ХИМИЯ ПОЧВЫ

КАЛИЙ. Потребность растений в калии. Калийные удобрения

Валовое содержание калия в почвах велико (>1%) по сравнению с азотом и фосфором, содержание которых в почвах не превышает нескольких десятых процента (). Отсюда уже можно сделать следующий вывод: недостаток для растений калия в почвах должен встречаться реже, чем недостаток азота и фосфора, что и соответствует действительности.

Но, с другой стороны, потребности в калии растений значительны (): по содержанию в растениях калий занимает чаще всего второе (после N), реже — третье место (после N и Р), а для ряда культур (картофель, сахарная свекла, табак, травы) — первое место. Высокие урожаи «калиелюбивых» культур извлекают большие количества калия из почвы и могут в сравнительно короткий срок значительно снизить его запасы.

Калий в почве находится:

 а) в виде простых солей (нитратов, карбонатов, сульфатов и др.) — калий почвенного раствора; б) калий, поглощенный коллоидными частицами,— обменный и необменный; в) в кристаллической решетке первичных и вторичных минералов — калий минералов; г) калий органических остатков; поскольку калий в растениях и микроорганизмах всегда находится в ионной форме, то после отмирания клеток он легко освобождается из них даже простым выщелачиванием водой.

Доступность растениям различных форм почвенного калия

По современным представлениям все формы почвенного калия участвуют в питании растений, но в различной степени. Калий почвенного раствора, несомненно, легко доступен растениям, но количество его незначительно и весьма непостоянно. Калий кристаллической решетки минералов доступен в очень малой степени, но отдельные минералы значительно различаются по возможности использования их калия растениями, как это было выяснено в лаборатории Д. Н. Прянишникова уже более 40 лет тому назад.

Вегетационные опыты в песчаных культурах, проведенные И. Г. Важениным и Г. И. Карасевой, в которых в качестве источника калия были даны калийсодержащие минералы ( 165), выявили следующий порядок минералов по усвояемости их калия: биотит > мусковит > гранит > нефелин > микроклин. Наиболее доступен растениям калий слюд (биотит, мусковит). Если в почве содержится много слюд (даже во фракции песка), она может оказаться хорошо обеспеченной калием и при легком механическом составе.

Основным источником калия для растений является поглощенный калий. Именно эта форма характеризует плодородие почвы в отношении калия. Почвы, тяжелые по механическому составу, с большой емкостью поглощения катионов, обычно лучше обеспечены калием, чем легкие песчаные почвы с малым количеством обменных катионов и в том числе калия.

Доступность поглощенного калия зависит от степени насыщенности им почв: чем выше степень насыщенности, тем в большей мере калий усваивается растениями. Это положение хорошо иллюстрируется данными опыта А. В. Петербургского ( 166); в этом вегетационном опыте (песчаные культуры) в качестве источника калия вносились навески почвы, по-разному насыщенной калием, но содержавшие одинаковые его количества. Проростки подсолнечника содержали тем больше КгО, чем в большей степени была насыщена им почва.

Поглощенные ионы неодинаковы по своей подвижности и доступности растениям: помимо интенсивно-обменных, т. е. легко обменивающихся на другие ионы, в почве присутствуют и «экстенсивно- обменные», а также необменные (фиксированные) ионы К+- Последние, как мы видели, не обмениваются с катионами нейтральных солей и труднодоступны растениям. Однако между этими видами ионов калия в почве, видимо, существует подвижное равновесие: если после удаления из почвы обменного калия (в результате использования растениями или вытеснения другими катионами в лабораторной обстановке) оставить почву во влажном состоянии, то через некоторое время в ней снова появится обменный калий, правда, в количестве, в той или иной мере меньшем первоначального.

Из факта возобновления количества обменного калия в почве следует, что в питании растений, помимо обменного калия, принимают участие и другие формы этого элемента, прежде всего, необменный калий. К- К- Гедройц, обработав почву СаС12 и вытеснив, таким образом, и воднорастворимый, и обменный калий, тем не менее, наблюдал нормальное развитие растений на этой почве и неотзывчивость их на калийные удобрения ().

