Роль в растениях калия


Роль калия в жизни растений

Николай Вишенский

Калий наряду с азотом и фосфором относится к главным элементам питания растений. Он, безусловно, необходим всем растениям, животным и микроорганизмам. Попытки заменить калий близкими к нему элементами (натрием, литием, рубидием) оказались безрезультатными. Функция калия в растениях. как и других необходимых для них элементов, строго специфична.

Впервые предположение о необходимости калия растениям высказал Сосюр в 1804 г. на основании анализа золы растений, в которой всегда присутствовал калий. Затем Либих сделал заключение о необходимости применения калийных удобрений. Первые экспериментальные данные об абсолютной необходимости калия растениям были получены Сальм-Горстмаром в 1846 г.

В растениях калий находится в ионной форме. До сих пор неизвестно ни одно органическое соединение, в состав которого входил бы этот элемент. Калий содержится в основном в цитоплазме и вакуолях клеток; в ядрах и пластидах он отсутствует.

Около 80% калия находится в клеточном соке и может легко вымываться водой (например, дождями), особенно из старых листьев. В дневное время суток, когда в растениях активно протекают все биохимические процессы, калий, сохраняя легкую подвижность, все же удерживается в клетках освещенного растения. Ночью, когда процессы фотосинтеза прекращаются, часть калия может выделяться через корни, чтобы потом, с появлением первого солнечного луча, вновь поглощаться растением.

Примерно 20% калия удерживается в клетках растений в обменнопоглощенном состоянии коллоидами цитоплазмы и до 1% его необменно поглощается митохондриями.

Молодые органы растений содержат калия в 3-5 раз больше, чем старые: его больше в тех органах и тканях, где интенсивно идут процессы обмена веществ и деления клеток. Поэтому калий иногда называют элементом молодости. Много калия в пыльце растений. В золе пыльцы кукурузы содержится до 35,5% калия, а кальция, магния, серы и фосфора, вместе взятых — лишь 24,7%. Легкая подвижность калия в растениях обусловливает его реутилизацию путем перемещения из старых листьев в молодые. Поэтому его распределение в растениях характеризуется базипептальным градиентом концентрации, то есть его содержание в листьях и частях стебля в пересчете на единицу сухого вещества возрастает снизу  вверх.

Физиологические функции калия весьма разнообразны. Установлено, что он стимулирует нормальное течение фотосинтеза, усиливает отток углеводов из пластинки листа в другие органы, а также синтез сахаров и высокомолекулярных углеводов — крахмала, целлюлозы, пектиновых веществ, ксиланов.

Калий усиливает накопление моносахаров в плодовых и овощных культурах, повышает содержание сахарозы 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.

Накапливаясь в хлоропластах и митохондриях, калий стабилизирует их структуру и способствует образованию АТФ. Калий увеличивает гидрофильность коллоидов протоплазмы; при этом снижается транспирация, что помогает растениям лучше переносить кратковременные засухи.

Калий играет важную роль в синтезе и обновлении белков в растениях. При его недостатке синтез белков резко снижается и одновременно происходит распад старых белковых молекул. В растениях накапливаются растворимые азотные соединения (свободные аминокислоты). Улучшение калийного питания сопровождается повышением удельного веса белкового азота в растениях пшеницы. Усиливается также синтез амидов (аспарагина и глютамина). Положительное влияние калия на синтез белков связано, по-видимому, во-первых, с его влиянием на накопление и трансформацию углеводов (а последние, как известно, в процессе дыхания дают кетокислоты — материал для построения аминокислот) и, во-вторых, с усилением под влиянием калия деятельности ферментов, участвующих в синтезе белка.

Калий поглощается растениями в виде катиона и, очевидно, в такой форме остается в клетке, образуя лишь слабые связи с ее веществами. В такой форме калий является основным противоионом для нейтрализации отрицательно заряженных компонентов клетки, а также создает разность электрических потенциалов между клеткой и средой. Возможно, именно в этом проявляется специфическая функция калия как незаменимого элемента питания.

Активизируя важнейшие биохимические процессы в клетках растений, калий повышает их устойчивость к различным заболеваниям как в течение вегетации, так и в послеуборочный период, значительно улучшает лежкость плодов и овощей.

Содержание калия в клетках растений существенно выше, чем других катионов. Внутриклеточная концентрация калия в растениях во много раз (в 100-1000) превышает его концентрацию в почвенном растворе.

Критический период в потреблении калия растениями приходится на первые 15 дней после всходов. Период максимального потребления, как правило, совпадает с периодом интенсивного прироста биологической массы. У одних растений поступление калия заканчивается уже к фазе полного цветения (лен) или к цветению — началу молочной спелости (зерновые и зернобобовые). У других растений оно более растянуто и происходит в течение всего вегетационного периода (картофель, сахарная свекла, капуста).

В отличие от азота и фосфора, калия больше в вегетативных органах растений, чем в репродуктивных. Например, в соломе большинства злаков калия больше почти в 2 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).

Калиелюбивые культуры — сахарная и кормовая свекла, картофель, овощи — потребляют этот элемент гораздо больше, чем зерновые и зернобобовые культуры, лен и многолетние травы. Также много калия потребляет подсолнечник. В соотношении N : Р: К у калиефилов преобладает калий (2,5-4,5 : 1 : 3,5-6), а у зерновых культур — азот (2,5-3 : 1 : 1,5-2,2).

