677

Калий в почвах

Содержание калия (К2О) в почвах колеблется от 0,5 до 3% в зависимости от их гранулометрического состава (табл. 80).

Таблица 80

Относительное и валовое содержание калия в пахотном слое разных почв (Минеев В.Г., 2006)

Больше калия в мелкодисперсных фракциях почвы, поэтому тяжелые глинистые и суглинистые почвы богаче калием, чем песчаные и супесчаные. Очень бедны калием (0,03- 0,05%) торфянистые почвы. В большинстве культурных суглинистых почв калия содержится 2-2,5%, то есть значительно больше, чем азота и фосфора. Кроме того, если основной запас азота сосредоточен только в гумусовом горизонте, фосфора – в пахотном и подпахотном слоях, то калия – во всем корнеобитаемом слое почвы. Общий запас К2О в пахотном слое почвы достигает 50-75 тыс. кг/га, но основная часть калия (98-99%) находится в форме нерастворимых и малодоступных для растений соединений.

Среднее содержание валового калия в пахотном слое почв Предуралья следующее: в дерново-подзолистой легкосуглинистой – 0,8%, тяжелосуглинистой – 2,4%, серой лесной – 2,3%, черноземе оподзоленном тяжелосуглинистом – 2,2%.

Калий в почве находится в органическом веществе (не более 0,05%) и в составе минералов: полевого шпата

(К2Al2SiО16), мусковита (Н2КAl3Si3О12), биотита (Н, К)2(MgFе+2)2], нефелина (Na,К)2ОАl2О3 × 2SiO2 , лейцита

(К2All2Si4O12) и др. В процессе выветривания происходит из-

221

мельчение минералов, а вместе с ним снижается содержание минералов группы полевых шпатов и возрастает содержание глинистых минералов. В тяжелосуглинистых почвах общего калия содержится больше, чем в песчаных и супесчаных.

Почвы с высоким содержанием органического вещества и особенно торфяные содержат меньше валового калия, чем дерново-подзолистые малогумусные почвы.

В.Д. Панников и В.Г. Минеев (1987) по доступности растениям все соединения калия в почве подразделяют на пять групп:

1. Калий минерального скелета почв. Переход этой фор-

мы калия в доступное состояние проходит очень медленно, и в основном в результате химического, физического и биологического выветривания. Основными факторами физического выветривания являются температура, механические силы воды, ветра, ледников. Факторами биологического выветривания являются живые организмы и продукты их жизнедеятельности. Факторами химического выветривания являются атмосферная вода, углекислый газ и кислород. Основная реакция воды с минералами горных пород – гидролиз приводит к замене катиона калия на ионы водорода диссоциированных молекул воды, то есть происходит обменное разложение. Эту реакцию можно схематически представить на примере ортоклаза:

К2Аl2Si6O16 + 2H2O = H2Al2Si6O16 + 2KOH

В дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве Предуралья на долю этой фракции приходится 95-99 % или 70-80 т/га.

2. Калий в плазме микроорганизмов и пожнивнокорневых остатков.

222

Калий, входящий в состав микроорганизмов, в дерновоподзолистой тяжелосуглинистой почве составляет 30-40 кг/га. В черноземных почвах содержание микроорганизмов в два, а иногда в три раза больше, поэтому можно предполагать, что его содержится около 100 кг/га. Калий содержится также в растительных остатках, остающихся на поле после уборки урожая (корни, солома, полова, ботва и др.), и в живых организмах (черви, насекомые и др.), обитающих в почве. Только после разложения растительных остатков и отмерших живых существ калий становится доступным для растений. Калий минералов и входящий в состав микроорганизмов ПКО непосредственно в питании растений не участвуют и не могут быть показателем обеспеченности растений данным элементом.

3. Поглощенный, обменно-поглощенный или адсорбци-

онно-связанный калий. Этот калий находится на поверхности почвенных коллоидов и может легко вытесняться катионами почвенного раствора. Обменно-поглощенный калий – главный источник калийного питания растений.

Содержание обменно-поглощенного калия в меньшей степени зависит от типа почв и содержания в них гумуса, в большей степени зависит от гранулометрического состава и окультуренности их. В супесчаных почвах в среднем его содержится 0,5-0,8%, на суглинистых 1,3-2,5% от общего содержания калия, что составляет 30-250 мг на кг почвы. Эта фракция калия динамична во времени, может убывать в результате выноса урожаем и возрастать при внесении органических и минеральных удобрений. Длительные исследования кафедры агрохимии Пермской сельскохозяйственной академии показали, что ежегодное внесение высоких доз калия (более 120 кг/га К2О) в течение 12-15 лет повысило содержание калия в дерново-подзолистой почве на 80-100 мг/кг. По-

223

ложительный баланс обменно-поглощенного калия в почве складывается только тогда, когда вносится ежегодно более 60 кг К2О на га. Для того чтобы поднять содержание обменнопоглощенного калия в почве парового поля на 10 мг К2О в 1 кг почвы, необходимо вносить 70-80 кг К2О на га.

