Роль калия в жизни растений

Адекватные уровни калия повышают производство и транспортировку углеводов в растении. Серьезный дефицит калия тормозит передачу сахаров внутри растения, приводя к аккумуляции крахмала в нижних листьях. Калий также играет важную роль в повышении устойчивости растений к низким температурам, засолению, засухе и болезням. Поэтому растению необходимо подавать достаточное количество калия для удовлетворения потребностей во всех его частях.

Внесение достаточного количества калия, который поддерживает листву в хорошем состоянии по мере роста растения положительным образом влияет на урожай и на содержание растворимых веществ в плодах (больше сахара) на момент сбора урожая. Более 50% всего потребленного объема калия растением в конечном итоге оказывается в плодах (Таблица 1). Действие, которое оказывает калий на синтез протеинов, усиливает преобразование потребленного нитрата в белки, что способствует эффективному усвоению  применяемых азотных удобрений.

Таблица 1. Аккумуляция питательных элементов в сухом веществе различных частей растения перца в % от выноса элементов.

Части растения

Содержание элементов в % от сухого вещества

N

P K Ca

Mg

Ликвидный урожай

50

60 50 15

25

Завязь плодов

7

9 7 3

5

Всего генеративные части растения

57

69 57 18

30

Листва

25

17 21 60

45

Стебель

13 10 18 17

21

Корни

5 4 4 5

4

Всего вегетативные части растения

43 31 43 82

70

ВСЕГО по растению

100 100 100 100

100

Калий это катион, который вовлечен в поддержание осмотического потенциала растений (клеточный тургор), одним из следствий этого является движения устьиц – отверстий, которые позволяют растениям обмениваться газом и водой с атмосферой. Это позволяет растениям регулировать необходимый водный баланс в условиях стресса, таких как высокое содержание солей и дефицит воды. Действительно, растения с высоким содержанием калия обычно более эффективно используют воду, то есть потребляют сравнительно меньше воды для производства того же количества биомассы, чем растения для которых характерен дефицит калия.

Кроме того калий оказывает влияние на процесс созревания плодов, а именно на синтез пигмента ликопина, который отвечает за красный цвет плодов.

Рисунок 1. Калий усиливает транспорт и хранение продуктов фотосинтеза от листьев к плодам, как показано на рисунке на примере томата.

Калий в почве

Калий, находящийся в почве с точки зрения доступности для растения, можно классифицировать по следующим категориям:

  • Недоступный калий
  • Связанный частичками почвы или медленно доступный калий
  • Обменный калий или готовый к поглощению калий
  • Калий в почвенном растворе

Основа вышеназванной классификации – это его доступность для растений. В зависимости от типа почвы и условий окружающей среды, доступность калия может изменяться.

Недоступный калий – находится в виде кристаллов в глиняных жилках почвы, минералов, слюды, которые являются частями почвенной структуры. Растения не могут потреблять данный вид калия в данной нерастворимой форме. Однако, со временем, данные минералы распадаются, и небольшое количество калия переходит в почвенный раствор.

Связанный частичками почвы калий – данный вид калия медленно высвобождается в течение сезона выращивания. Глиняные минералы почвы имеют тенденцию фиксировать калий. В процессе переувлажнения и пересыхания почвы, калий попадает в ловушку между частичками глины (глиняные минералы имеют слоистую структуру). Как только почва увлажняется, некоторые из ионов калия высвобождаются в почвенный раствор. Медленно высвобождаемый калий обычно не подлежит измерению при проведении стандартного анализа почвы.

Обменный калий – доступный для растения калий, который растение может потреблять сразу. Данная фракция калия находится на поверхности частичек глины и органических веществ в почве. Он находится в равновесии с почвенным раствором и легко высвобождается, когда растения поглощают калий из почвенного раствора. Обменный калий измеряется при проведении большинства анализах почвы.

Калий в почвенном растворе – растворенный калий в почвенном растворе и готовый к абсорбции растением. Это самый маленький резервуар его потребления. Поэтому его анализ в почвенном растворе не дает адекватную картину нахождения данного элемента в почве, доступного для растений.

Фракции калия в почве

Факторы, влияющие на доступность калия в почве.

На доступность калия для растений в почве влияют несколько факторов:

  • Уровень кислорода – кислород необходим для надлежащего функционирования корневой системы, включая поглощение калия.
  • Влажность – чем больше влаги в почве, тем лучше калий усваивается растениями.
  • Обработка почвы – исследование показало, что регулярно обрабатываемая почва позволяет лучше поглощать калий.
  • Температура почвы – 15-27°С являются идеальными условиями активности корневой системы и большинства физиологических процессов в растении. Чем ниже температуры, тем ниже абсорбция.