Недостаток калия вызывает множество нарушений обмена веществ у растений: ослабляется деятельность ряда ферментов, нарушается углеводный и белковый обмен, повышаются затраты углеводов на дыхание. В итоге продуктивность растений падает, качество продукции снижается. У зерновых образуется щуплое зерно, снижаются всхожесть и жизнеспособность семян. Нередко из-за ухудшения прочности соломины хлеба полегают. Уменьшается содержание крахмала в клубнях картофеля, сахарозы в корнеплодах сахарной свеклы, пектиновых веществ в плодах и ягодах. Урожайность зерновых, плодовых и овощных культур падает, снижается содержание витаминов в продукции. При дефиците калия возрастает поражаемость растений различными болезнями.

Внешне калийное голодание растений 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». Дефицит калия сказывается и на снижении тургора, листья вянут и поникают. Чаще всего недостаток калия проявляется в период интенсивного роста растений (в середине вегетации), когда его содержание в клетках растений снижается в 3-5 раз в сравнении с нормой.

Сильнее от недостатка калия страдают калиелюбивые культуры.

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.

Круговорот и баланс калия в земледелии 

Калий — один из основных биогенных элементов. Его круговорот в биоценозах весьма интенсивен. Содержание калия в биомассе различных биоценозов колеблется от 20 (пустыня) до 2000 кг/га (дубравы).

Замкнутый цикл круговорота питательных веществ в естественных  биоценозах и аккумулирующая деятельность растений приводят к перераспределению калия в пределах корнеобитаемого слоя почвы и постепенному обогащению этим элементом ее верхних горизонтов.

В агроценозах круговорот и баланс калия зависят в основном от хозяйственной деятельности землепользователей: обеспеченности удобрениями, специализации хозяйств и др.

Валовые запасы калия в почвах во много раз (в 5-50) выше, чем азота и фосфора. Этого нельзя не учитывать.

Часть калия теряется из корнеобитаемого слоя почвы за счет инфильтрации: на легких почвах около 5 %, на тяжелых — около 2 % от внесенного количества удобрений. На интенсивность этого процесса оказывают влияние гранулометрический состав почвы и ее водный режим, дозы удобрений, особенности культур.

Часть калия почвы теряется в результате водной и ветровой эрозии. По усредненным данным, это составляет 4-8 кг/га. Обычно считается, что расходные статьи потерь калия от эрозии компенсируются поступлением его с семенами (около 2 кг/га) и осадками (2-6 кг/га).

Следует иметь в виду, что некоторая часть обменного калия может переходить в почве в фиксированное (необменно-поглощенное) состояние и тем самым изыматься из доступного для растений фонда калия. Установлено также, что в снабжении растений калием принимают участие не только пахотные, но и подпахотные горизонты почв. Тем самым расход калия из пахотного слоя уменьшается. Например, в опытах на дерновоподзолистых почвах подсолнечник и люпин в среднем около 32 % калия от общего его выноса потребляли из подпахотных горизонтов.

Состав и свойства калийных удобрений

Промышленные калийные удобрения подразделяют на концентрированные (хлористый калий, сернокислый калий, хлористый калий — электролит, калийная соль, калимагнезия, калийно-магниевый концентрат) и сырые (сильвинит и каинит).

Сырые калийные соли.

Получают путем дробления и размола природных калийных солей. Обычно для этой цели используют более концентрированные пласты месторождений. Применять сырые калийные соли целесообразно лишь вблизи месторождений калийных руд, так как они имеют низкое содержание К2О и большое количество примесей. Они содержат много хлора, что также ограничивает их применение.

Из сырых калийных солей наиболее распространены сильвинит и каинит.

Сильвинит — пКС1 + mNaCl. Содержит 12-15% К2О и 35-40% ^2О. Выпускается в грубом помоле (размер кристаллов 1-5 мм и более). Розовато-бурый с включением синих кристаллов. При хранении во влажном помещении отсыревает, а при высыхании слеживается. Перевозят бестарным способом. Применяют под натриелюбивые культуры.

Каинит — КО . MgSO4.3h3O с примесью №0. Содержит 10% К2О, 6-7% MgO, 32-35% а, 22-25% №2О, 15-17% SО4. Это крупные кристаллы розовато-бурого цвета. Влажность не более 5%. Получают при размоле каинитовой или каинитово-лангбей-нитовой руды. Не слеживается, транспортируют навалом (насыпью).

Концентрированные калийные удобрения. Хлористый калий, хлорид калия — КО. Это основное калийное удобрение. Его производство составляет 80-90% от общего производства калийных удобрений. Получают хлорид калия в основном из сильвинита, который представляет собой смесь (агломерат) сильвина (КО) и галита (№0), содержащую 12-15% К2О. В химически чистом хлориде содержится 63,1% К2О. В зависимости от способа производства хлорид калия, поставляемый сельскому хозяйству, содержит от 57 до 60% К2О. Это мелкокристаллический порошок розового или белого цвета с сероватым оттенком.

 

Хлористый калий производят несколькими способами. Полученный белый мелкокристаллический хлорид калия при хранении сильно слеживается.

Отход производства содержит до 95% №0 и служит материалом для получения соды, технической поваренной соли.

Флотационный хлорид калия имеет более крупные естественные кристаллы розового цвета. Гидрофобные добавки (жирные амины), используемые в процессе флотации, существенно уменьшают гигроскопичность и слеживаемость удобрения.

Этот способ производства хлористого калия получил наибольшее распространение.

Сульфат калия — K2SО4. Это высококонцентрированное бесхлорное удобрение. Содержит 46-50% К2О. Мелкокристаллический порошок белого цвета с желтым оттенком, влажность 1,2%. Не слеживается, транспортируется в мешках или насыпью (без тары). Получают в процессе комплексной переработки полиминеральных калийных руд (лангбейнита, шенита) конверсией (обменным разложением) хлоридом калия, а также как побочный продукт ряда химических производств.

