хорошем аммиачном питании, при этом больше образуется белков, лучше усваивается азот. При калийном голодании понижается урожай и его качество, а также устойчивость к возбудителям грибных болезней в период роста растений и во время хранения продукции.
На 1 центнер товарной продукции (с соответствующим ему количеством нетоварной) сахарной свеклой расходуется 0,55-0,75 кг калия, картофелем — 0,67-0,92, горохом около 3,5, капустой — 4 кг. Для создания урожая практически все растения и микробы потребляют значительно больше калия, чем фосфора. Поэтому для восстановления плодородных запасов калия в почвах и повышения урожайности нужно вносить калийные удобрения от 8 до 30 г/м2 действующего вещества.
Внешние признаки калийного голодания проявляются в побурении краев листьев (они как бы становятся обожженными — «краевой ожог») и появлении на них ржавых крапинок; эти признаки обнаруживаются у растений, когда содержание в них калия понижается в 3-5 раз против нормального.
Динамика поступления калия в растения следующая (нарастающим итогом): в июне 20, в июле 80, в августе 98, в сентябре 100%. Максимум приходится на июль, в течение месяца растение выносит из почвы 60% необходимого ему калия, поэтому очень важно вносить калийные удобрения весной под перекопку почвы, чтобы правильно обеспечить потребности растения.
Количество калия в растениях относительно уменьшается с их возрастом. Убыль калия с возрастом связана также и с вымыванием его дождями из листьев. Способность калия удерживаться в надземной части от выщелачивания дождями и в корнях от перехода во внешний раствор зависит от обеспеченности растения азотом. С азотом и на свету идет более интенсивный рост, образуются более сильные лабильные связи этого элемента с некоторыми органическими соединениями. Однако в темноте такие связи перестают функционировать, и калий легко переходит из корней в почву.
Различные сельскохозяйственные культуры потребляют неодинаковое количество калия. Сравнительно много этого элемента требуют плодово-ягодные насаждения, сахарная свекла, капуста, корнеплоды, картофель, подсолнечник, зернобобовые, кукуруза, поэтому эти растения называют калиелюбивыми. Меньше калия содержится в урожаях ржи, пшеницы, овса и ячменя.
С кормом животным и соломой, идущей на подстилку, значительные количества этого питательного вещества попадает в навоз, где он сосредоточен в жидкой фракции. Поэтому правильное хранение навоза (без потери навозной жижи) и его рациональное применение имеют большое значение для обеспечения потребности сельскохозяйственных растений в калии. Однако одного навоза мало. Важная роль принадлежит промышленным минеральным калийным удобрениям, позволяющим получать высококачественную овощную и плодово-ягодную продукцию.
Калий в почве. Общее содержание калия в почве почти всегда выше, чем фосфора и азота вместе взятых. Больше всего калия в тяжелых почвах, так как он входит в состав глинистых минералов. В глинистых и суглинистых почвах общее количество К2О нередко достигает 2%, а иногда доходит и до 3%. Меньше калия в песчаных, супесчаных и особенно в торфяных почвах. Большая часть калия в почвах находится в нерастворимой и малоусвояемой для растений форме. Обеспеченность растений этим элементом на разных почвах определяется не столько общим содержанием его в почве, сколько легкорастворимыми его соединениями.
Наиболее доступен растениям калий, адсорбционно связанный на поверхности почвенных коллоидов (обменный калий). Его содержание в дерново-подзолистых супесчаных почвах находится в пределах 0,09-0,2 мг-экв., в оподзоленных суглинистых — 0,15-0,40 мг-экв. на 100 г почвы. От валового содержания калия в почве эта форма составляет всего лишь 0,8% (супеси), 1,5% (суглинки). Тем не менее, в питании сельскохозяйственных растений обменный калий играет очень важную роль. Обусловлено это сравнительно легким переходом этого калия в почвенный раствор (водорастворимый калий) при обмене на другие катионы.
Корневые волоски растений легко усваивают обменный калий в обмен в эквивалентном отношении на водородные ионы, постоянно находящиеся на поверхности корневых волосков. Условие такого обмена — тесное сближение между водными пленками коллоидов почвы и корневыми волосками. Водорастворимый калий составляет лишь 1/5-1/10 и даже меньше от количества обменного калия. Например, содержание водорастворимого калия колеблется в пахотном слое дерново-подзолистых почв от 0,04 до 0,09 мг-экв. на 100 г почвы.
Появление водорастворимого калия в почве — следствие ряда процессов: а) гидролиза калийных минералов; б) разрушения минералов корневыми выделениями растений; в) действия на эти минералы азотной кислоты, накапливаемой нитрифицирующими бактериями, и других кислых продуктов жизнедеятельности микроорганизмов; г) вытеснения обменного калия солями, попадающими в почву с удобрениями, и продуктами корневых выделений растений. Главная составная часть корневых выделений — углекислота и ионы водорода. Благодаря корневым выделениям рН вокруг корня понижается до 4 и даже 3,5. Этим может быть объяснено лучшее усвоение растением питательных веществ (в том числе и калия) из труднорастворимых соединений при непосредственном соприкосновении с ними корневой системы.
(Продолжение следует)
Г. Васяев, кандидат сельскохозяйственных наук, главный специалист Северо-Западного научно-методического центра Россельхозакадемии.