Все основные катионы: кальций, магний, калий и натрий конкурируют друг с другом за поглощения клетками корней. Поэтому вносить их необходимо в сбалансированных пропорциях. Например, внесение чрезмерных доз извести может привести к формированию дефицита магния, перенасыщение калием также приводит к дефициту магния, либо замещает кальций в растениях, создавая тем самым множество проблем и т.д. Чрезмерный натрий замещает калий, что приводит к ряду проблем для растения. Правильное соотношение калия и магния является пропорция 4 :1.

Рисунок 2: Доступность калия через корни растения в зависимости от рН почвенного раствора

Эффект увеличения доз калия на плоды

Исследования показали, что увеличения нормы содержания калия в период налива и созревания плодов приводит к следующим эффектам:

  • Увеличение количество плодов и их веса
  • Утолщение стенок плодов
  • Улучшение качественных характеристик плодов 

Калий увеличивает сопротивляемость растений к заболеваниям. 

Калий оказывает хорошо известный эффект повышения устойчивости растений к патогенам и снижения воздействия инфекции:

  • Калий снижает эффект бактериоза (пятнистость листьев), вызываемый Pseudomonas lachrymans.
  • У партенокарпических тепличных огурцов за счет применения дополнительных доз калия на 27% – 33% снижается серая плесень плодов, вызываемая Botrytis cinerea.
  • Листовые обработки солями калия помогают контролировать мучнистую росу, вызываемую Sphaerotheca fuliigiena (Фото 2).

Листовые подкормки нитратом калия помогают растению огурца вырабатывать индивидуальную сопротивляемость к заболеванию.

Фото 2 A: Сверху: лист огурца,  инфицированный  мучнистой росой.

Фото 2 B: Лист с соседнего растения, обработанного удобрением с содержанием калия.

    Дефицит калия

Первичные симптомы дефицита калия на листьях проявляется в виде их окрашивания в темно-зеленый или голубоватый цвет. Листья приобретают чуть блестящую поверхность. Между прожилок листа проявляются пятна ярко-зеленого цвета. У больших листьев края начинают закручиваться вниз в тонкие листочки. На них появляются морщины, а верхняя (адаксиальная) поверхность листа становится коричневой, тогда как обратная сторона листа (абаксиальная) имеет россыпь коричневых точек, похожих на симптомы ранней гнили.

Фото 3. Пример дефицита калия на ботве картофеля.

Растения картофеля с дефицитом калия растут медленнее, для них характерна более мелкая листва с неравномерной ребристой поверхностью (Фото 3). Растение приобретает темно-зеленый цвет, чуть позже кромка листа становится бронзовой и желтоватой и данный хлороз распространяется почти на всю поверхность листа.

На землянике первые симптомы дефицита калия проявляются на верхних жилках старых (нижних) листьев. Кончики зубцов краснеют, повреждение постепенно прогрессирует внутрь листа между прожилок до тех пор, пока не затрагивается большая часть листовой пластины.

Фото 4.  Дефицит калия на листьях земляники с усугублением симптомов по мере старения листа.

Фото 5. Типичное проявление дефицита калия на листьях огурца.

Образование коричневых пятен (некрозов) связано с нарушением азотного обмена и образованием в тканях  яда разложения — путресцина. Дефицит калия также влияет на качество плодов. Плоды деформируются, могут плохо окрашиваться,  становятся рыхлыми и безвкусными.

Калий является мобильным элементом в растении и в условиях недостатка движется только к более молодым листьям. Хотя рост растений, испытывающих дефицит калия, не может быть серьезно нарушен, однако урожайность и качество плодов значительно снижаются. Плод не расширяется и не вытягивается в полной мере, а его кончик разбухает, что также может указывать на симптом водного стресса.

Фото 6. Деформация плода из-за набухания кончика.

Решение проблемы
  • В средние или тяжелые почвы, где движение калия затруднено, перед посадкой необходимо внести нитрат калия. Определение необходимой нормы внесения должно основываться на анализе почвы.
  • В песчаных почвах, где калийные удобрения продвигаются быстрее, внесение водорастворимых макроудобрений в почву, как правило, помогают быстрой коррекции дефицита калия.
  • Дефицит калия может быть быстро откорректирован через систему капельного полива (фертигацию).
  • Эффективным методом также можно считать листовые подкормки калиевыми препаратами в течение короткого периода времени.
  • Для культур, выращиваемых на гидропонике, используют питательный раствор, содержащий 150-200 мг/л K. 
Избыток калия

Растения из доступных ему питательных веществ предпочтительно поглощает ионы калия. При чрезмерном внесении калия резко сокращается поглощение, прежде всего магния и кальция. Поэтому на почвах, переудобренных калием, плоды часто страдают от дефицита кальция, а на листьях возникают признаки недостатка магния. Когда калий для растений находится в избытке, в почве затрудняется также и поглощение растением микроэлементов.