По сравнению с хлорсодержащими калийными удобрениями K2SО4 обеспечивает достоверные прибавки урожая винограда, гречихи, табака и других хлорофобных культур. Это удобрение широко используют в овощеводстве, особенно в защищенном грунте. Наличие серы в удобрении положительно влияет на продуктивность крестоцветных, бобовых и некоторых других культур.

Однако себестоимость сульфата калия гораздо выше, чем всех других калийных удобрений.

Калимагнезия, сульфат калия-магния — K2SО4 . MgSО4. Содержит 29% К2О и 9% MgO. Получают путем перекристаллизации из природных сульфатных солей, в основном из шенита. Поэтому это удобрение иногда называют шенитом. Белый сильнопылящий порошок с сероватым или розоватым оттенком либо серовато-розовые гранулы неправильной формы. Не слеживается, транспортируется в мешках или насыпью. Используется в первую очередь под культуры, чувствительные к хлору или на легких почвах.

Калимаг, калийно-магнезиальный концентрат — K2SО4 . 2MgSО4. Получают из сульфатных калий-маг-нийсодержащих минералов путем их обогащения. Содержит 18-20% К2О и 8-9% MgO. Выпускается в виде гранул серого цвета. Не слеживается, транспортируется насыпью. По эффективности приближается к калимагнезии.

Хлоркалий электролит — КО с примесями №0 и MgCl2. Это побочный продукт при производстве магния из карналлита. Содержит 34-42% КА, по 5% MgO и №2О и до 50% а. Сильнопылящий мелкокристаллический порошок с желтым оттенком. Не слеживается, его перевозят в бумажных мешках или насыпью. По эффективности приближается к хлористому калию; на бедных магнием почвах более эффективен, чем КО.

Цементная пыль. Отход производства цемента, бесхлорное калийное удобрение. Содержит от 10-15 до 35% К2О. Калий содержится в виде карбонатов, бикарбонатов, сульфатов и в небольшом количестве силикатов. Имеются также гипс, оксид кальция, полуторные оксиды и некоторые микроэлементы. Калийные соли цементной пыли растворимы в воде и доступны растениям. Применяют в качестве основного удобрения, в первую очередь на кислых почвах и под хлорофобные культуры.

Печная зола. Местное калийно-фосфорно-известковое удобрение. Калий содержится в золе в виде поташа (К2СО3). Содержание К2О в золе существенно колеблется в зависимости от источника топлива. Например, зола лиственных пород содержит 1014% К2О, 7% Р2О5, 36% СаО, зола хвойных пород — 3-7% К2О, 2,0-2,5% Р2О5 и 25-30% СаО. Молодые деревья при сжигании дают больше золы, в которой и содержание питательных элементов выше. Печная зола — достаточно эффективное удобрение для всех культур (особенно для хлорофобных) и для всех почв (в первую очередь для кислых).

Взаимодействие калийных удобрений с почвой

Калийные удобрения хорошо растворимы в воде. При внесении в почву они растворяются в почвенном растворе, а затем вступают во взаимодействие с почвенным поглощающим комплексом по типу обменного (физико-химического), а частично и необменного поглощения.

Обменное поглощение катионов калия почвой составляет небольшую часть от всей емкости поглощения. Реакция обменного поглощения катионов калия почвой обратима.

В результате перехода калия в обменно-поглощенное состояние ограничивается его подвижность в почве и предотвращается вымывание за пределы пахотного слоя, за исключением легких почв с низкой емкостью поглощения. Обменно-поглощенный почвой калий удобрений хорошо доступен растениям.

Вторичные процессы взаимодействия почвенного раствора с почвенным поглощающим комплексом постепенно вытесняют из него катионы калия. Активное участие в таком обмене принимает и корневая система растений благодаря корневым выделениям.

На кислых и сильнокислых почвах (в особенности легкого гранулометрического состава), имеющих в составе ППК обменный водород и алюминий, при внесении калийных удобрений наблюдается заметное подкисление почвенного раствора. Поэтому на таких почвах эффективность калийных удобрений снижается.

Кроме того, дополнительное подкисление почвенного раствора происходит и за счет проявления физиологической кислотности калийных солей. Однако следует отметить, что физиологическая кислотность у калийных удобрений значительно меньше, чем у аммонийных, и проявляется она, как правило, только при длительном применении этих удобрений под калиелюбивые культуры, потребляющие большое количество калия.

Необменный (фиксированный) калий обладает значительно меньшей подвижностью, чем обменно-поглощенный. Переход его в раствор и доступность растениям значительно затруднены.

Фиксация калия удобрений разными почвами в зависимости от их минералогического состава и дозы удобрений может составлять от 14 до 82 % от внесенного количества.

При внесении крупнокристаллических или гранулированных удобрений фиксация калия почвой снижалась на 20-30% из-за меньшего контакта удобрения с почвой.

Размер необменного поглощения калия зависит и от дозы вносимого удобрения. Абсолютное количество фиксированного калия при увеличении дозы калийных удобрений резко возрастает, хотя в процентном отношении к внесенной дозе наблюдается понижение фиксации. Потенциальная способность почвы фиксировать калий очень велика.

При систематическом применении калийных удобрений и положительном балансе калия (т. е. при превышении внесенного калия удобрений над его выносом растениями) в почве повышается содержание как подвижных форм калия (водорастворимый и обменный), так и его фиксированных форм.

В условиях дефицита калийных удобрений (т. е. при отрицательном балансе калия) происходит обратный процесс. По мере расходования растениями доступных форм калия (водорастворимого и обменного) происходит постепенный переход фиксированного калия, а отчасти и калия кристаллической решетки в более подвижные формы. Например, в опыте на суглинистой почве (Англия) за 101 год растения вынесли с урожаями в 3-4 раза больше калия, чем его содержалось в почве в обменной форме.