Данные опыта Шахтшабеля с проростками ржи отчетливо показывают, что использование необменного К при повторных посевах относительно усиливается по мере уменьшения запаса обменного калия ().

Методы определения усвояемого калия

Для характеристики плодородия почв в отношении калия следует учитывать калий почвенного раствора и обменный калий, а также в той или иной мере необменный калий, который, как мы видели, также принимает участие в питании растений. Методы определения необменного калия в почве разработаны недостаточно. Концентрации кислот, предлагаемые для извлечения необменного калия, не являются обоснованными: чем концентрированнее кислота, тем больше необменного калия переходит в раствор.

Вытеснение обменного калия может быть выполнено при помощи обработки почвы раствором соли (NaCl, NaN03, Na2S04, NH4C1, CH.-sCOONa). Растворы кислот (как 0,2 н. HCI), помимо обменного К, извлекают из почвы в какой-то мере и необменный К-

В почвенном институте им. В. В. Докучаева для определения несбменного калия используется 2 н. раствор КС1 при кипячении: 5 г почвы с 50 л раствора кипятят в течение 30 мин с обратным холодильником; в фильтрате К определяют на пламенном фотометре. Почвы с незначительным запасом необменного усвояемого калия содержат по этому методу 50 кг К20, богатые — > 100 мг К20 и очень богатые — > 200 мг К20 на 100 г (Важенин, 1965).

В зарубежных странах применяются методы определения калия в вытяжках, полученных при помощи буферных растворов солей: 1) лактата Са, имеющего рН 3,6—3,7 — в методе Эгнера — Рима; 2) CH3COONH4 + + C204(NH4)2 С рН — 6,0 — В методе Шахтшабеля; 3) СН3СООН, забуфе- ренной CH3COONH4 до рН 4,8 — в методе Моргана.

Формы калия извлекаемые этими методами, зависят от концентрации растворов и их рН: помимо обменного калия в той или иной мере извлекается и необменный калий. Калий в вытяжках определяется при помощи пламенного фотометра.

До последнего времени калий в вытяжках чаще всего определялся путем осаждения в виде комплексной соли К — Na кобальтнитри- та с последующим использованием объемного или нефелометриче- ского метода или метода наименьших концентраций по Пейве, что делало эти определения громоздкими и не всегда достаточно точными. Применение спектрального метода определения калия (при помощи пламенного фотометра) — метода быстрого и точного, значительно расширяет возможности массовых определений (Д. Н. Иванов, 1960).

Сравнение данных определения подвижного калия различными методами с использованием пламенного фотометра показало преимущество метода Масловой (Важенин и Карасева, 19466), по которому извлекается в среднем около 75% общего количества обменного К (причем одинаково для всех изучавшихся почв). Это объясняется высокой буферностью раствора CH3COONH 4 и сравнительно широким отношением почвы к раствору.

При решении вопроса о необходимости внесения калийных удобрений необходимо считаться не только с тем или иным содержанием подвижного калия в почве, но и с потребностями культур: на почве, обеспечивающей калием урожай пшеницы, может оказаться недостаточно калия для картофеля или сахарной свеклы.

Судьба калийных удобрений в почве

Калийные удобрения, представляющие собой хлориды или сульфаты калия (с тем или иным количеством балластных примесей в виде NaCl, MgCl2, MgS04 и др.), хорошо растворимы в воде.

В почве калий удобрений быстро исчезает из почвенного раствора, переходя в поглощенное состояние. Благодаря этому внесенный калий слабо передвигается в почве, в основном оставаясь в слое внесения. Положительной стороной поглощения является отсутствие вымывания калия осадками. Исключение составляют лишь легкие песчаные почвы, из которых калий может быть вымыт. Следует, однако, отметить, что отсутствие вымывания калия из почвы связано не только с его поглощением почвенными коллоидами, но и с наличием и характером растительности. На делянках бессменного пара в многолетнем опыте Сельскохозяйственной академии им. Тимирязева наблюдалась значительная миграция К из пахотного слоя дерново-подзолистой почвы (15—23 кг!га К в год); миграция калия сопутствовала здесь обеднению почвы гумусом и Са. Под бессменной рожью также наблюдалось некоторое передвижение К вниз по профилю (7—14 кг!га К в год); в поле картофеля передвижения К не обнаружено, что, очевидно, связано со значительным потреблением К растениями (Петербургский и Янишевский, 1963).