Такие физиологические нарушения, как побурение мякоти, побурение сердечка и загнивание чечевичек, а также преждевременное опадение листьев и др. часто считают следствием чрезмерного удобрения калием.

Особенно опасно излишнее количество калия на фоне недостатка азота и фосфора.

Калийные удобрения лучше вносить несколько раз малыми дозами, чем один раз в большой концентрации. Кроме того, следует знать, что калий действует на растение лучше, если удобрение внесено во влажную почву при прохладной погоде.

Определить потребность калия для растений можно в известной степени на основании данных почвенного анализа. Примерные дозы калийных удобрений при недостаточном содержании калия в почве равны 150—200 кг/га К2О, при нормальном — 100—150 кг/га К2О; при избыточном содержании калий не вносят.

Калийные удобрения

Основными источниками калия являются:  нитрат калия, сульфат калия, сульфат калия-магния и хлорид калия. Самый быстрый источник в доступной для растения форме это калиевая селитра. Данное удобрение является  идеальным удобрением на стадии налива плодов. Из-за своей хорошей мобильности он может быть потреблен растением через час после внесения в почву. Благодаря своему взаимодействию с ионами (нитратами) он также важен на данной стадии развития, он требует минимального количества влаги в почве для растворения и доступности растения. Другие источники калия имеют преимущество из-за более низкой стоимости, однако они имеют и свои недостатки.

Например, сульфат калия имеет более низкую растворимость, чем нитрат калия. Второй пример: хлорид калия поставляет большое количество хлоридов, которые в больших дозах являются токсичными для растений. Учитывая негативное влияние хлора на культуры, хлористый калий вносят в грунт только на зиму, перед вспашкой.

Третий вариант: калимагнезия (сульфат калия-магния) слишком медленно преобразуется в доступную форму. Из-за перечисленных особенностей рекомендуется использовать данные источники калия в небольших количествах или только на начальных этапах развития растения, чтобы обеспечить переход удобрений в доступную форму и избежать накопления токсичности из-за хлоридов. Кроме того почва должна получить достаточное количество осадков для вымывания хлоридов, которые могут навредить растению.

Один из основных недостатков наличия хлоридов в почве это их конкуренция с ионами нитратов, фосфатов и сульфатов за вход в растение; чем больше хлоридов проникает в растение, тем меньше других анионов попадет в растение. Хлориды также повышают общий уровень солей в почве и поэтому повышают уровень ЕС. При достижении определенного уровня засоленности, уровень потребление растением воды снижается. Данный феномен может привести к повышению стресса из-за снижения влажности почвы в результате чего размер плодов уменьшаются, а урожайность, соответственно, снижается.

Таблица 2. Характеристики калийных удобрений.

Общее название Формула Характеристики
Калиевая селитра KNO3 Является идеальным калийным удобрением на всех этапах роста, также является частичным источником нитратного азота для растения. Имеет высокую растворимость 320 г/л при 20°С.
Сульфат калия K2SO4 Является идеальным калийным удобрением на поздней стадии роста, когда растению не требуется  азот. Сульфат калия имеет ограниченную растворимость около 6% (при смешивании с другими удобрениями).
Бикарбонат калия К(НСО3)2 Используется в основном как регулятор рН для его повышения.
Хлорид калия KCl Хлориды не рекомендуется широко использоваться для культур, т.к. они чувствительны к высокому содержанию солей в корневой зоне. Использование хлористых удобрений приводит к конкуренции в корневой зоне между анионами (NO3–, H2PO4–,SO42-), что в конечном итоге приводит к нарушению баланса питательных веществ.

Еще раз перечислим основные функции калия и эффект его внесения.

При достаточном поступлении калия в растение:

  • Процессы окисления в клетках идут интенсивнее
  • Усиливается клеточный обмен
  • Растение легче переносит недостаток влаги
  • Фотосинтез ускоряется
  • Возрастает ферментативная активность
  • Легче проходит обмен белков и углеводов
  • Растения быстрее адаптируются к отрицательным температурам
  • Образуется больше органических кислот
  • Повышается сопротивляемость к патогенным факторам

При нехватке калия:

  • Из простых углеводов не синтезируются сложные
  • Образование белка в клетках прекращается.
  • Происходит задержка в развитии репродуктивных органов.
  • Стебель становится слабым. 

https://fitofert.ru/kaliy_v_shizni_rasteniy/

Нажмите на кнопку ниже, чтобы прослушать текст Powered by GSpeech