Применение калийных удобрений на различных почвах

В районах эффективного действия калийных удобрений они обеспечивают на каждый килограмм внесенного калия удобрений прибавку урожая: зерна 2-3 кг, картофеля 2033, сахарной свеклы 35-40, льноволокна 1-1,5, сена сеяных трав 20-33 и сена луговых трав 8-18 кг.

Эффективность калийных удобрений зависит от почвенно-климатических условий и биологических особенностей возделываемых культур.

Что касается почвенных факторов, то здесь основным является обеспеченность почв доступным для растений калием (сумма водорастворимого и обменного калия).

Применение калийных удобрений наиболее эффективно на песчаных, супесчаных, дерново-подзолистых, торфяно-болотных и пойменных почвах, а также на красноземах. Положительное действие на урожай растений оказывают калийные удобрения и в зоне достаточного увлажнения на суглинистых дерново-подзолистых, серых лесных почвах, оподзоленных и выщелоченных черноземах (в случаях низкой и средней обеспеченности их калием).

На типичных, обыкновенных, южных черноземах, каштановых почвах и сероземах действие калийных удобрений в большинстве случаев слабое или совсем не проявляется. Применение калийных удобрений оправдано в этих условиях только под калиелюбивые культуры — сахарную свеклу, подсолнечник, овощные, а также на каштановых почвах и сероземах при орошении.

На солонцах, обычно богатых калием, калийные удобрения не применяют, так как они усиливают солонцеватость этих почв и не дают ожидаемого эффекта.

Калийные удобрения, как правило, оказывают положительное влияние на урожай растений при содержании в почве подвижного калия на уровне 1-3-го классов. При более высокой обеспеченности почв калием эффективность калийных удобрений снижается и определяется в основном составом культур севооборота, уровнем применяемых доз азотных и фосфорных удобрений и других агротехнических мероприятий.

Основные принципы оптимизации применения калийных удобрений следующие.

  1. Применение калийных удобрений с учетом обеспеченности почв калием, гранулометрического состава почв, биологических особенностей сельскохозяйственных растений и форм калийных удобрений.
  2. Повышение общего уровня культуры земледелия, окультуренности почв, соблюдение сбалансированного питания растений калием и другими питательными элементами (в первую очередь азотом и фосфором).

Эффективность калийных удобрений (как и фосфорных, и азотных) на слабокислых и нейтральных почвах заметно возрастает по сравнению с сильнокислыми почвами.

Поэтому известкование кислых почв — один из обязательных приемов повышения эффективности калийных удобрений. Однако из-за антагонизма ионов калия и кальция на произвесткованных почвах возникает потребность в повышении доз калийных удобрений.

Применение навоза, который сам является хорошим источником калия для растений, как правило, снижает действие минеральных калийных удобрений.

Наибольшая эффективность калийных удобрений достигается при оптимальном соотношении их с азотными и фосфорными. Одностороннее применение калийных удобрений возможно на осушенных торфяниках и торфяно-болотных почвах, обеспеченных другими элементами питания.

В ассортименте калийных удобрений преобладают хлорсодержащие формы. На почвах среднего и тяжелого гранулометрического состава такие удобрения в полной дозе (за исключением небольшой дозы в рядки под некоторые культуры) целесообразно вносить осенью. При этом удобрения размещают в более влажном слое почвы, где развивается основная масса корней, и они лучше усваиваются растениями, а хлор вымывается осенне-весенними осадками из пахотного слоя и не оказывает отрицательного действия на хлорофобные культуры. Только на легких, а также на торфяно-болотных и пойменных почвах калийные удобрения следует вносить весной. Под пропашные и овощные культуры в таких случаях часть общей дозы калия целесообразно давать в подкормку.

В севообороте калийные удобрения в первую очередь вносят под калиелюбивые культуры, которые дают при этом более заметные прибавки урожая.

Лен и конопля потребляют сравнительно немного калия, но их слабая корневая система не может в обычных условиях обеспечить эти растения достаточным количеством калия. Поэтому под эти культуры следует вносить повышенные дозы калийных удобрений.

Под хлорофобные культуры целесообразно применять удобрения с минимальным содержанием хлора. Опыты с картофелем показали, что применение хлорсодержащих калийных удобрений снижает количество крахмала на 7-15% по сравнению с удобрениями, не содержащими хлор.

Использование калия - Biology Wise

Использование калия

Понравилось? Поделись!

Калий используется в различных отраслях промышленности, а также в биологических целях. В этой статье BiologyWise рассказывается о некоторых ключевых применениях калия в различных сферах жизни.

Калий - химический элемент, который обозначается химическим символом K. Это седьмой по количеству доступный металл, обнаруженный на поверхности Земли.Это щелочной металл, который находится в первой группе таблицы Менделеева. Этот элемент в своей элементарной форме имеет серебристо-белый цвет и является высокореактивным веществом.

Используется в теле

Хотели бы вы написать нам? Что ж, мы ищем хороших писателей, которые хотят распространять информацию. Свяжитесь с нами, и мы поговорим ...

Давайте работать вместе!

Калий - важный минерал для нашего организма. Он играет жизненно важную роль в нормальном функционировании организма.Это помогает поддерживать уровень кислотности и кровяное давление. Он необходим для передачи электрических сигналов от нервов к клеткам и наоборот. Он также выполняет другие функции, такие как регулирование водного баланса, сокращение мышц (в том числе сердечных мышц), метаболизм белков и т. Д. Очень важно, чтобы уровни калия в организме человека были должным образом сбалансированы. Это связано с тем, что слишком много этого элемента в крови приводит к состоянию, называемому гиперкалиемией, а слишком маленькое - к гипокалиемии.