4.Водорастворимый калий. На долю этой фракции при-

ходится всего лишь 1/5-1/10 часть обменно-поглощенного калия или 1,5-5 мг/кг почвы. Незначительная часть водорастворимого калия может появляться в результате перехода обменно-поглощенного калия в раствор под воздействием различных солей на почвенно-поглощающий комплекс. Водорастворимый калий полностью усваивается растениями. Ввиду незначительного его содержания в почве и не имеющего существенного значения в питании растений водорастворимый калий при оценке почв не определяют. При обработке навески почвы слабыми растворами кислот в вытяжку попадает и водорастворимый калий, поэтому определяемый обменно-поглощенный калий почвы представляет сумму собственно поглощенного калия и водорастворимого.

5.Калий, фиксированный почвой. Эта форма калия находится в необменном состоянии, в кристаллической решетке глинистых минералов. Фиксация калия тем сильнее, чем больше в почве глинистых минералов группы монтмориллонитов и гидрослюд. Переходить в фиксированное состояние может в равной мере как калий самой почвы, так и калий, вносимый с удобрениями. Черноземные почвы, почвы

сповышенным содержанием органического вещества, унавоженные, произвесткованные фиксируют калий сильнее, чем кислые дерново-подзолистые. Усиливается фиксация калия при частом попеременном увлажнении и подсушивании почвы, причем, чем выше температура почвы, тем больше

224

фиксация. Дерново-подзолистые тяжелосуглинистые почвы способны фиксировать до 250 кг/га калия вносимых удобрений, а черноземные – до 700 кг/га. Кристаллической решеткой минералов одновременно с калием может фиксироваться

иаммоний (NH4+). Поглощение одного из этих двух питательных элементов исключает фиксацию другого. В то же время следует признать, что фиксация калия, в равной мере и аммония, в необменное состояние является процессом не бесконечным.

Большинство исследователей считают, что в процессе поглощения растениями обменно-поглощенного калия и истощения почвы доступным калием происходит пополнение его, прежде всего за счѐт фиксированного калия. В почве существует определенное равновесие между этими двумя формами калия. Пополнение доступной формы калия в почве может происходить не только за счѐт перехода его из фиксированного состояния, но благодаря гидролизу самих глинистых минералов. Такой калий называют легкогидролизуемым. По данным кафедры агрохимии, в пахотном слое окультуренной дерново-подзолистой почвы легкогидролизуемого калия содержится 250-350 мг/кг или 750-1050 кг/га.

Закрепление калия удобрений в обменно-поглощенном

ификсированном состоянии способствует удержанию калия в почве. Последнее очень важно учитывать при « запасном» внесении калийных удобрений, то есть при внесении высоких доз калия один или два раза за ротацию севооборота. Опытами кафедры агрохимии (Чернова Л.А.), Пермского НИИСХ (Зиганшина Ф.М.) в 70-х годах XX в. установлено, что эффективность «запасного» внесения калийных удобрений на тяжелосуглинистых почвах выше, чем при их ежегодном внесении. Исследователями установлена положительная

225

связь урожайности с содержанием обменного калия практически на всех почвах. Слабая обеспеченность почв калием в отдельных случаях может быть основной причиной низкой продуктивности дерново-подзолистых почв. Это наблюдается в том случае, когда калий находится в минимуме и нарушается соотношение его с азотом и фосфором.

Агрохимическая служба обменный калий в дерновоподзолистых почвах определяет по Кирсанову. Группировка почвы по обеспеченности доступным калием приведена в таблице 81. По результатам полевых опытов Географической сети оптимальные уровни содержания доступного калия для дерново-подзолистых, серых лесных почв составляет для зернотравяных севооборотов 120-170 мг/кг, зернопропашных– 170 -250, для овощных – 250-300 мг/кг.

Таблица 81

Группировка почв по обеспеченности подвижными формами калия по Кирсанову, мг/кг (Методические указания…, 2003)

Баланс калия в почвах. Поступление калия в почву осуществляется в основном с органическими и минеральными удобрениями и незначительная часть около 2 кг/га в год с семенами. Потери в среднем за год за счѐт водной и ветровой эрозии составляют 10-20 кг/га, вымывание в грунтовые воды – 10-12 кг/га, вынос сельскохозяйственными культурами –

40-300 кг/га.

226

Калийные удобрения

Калийные удобрения подразделяют на следующие основные группы:

– концентрированные калийные удобрения – продукты заводской переработки природных минералов (сырых солей). К ним относятся: хлористый калий (КСl), сульфат калия или сернокислый калий (К2SО4), калимагнезия

(К2SО4 × МgSО4 × 6Н2О);

–сырые калийные соли (сильвинит KCl × NaCl, каинит

KCl × MgSO4 × 3H2O);

–смешанные, получаемые из сырых солей и концентрированных удобрений. К ним относится калийная соль (КСl + nKCl × mNaCl);

–отходы промышленности, содержащие калий (цементная пыль, калий углекислый, отработанный электролит и др.).