Кроме перехода в обменное состояние, калий удобрений в некоторой части может в почве подвергнуться фиксации (необменному поглощению). Высушивание почвы, а особенно попеременное высушивание и увлажнение усиливают поглощение калия в необменной форме. В связи с этим калийные удобрения следует заделывать сразу на некоторую глубину, не оставляя их в верхнем, часто пересыхающем слое почвы.

Благодаря закреплению в почве большей части калия удобрений в доступной для растений форме он очень полно используется растениями: на 60—70% в первый же год после внесения; последействие калия может сказаться на второй и третьей культурах.

Потребность в калийных удобрениях значительно возрастает с расширением посевов пропашных культур — технических, кормовых, овощных.

Обеспеченность почв калием

Обеспеченность калием дерново-подзолистых почв связана с их механическим составом. Особенно бедны по общему содержанию калия (а соответственно, и обменного калия) легкие песчаные и супесчаные почвы

В легких почвах запас подвижного калия быстро исчерпывается, и внесение калийных удобрений делается совершенно необходимым для поддержания урожаев картофеля, корнеплодов, трав. По данным В. Н. Прокошева (1952), в длительном опыте с картофелем на песчаной почве Соликамской опытной станции урожай без калия снижался следующим образом (в % от урожая по калию):

Исходный фон I трехлетие II трехлетие III трехлетие 94           76        70            43

На почвах более тяжелого механического состава (суглинистых и глинистых), имеющих больший запас валового и подвижного калия, снижение этого запаса происходит медленнее, но и здесь для получения высоких урожаев корнеплодов, картофеля, льна, люпина, клевера необходимо внесение калийных удобрений.

Унавоживание дерново-подзолистых почв, обогащение их гумусом, азотом и фосфором увеличивает в них и содержание подвижного калия за счет калия навоза. В связи с этим присутствие в дерново- подзолистых почвах повышенных количеств подвижного калия является в такой же мере диагностическим признаком их окультуренности, как и наличие повышенных количеств подвижных азота и фосфора ().

Внесение навозного удобрения, содержащего много калия (— 0,6% КгО), ослабляет необходимость применения калийных удобрений, особенно для зерновых культур, потребность которых в калии невелика.

Применение бедных калием торфяных удобрений и известкование повышают необходимость внесения калийных удобрений на дерново-подзолистых почвах.

На богатых калием черноземах зерновые культуры не отзываются прибавками урожая на внесение калийных удобрений, но при участии в севообороте такой культуры, как сахарная свекла, потребность в калии быстро возрастает.

Высказывается мнение, что повышение эффективности калийных удобрений при систематическом внесении азотно-фосфорных удобрений на черноземах объясняется не истощением почвы в отношении этого элемента, а создающимся неблагоприятным соотношением питательных веществ, в частности значительным накоплением легко растворимых фосфатов (Ю. К. Кудзин, 1960).

При сравнительно высоком среднем содержании калия в сероземах, отдельные участки орошаемых почв значительно отличаются по содержанию подвижного калия. Почвы, развитые на пониженных элементах рельефа, обогащаются за счет воднорастворимых соединений калия, а также поглощенного калия тонкодисперсных наносов оросительных и сбросных вод. Почвы верхних элементов рельефа соответственно обедняются калием. Для обеспечения высоких урожаев хлопчатника калийные удобрения в первую очередь должны быть использованы на более легких и эродированных почвах. Особенно сильное перераспределение калия по рельефу происходит в засоленных почвах: калий накапливается здесь в пониженных элементах рельефа наряду с другими солями. В связи с этим на засоленных сероземах калийные удобрения не оказывают действия ( 173).

Целинные красноземы хорошо обеспечены доступным растениям калием, поэтому внесение калийных удобрений на вновь освоенных под чай целинных землях дает очень небольшой эффект. Но внесение калийных удобрений весьма эффективно на старых чайных плантациях, длительное время удобрявшихся только азотными и фосфорными удобрениями ().