Симптомы дефицита калия включают судороги в ногах, утомляемость, слабость, нерегулярное сердцебиение, паралич мышц и т. Д. С другой стороны, избыток этого элемента в крови может привести к снижению артериального давления и даже сердечному приступу. Однако высокий уровень калия возникает в основном из-за некоторых основных проблем со здоровьем.

Этот элемент находит множество применений в медицине. Хлорид калия (KCl) используется для приготовления добавок, которые используются для лечения дефицита, вызванного низким уровнем этого элемента в организме.Он также используется в мочегонных препаратах, и использование таких лекарств вызывает потерю калия из организма. Таким образом, он входит в состав пищевых добавок, чтобы восполнить эту потерю.

Используется в растениях

Калий - важное питательное вещество для растений. Этот элемент помогает контролировать функционирование устьиц, присутствующих в клетках растений, и различных ферментов растений. Это позволяет устьицам эффективно регулировать воду в растении и уменьшать потерю воды через нее. Таким образом, он заботится о здоровье растений.В отсутствие калия растения подвержены болезням и не выдерживают теплового стресса. Растения могут получать этот элемент в виде минерала из почвы. Однако, если в почве дефицит калия, то в качестве удобрения используют нитрат калия.

Промышленное использование

Различные соединения этого элемента широко используются в различных отраслях промышленности. Вот некоторые из основных промышленных применений:

  • Гидроксид калия (КОН) имеет сильные основные свойства.Поэтому он используется для нейтрализации кислот и, таким образом, помогает контролировать значение pH. Его используют при приготовлении разных видов полезных солей. Он используется для омыления жирных и маслянистых веществ и в различных реакциях гидролиза.
  • Элемент образует сплав с натрием, известный как NaK, который находится в жидком состоянии при комнатной температуре. Этот сплав используется в качестве осушителя для производства различных сухих растворителей. Он также используется в качестве среды для передачи тепла в нескольких отраслях промышленности.
  • Хромат калия (K 2 CrO 4 ) - это соединение, которое широко используется в производстве различных предметов повседневного использования. К ним относятся чернила, красители, безопасные спички, фейерверки, мухобойка и т. Д. Это необходимо также при дублении кожи.
  • Цианид калия способен растворять драгоценные металлы, такие как золото и серебро. По этой причине он находит основное промышленное применение в добыче золота. Пары этого элемента нашли свое применение в различных разновидностях магнитометров.Карбонат калия (K 2 CO 3 ) часто называют калием и используют для производства мыла и стекла.

При хранении элементарного калия следует соблюдать осторожность, поскольку он является реактивным элементом. Когда он вступает в контакт с водой (включая атмосферную влагу), он довольно бурно реагирует и выделяет водород и большое количество тепла, которое при высвобождении может привести к огромному взрыву. По этой причине в целях безопасности его следует хранить в керосине.При обращении с этим элементом следует прикрывать тело защитным снаряжением, чтобы избежать несчастных случаев.

Похожие сообщения

  • Использование Algae

    Водоросли - это группа автотрофных и эукариотических организмов. Помимо того, что они являются чрезвычайно питательными продуктами, они все чаще используются в промышленных целях. Узнайте несколько действительно интересных способов использования водорослей,…

  • Кровеносная система крысы

    Система кровообращения и анатомия сердца крысы очень похожи на человеческие.Сердце крысы действует как насосный орган, а…

Получайте обновления прямо на ваш почтовый ящик
Подпишитесь, чтобы получать самые свежие и лучшие статьи с нашего сайта автоматически каждую неделю (плюс-минус) ... прямо на ваш почтовый ящик. ,

Питание растений калием и его взаимодействие с другими питательными веществами в гидропонной культуре

2.1. Питательный раствор для гидропоники, обычно используемый для растений

В гидропонной культуре питательные растворы являются единственным источником питания растений. Раствор, содержащий все питательные вещества для растений, должен применяться в правильном соотношении. При выборе удобрений и приготовлении питательных растворов для гидропоники следует учитывать следующие факторы:

  1. Следует учитывать концентрацию вредных элементов, таких как натрий, хлорид и бор, соленость и качество воды.

  2. Значения концентрации необходимых питательных веществ в гидропонном питательном растворе должны быть хорошо отрегулированы.

  3. Баланс питательных веществ должен обеспечиваться питательными веществами, которые получают растения.

  4. Следует учитывать значение pH гидропонного питательного раствора и исследовать влияние значения pH гидропонного питательного раствора на поглощение питательных веществ растениями.

В таблице 1 показаны общие диапазоны питательных веществ в гидропонных питательных растворах.В таблице 2 приведены рекомендуемые питательные растворы для различных растений [6].

Элемент Ионная форма, поглощаемая растениями Общий диапазон (ppm = мг / л)
Азот Нитрат (NO 3 - ), Аммоний (NH 4 + ) 100–250 частей на миллион элементарного N
Фосфор Дигидрофосфат (H 2 PO 4 ), фосфат (PO 4 3–), моногидрофосфат (HPO 4 2−) 30–50 ppm элементарного P
Калий Калий (K + ) 100–300 ppm
Кальций Кальций (Ca 2+ ) 80–140 частей на миллион
Магний Магний (Mg 2+ ) 30–70 частей на миллион
Сера Сульфат (SO 4 2–) 9 0045 50–120 ppm элементарного S
Железо Ион двухвалентного железа (Fe 2+ ), ион трехвалентного железа (Fe 3+ ) 1–5 ppm
Медь Медь (Cu 2+ ) 0.04–0,2 частей на миллион
Марганец Марганец (Mn 2+ ) 0,5–1,0 частей на миллион
Цинк Цинк (Zn 2+ ) 0,3–0,6 частей на миллион
Молибден Молибдат (MoO 4 2−) 0,04–0,08 частей на миллион
Бор Борная кислота (H 3 BO 3 ), борат (H 2 BO 3 - ) 0.2–0,5 частей на миллион элементарного B
Хлорид Хлорид (Cl - ) <75 частей на миллион
Натрий Натрий (Na + ) <50 частей на миллион ТОКСИЧНОСТЬ для растений

Таблица 1.