Характеристика удобрений приведена в таблице 82.

В мировом ассортименте калийных удобрений свыше 80% приходится на хлористый калий, в России – почти 90%.

В2003 году на комбинатах г. Соликамска и Березников Пермского края производилось около 10 млн. т высококачественного хлористого калия, однако хозяйства России закупали не более 15% от произведенного количества, основная масса удобрений шла на экспорт.

В современном ассортименте калийных удобрений хлористый калий [КСl] (ГОСТ 4568-95) выпускается в виде кристаллического рассыпчатого порошка или гранул следующих марок: марка «К» – получается кристаллизацией из растворов сильвинита и марка «Ф» – получаемая флотационным обогащением калийных руд. Выпускается 3-я форма методом гидроциклона – гранулированный хлористый калий. Марка «К» в зависимости

от сорта содержит К2О в %: высший сорт – 62,5; I сорт – 62,0; II сорт – 60,0.

227

Таблица 82

Характеристика основных калийных удобрений

228

Это мелкокристаллическая соль белого, сероватого, красноватого или других цветов. Характерной особенностью этого удобрения является однородность окраски. Продукт не гигроскопичен, не слеживается, сильно пылит. Для снижения слѐживаемости в удобрения вводят различные органические добавки (амины, синтетические жирные кислоты), которые и окрашивают продукт.

Марка «Ф» II сорта содержит 60% К2О и III сорта – 58,1%, соль крупнокристаллическая розового или красного цвета, содержащая не менее 80% частиц 2-4 мм. Практически не слеживается, отличается хорошей сыпучестью и рассеваемостью.

Мелкий хлористый калий используют, как правило, в производстве комплексных удобрений – азофосок, нитрофосок и диаммофосок. Гранулированный хлористый калий пригоден для сухого смешивания и используется для изготовления смешанных и сложно-смешанных комплексных удобрений.

Согласно ТУ 113-13-4-93 возможны поставки крупнокристаллического обесцвеченного (1-3 мм), гранулированного (2-4 мм) и прессованного (гранулы неправильной формы 1-4 мм, от серовато-белого до красно-бурого цветов) со 100

%рассыпчатостью.

Вкачестве бесхлорных калийных удобрений выпускают

сульфат калия [K2SO4](ТУ 2184-020-00203344-97), содержит К2О 48,0-50,0%; калимагнезию [K2SO4 × MgSO4 × 6H2O] (ТУ 6-12-77-74) К2О – 29,0%, МgО – 9% и калимаг (калийномагниевый концентрат) [K2SO4 × 2MgSO4] (ТУ 6-13-7-76)

К2О – 18,5%, МgО – 9%. Сульфат калия (сернокислый калий), K2SO4. это мелкокристаллическая соль сероватого цвета, растворимая в воде.

Небольшие количества сульфата калия по разным слож-

ным и энергоемким технологиям выпускают в ОАО «Урал-

229

калий» (с 50% К2О), а также на глиноземных заводах при переработке нефелиновых и других горных пород.

Сульфат калия имеет хорошие физические свойства, негигроскопичен, не слеживается. Его можно применять на любых почвах и под все культуры, но особенно под чувствительные к хлору растения (табак, виноград, цитрусовые, лѐн, картофель и др.). Однако производство сульфата калия дорогое, поэтому он занимает незначительный удельный вес среди калийных удобрений.

Калимагнезия и калимаг (калийно-магнезиальный концентрат), содержат равное количество магния. На Соликамском магниевом заводе при переработке карналлита освоено производство калимага хлористого гранулированного с содержанием 45-65% КCl и 4,5-15,0% MgCl2. Это хорошее удобрение для культур, потребляющих, наряду с калием, много магния (картофель, лѐн, клевер), особенно на бедных калием и магнием песчаных и супесчаных почвах.

Их желательно использовать под культуры чувствительные к хлору. Калимаг и калимагнезию целесообразно применять в качестве основного удобрения на легких почвах весной.

Калийная соль [КСl + mKCl + nNaCl] (ТУ 113-13-13-82).

На основе хлористого калия готовят смешанные соли путем механического смешивания концентрированного КСl с сырыми калийными солями (чаще всего с сильвинитом или каинитом). Смешанные соли содержат от 40 до 42-43% К2О.

К калийным удобрениям относится также хлоркалий-

электролит [КСl×NaCl + MgCl2] (ТУ 48-10-40-76) – побоч-

ный продукт при электролизе карналлита. Удобрение марки «А» содержит не менее 45,5% К2О, марки «В» – 31,6% К2О до 0,2% МgО. Влияние схоже с хлористым калием марки «К», светлой окраски, слеживаемость слабая. По своей эффективности примерно равноценен хлористому калию.

Сырые калийные соли. Получают размолом природных калийных солей. Характеризуются низким содержанием ка-

230