Общие значения диапазона питательных веществ ионной формы элементов, поглощаемых растениями.

Урожай N P K Ca Mg
Концентрация в мг / л (ppm)
Помидор 190 40 310 150 45
Огурец 200 40 280 140 40
Перец 190 45 285 130 40
Клубника 50 25 150 65 20
Дыня 200 45 285 115 30
Розы 170 45 285 120 40

Таблица 2.

Необходимое количество элементов, содержащихся в питательном растворе для различных растений.

Общее количество солей, растворенных в питательном растворе для гидропоники, считается мерой электропроводности (ЕС) . EC - это параметр, используемый для отслеживания процесса оплодотворения. Данные, относящиеся к ЕС, не отражают минеральное содержание питательного раствора.

Питательный раствор для гидропоники рециркулирует в закрытых гидропонных системах. Таким образом, элементы (натрий, хлорид, фторид и др.), которые не абсорбируются в больших количествах растениями, или ионы, выделяемые растением, откладываются в гидропонном питательном растворе. В этом случае электрическая проводимость (ЕС) не может предоставить информацию о содержании питательного раствора.

Катионообменная емкость (CEC) является краеугольным камнем гидропонного питания. Влияние катионов калия в емкости катионного обмена является неоспоримым. Катионный обмен обеспечивает следующие условия:

  1. Катионный обмен является основным резервуаром питательных веществ (макроэлементов) K + (монокалиевый фосфат / сульфат калия, нитрат калия, фосфат калия и фосфат аммония), Ca 2+ и Mg 2+ .

  2. Азот (N) необходимо хранить в форме аммония (NH 4 + ).

  3. Катионный обмен помогает обеспечить наличие микроэлементов в следовых количествах металлов, таких как Zn 2+ и Mn 2+ в определенном количестве.

  4. Катионный обмен обеспечивает устойчивость к изменениям pH , а также поддерживает питательные вещества для растений.

На рисунке 1 сравниваются катионообменные емкости на поверхности частиц глины и органических материалов с отрицательно заряженными участками, содержащими положительно заряженные ионы.

Рис. 1.

Внешний вид поверхности частиц глины и органического вещества с отрицательно заряженными участками, на которых находятся положительно заряженные ионы.

Mo и Mg имеют более высокий pH, чем большинство питательных веществ. С другой стороны, следы металлов, таких как Fe, Zn и Mn, имеют более низкий pH, чем большинство питательных веществ. Идеальное значение pH для многих растений составляет от 5,8 до 7,0. Значения в этом диапазоне являются сбалансированным источником всех питательных веществ [6].

Питательный раствор для гидропоники следует часто проверять.Этот процесс предоставляет информацию о времени замены питательного раствора или времени разбавления пресной водой. Идеальный диапазон pH для гидропонного питательного раствора составляет 5,8–6,3. Для многих растений оптимальный диапазон pH показан на рисунке 2. Значение pH питательных микроэлементов обычно ниже предельного значения. Если уровень pH опускается ниже 5,5, увеличивается риск токсичности питательных микроэлементов, а также ухудшение содержания кальция и магния. В закрытой системе гидропоники влияние корней на значение pH гидропонного раствора велико.Это вызывает колебания pH. Серная кислота, фосфорная кислота и азотная кислота используются для увеличения кислотного числа гидропонного питательного раствора. Одним из наиболее важных факторов, влияющих на значение pH питательного раствора , является добавление аммония / нитрата.

Рис. 2.

Идеальный диапазон pH элементов в гидропонном питательном растворе, используемом для большинства сельскохозяйственных культур.

Минералы, содержащиеся в сырой воде, и питательные вещества, поступающие в результате удобрения, являются двумя основными факторами, которые обеспечивают гидропонный питательный раствор.Качество сырой воды сильно влияет на выбор удобрений и их концентрацию в гидропонном питательном растворе. По этой причине качество и состав сырой воды следует проверить, прежде чем переходить к составу удобрения для удобрения. В исходной воде могут присутствовать микроэлементы, такие как бор, марганец, железо и цинк, а также минералы, такие как кальций, магний и сера. Поэтому при приготовлении питательного раствора для гидропоники необходимо также учитывать влияние этих элементов.Кроме того, в сырой воде могут присутствовать нежелательные минералы, такие как натрий, хлорид или фторид. Для гидропонного питательного раствора присутствие этих минералов нежелательно. Чтобы избавиться от такой ситуации, можно предпринять следующие действия:

  1. Сырую воду можно разбавить добавлением чистой воды.

  2. Сырая вода может быть обессолена.

  3. Возможен ионный обмен [6].

Переворачивание и перекачивание питательного раствора можно выразить как операции по замене резервуаров.Эти операции выполняются в определенное время / с определенной частотой. Замена резервуара - один из факторов, которым можно управлять в гидропонных системах. Есть много разных способов сэкономить время при замене резервуара. Один из них - добавление небольшого количества концентрата питательных веществ к наиболее потребляемым ионам питательных веществ. Как правило, N, K и P составляют содержание добавленной концентрации питательного вещества. В предыдущем исследовании содержание ежедневно добавляемого концентрата питательных веществ составляло 10 частей на миллион для азота и фосфора и 15 частей на миллион для калия [7].

2.2. Взаимодействие калия с другими питательными веществами в гидропонной культуре

Добавление исходной воды и нитрата кальция вызывает повышение содержания ионов Са в некоторых растворах. Чтобы избежать добавления Са, в удобрения добавляют нитрат калия и монофосфат калия. Кроме того, если добавление нитрата калия и монофосфата калия может ограничить значение Са в растворе, составы удобрений регулируются более низким начальным значением Са. Тест на смену резервуара для питательных веществ предоставляет информацию о том, как добавление питательных веществ сравнивается с заменой в резервуаре для нормальных и низкокальциевых составов питательных веществ.Исследователи, проводящие такой тест, смогли сформировать четыре разных питательных раствора. Они подробно описаны в таблицах 3 и 4 [7].

Питательные вещества / ион Исходный нормальный уровень (1) Исходный низкий уровень кальция (2) При замене резервуара нормальный (3) При замене резервуара низкий уровень кальция (4)
Азот 119 127 129 129
Фосфор 28 31 26 31
Калий 200 233 188 231
Кальций 110 78 116 86
Магний 30 33 32 36
Сера 97 93 111 111
Натрий 72 72 86 86
Хлорид 24 24 28 27
Бор 0.1 0,11 0,12 0,12
Марганец 0,04 0,07 0,04 0,05
Медь 0,08 0,08 0,07 0,08
0,06 0,07 0,06 0,08

Таблица 3.

Изучение ситуации с заменой резервуаров при составах питательных веществ с нормальным и низким содержанием кальция.

Питательные вещества / ион Нормальное изменение (1) Низкое изменение кальция (2) Нормальное изменение без изменений (3) Низкое содержание кальция без изменений (4)
Азот 61 38 41 48
Фосфор 26 33 75 81
Калий 68 116 244 285
Кальций 172 118 95 70
Магний 44 52 25 29
Сера 197 206 168 167
Натрий 112 115 114 111
Хлорид 25 24 28 26
Бор 0.11 0,13 0,09 0,10
Марганец <0,01 <0,01 <0,01 <0,01
Медь 0,09 0,11 0,06 0,07
Цинк 0,05 0,06 0,02 0,03

Таблица 4.

Питательные растворы, для которых нет эффекта замены резервуара для нормального и низкого содержания кальция в составе питательных веществ.

Исследователи отметили следующие перспективы в своей работе:

  1. В процессе производства была произведена замена резервуара в штатном решении.

  2. В обычном растворе замена резервуара не производится. При дальнейшей обработке ежедневно добавлялись KNO 3 и KH 2 PO 4 после смены резервуара.

  3. Во время производства была произведена замена резервуара с раствором с низким содержанием кальция.

  4. В растворе с низким содержанием кальция замена резервуара не производится.При дальнейшей обработке ежедневно добавляли KNO 3 и KH 2 PO 4 после замены резервуара [7].

Чтобы оценить данные, полученные как для растения, так и для раствора, были отмечены следующие результаты:

  1. Не наблюдалось существенной разницы между конечными выходами сырой массы при четырех обработках.

  2. Не было значительных различий в рейтингах ожогов.

  3. Наблюдались некоторые различия в рейтинге ожогов от лечения.Предполагается, что это можно сделать менее частой заменой резервуара.

  4. Начальная точка условий раствора, приготовленных производителями, должна тщательно контролироваться.

  5. Следует изучить взаимосвязь между отдельными условиями в исходной воде и другими параметрами.

  6. Наиболее вредными свойствами раствора является увеличение содержания S и Na к концу процесса. В этом случае необходимо понизить pH.Для этого следует использовать раствор азотной кислоты вместо раствора серной кислоты. Вместо увеличения уровня K за счет добавления KNO 3 , уровень N увеличивается за счет добавления раствора азотной кислоты. Таким образом, накопление S в растворе также снижается.

  7. Воздействие исходной воды увеличивает уровень Na в растворе. Уровень Na изменить сложнее. Важное значение имеет своевременное определение повышенного уровня Na.

  8. В этом исследовании было замечено, что некоторые элементы, содержащие микроэлементы, такие как Mn, были на более низком уровне.Если интервалы смены резервуаров должны быть увеличены, ежедневные добавки следует выбирать из наиболее часто используемых микроэлементов. При регулярных интервалах замены баков следует применять более высокие начальные значения, чтобы избежать дефектов [7].

Калий, который присутствует в виде свободных ионов почти во всех питательных растворах, имеет значение pH 2–9 [8]. Как и калий, кальций и магний также имеют широкий диапазон pH. Однако присутствие кальция и магния ограничено из-за присутствия других ионов.Следовательно, если питательный раствор содержит вещества с pH выше 7; Fe 2+ , Mn 2+ , PO 3 -4 , Ca 2+ и Mg 2+ осаждаются в соли. Это означает, что количество питательных веществ, поступающих в растения, ограничено [9].

Рост, развитие и производство растений основаны на общей концентрации ионов питательного раствора [10]. Ионы растворенных солей в питательном растворе обладают коллигативной способностью к питательным растворам.Это свойство вызвано силой, называемой осмотическим давлением (ОП) . Осмотическое давление зависит от количества растворенных веществ [11]. Кроме того, потенциал растворения или осмотический потенциал термины обычно используются в питательных растворах. В питательном растворе растворенные вещества оказывают значительное влияние на водный потенциал. Растворители уменьшают свободную энергию воды за счет разбавления воды [12]. Концентрация соли определяет общее количество солей в растворе. Электропроводность (EC) - показатель концентрации соли. Таким образом, осмотическое давление питательного раствора косвенно определяется параметром электропроводности (ЕС) . Таким образом, ЭК питательного раствора является хорошим индикатором количества ионов в корневой зоне растений [13].

Электропроводность или Осмотическое давление - первый исследуемый параметр концентрации питательного раствора. Регулирование pH и температуры корня также являются другими важными факторами, исследуемыми с точки зрения урожайности и качества [14].Питательные вещества и водопоглотители из питательного раствора постоянно усиливают их электрическую проводимость (ЕС). Таким образом, в то время как концентрации некоторых ионов уменьшаются, концентрации некоторых ионов также увеличиваются. Такая ситуация возникает как в закрытых, так и в открытых гидропонных системах одновременно. Например, в закрытой гидропонной системе с выращиванием роз питательный раствор в резервуаре контролировался, и результаты показали, что концентрация Fe падала очень быстро, в то время как Ca 2+ , Mg 2+ и Cl - увеличился.Кроме того, нет критических условий в уровнях концентрации K + , Ca 2+ и SO 4 2− [15]. Повторное использование питательных растворов требует регулирования ЕС. Повторное использование питательных растворов было показано в различных исследованиях, которые показали положительные результаты для систем устойчивого сельскохозяйственного производства [16]. В одном из этих исследований Brun et al. [17] снизили ЕС, добавив водный комплекс в дренаж; достиг желаемого значения EC с использованием систем рециркуляции, содержащих дополнительный питательный раствор.

Ионы, которые активны на ЭК: Ca 2+ , Mg 2+ , K + , Na + , H + , NO 3−, SO 4 2− , Cl - , HCO 3− и OH - [18]. Микроэлементы, такие как Fe, Cu, Zn, Mn, B, Mo и Ni, не оказывают значительного влияния на ЭК, поскольку они с меньшей вероятностью усваиваются растениями, чем макронутриенты [19].

Питательные растворы содержат по существу шесть питательных веществ вместе с Ca, Mg и S, с предпочтением K, N и P. Ионное соотношение было разработано Штайнером (1961). Эта концепция основана на взаимном соотношении анионов , таких как NO 3 - , H 2 PO 4 - , а SO 4 2 - и взаимном соотношении катионов , например K + , Ca 2+ и Mg 2+ . Такое соотношение влияет не только на общее количество каждого иона в растворе, но и на количественное соотношение, которое удерживает ионы вместе [10].

Беспочвенное возделывание дает различные жизнеспособные и контролируемые возможности для повышения качества сельскохозяйственных культур и производства. Отслеживаются такие параметры, как температура , pH , электропроводность и содержание кислорода в питательном растворе. Важно, чтобы эти параметры проверялись своевременно и точно, чтобы преимущество не превратилось в недостаток [15].

При повышении температуры питательного раствора увеличивается расход O 2 .Если вентиляции в корне недостаточно, концентрация CO 2 в корне увеличивается [20]. В некоторых овощах были проведены различные исследования по снижению концентрации CO 2 с помощью пероксида калия, который действует как источник кислорода [21].

Калий является наиболее желательным катионным минералом для растений и составляет 10% от сухого вещества растений. Из-за уменьшения количества удобрений KNO 3 в питательном растворе значительно снизилось содержание сухого вещества в листьях, кронах и корнях.Это замедлило рост и уменьшило количество листьев [22]. Существует ряд исследований, в которых сообщается, что устьичная проводимость снижается из-за недостатка K. Соответственно, сообщалось, что фиксация CO 2 и экспорт флоэмы также снижаются [23]. Кроме того, при производстве кукурузы и пшеницы наблюдались недостаточные уровни калия для повышения урожайности этих продуктов [24].

Следует учитывать различные эффекты калиевого питания, принимая во внимание общую концентрацию ионов (ЕС).В компании K Nutrition необходимо изучить взаимосвязь калия с другими катионами. Среди этих катионов в основном присутствуют Ca, Mg и Na в солевой оросительной воде. В результате увеличения отношения K / Ca улучшается качество хранения. Кроме того, были увеличены вкусовые факторы, такие как содержание сахара и кислоты [25].

Плохое качество воды может привести к чрезмерной концентрации NaCl в питательном растворе. Следовательно, активность ионов питательных веществ может снизиться, и соотношения Na + : Ca 2+ , Na + : K + , Ca 2+ : Mg 2+ и Cl - : NO3 может увеличиваться [26].Это может привести к осмотическому и специфическому ионному повреждению, дефициту питательных веществ и снижению урожайности и качества растения. Граттан и Грив исследовали, что соленость NaCl на ткани может иметь репрессивный эффект на концентрацию микронутритов и макроэлементов (N, P, K, Ca, Mg и S) [26].

.

Внимание! | Cloudflare

Почему я должен заполнять CAPTCHA?

Заполнение CAPTCHA доказывает, что вы человек, и дает вам временный доступ к веб-ресурсу.

Что я могу сделать, чтобы этого не произошло в будущем?

Если вы используете личное соединение, например, дома, вы можете запустить антивирусное сканирование на своем устройстве, чтобы убедиться, что оно не заражено вредоносными программами.

Если вы находитесь в офисе или в общей сети, вы можете попросить администратора сети запустить сканирование сети на предмет неправильно сконфигурированных или зараженных устройств.

Еще один способ предотвратить появление этой страницы в будущем - использовать Privacy Pass. Возможно, вам потребуется загрузить версию 2.0 прямо сейчас из Магазина дополнений Firefox.

,

Смотрите также