Калийный баланс – связь со статусом здоровья почв

Сегодня мне бы хотелось поговорить о калии-  его функциях в растении,  доступности в почве и роли КСМ (калий солюбилизирующих  микроорганизмов).

Калий в растении

Локализация

В отличие от азота и фосфора калий не входит в состав органических соединений в растениях, а находится в клетках растений в ионной форме в виде растворимых солей в клеточном соке и частично в виде недолговечных комплексов с коллоидами цитоплазмы.

Молодые органы растения содержат калия в 3-5 раз больше, чем старые: его больше в тех органах и тканях, где идут интенсивно процессы обмена веществ и деления клеток. При недостатке калия в питательной среде происходит отток его из старейших органов и тканей в молодые растущие органы, где он подвергается повторному использованию (реутилизации).

Физиологические функции калия

Физиологические функции калия   разнообразны. Он оказывает положительное влияние на физическое состояние коллоидов цитоплазмы, повышает их обводненность, набухаемость и вязкость, что имеет большое значение для нормального обмена веществ в клетках, а также для повышения устойчивости растений к засухе. При недостатке калия и усилении транспирации растения быстрее теряют тургор и увядают. Калий положительно влияет на интенсивность фотосинтеза, окислительных процессов и образования органических кислот в растениях, участвует в углеводном и азотном обмене. При недостатке калия в растении тормозится синтез белка, в результате нарушается весь азотный обмен. Недостаток калия особенно сильно проявляется при питании растений аммонийный азотом. Внесение высоких норм аммонийного азота при недостатке калия приводит к накоплению в растениях большого количества не переработанного аммиака, который оказывает вредное действие на растение. При недостатке калия задерживается превращение простых углеводов в более сложные (олиго- и полисахариды). Калий повышает активность ферментов, участвующих в углеводном обмене, в частности сахаразы и амилазы. Этим объясняется положительное влияние калийных удобрений на накопление крахмала в клубнях картофеля, сахара в сахарной свекле и других корнеплодах. Под влиянием калия повышается морозоустойчивость растений, что связано с большим содержанием сахаров и увеличением осмотического давления в клетках. 

Калий в почве

Валовое содержание калия в почве часто намного превышает содержание азота и фосфора, что в значительной мере определяется характером материнской породы.

Калий почв на 99,9 % представлен минеральными соединениями, поэтому обеспеченность этим элементом растений зависит от гранулометрического и минералогического состава почвы. В среднем содержание общего калия в пахотном горизонте составляет (%): в супесчаных почвах – 0.9–1.1, легкосуглинистых – 1.1–1.3, среднесуглинистых – 1.3–1.6, тяжелосуглинистых – 1.5–1.8. Однако валовое количество калия в почве не характеризует условия калийного питания растений и может рассматриваться лишь в качестве самого общего ориентира резервов элемента.

Подавляющая часть общего калия (75–95%) входит в кристаллическую структуру минералов с каркасным типом решетки (полевые шпаты) и практически недоступна растениям. Неоднократно было показано отсутствие корреляционной связи между содержанием в почвах валового калия и его легкоподвижных форм.

Формы Калия

Одна из первых классификаций форм валового калия принадлежит К.К. Гедройцу ( 1935) и выглядит следующим образом: 1) калий почвенного раствора; 2) калий почвенно-поглощающего комплекса: а) интенсивно обменивающийся; б) экстенсивно обменивающийся; 3) калий почвенного скелета.

В настоящее время при изучении форм калия в почвах выделяют в основном следующие его формы: 1) валовой калий, 2) водорастворимый калий, 3) обменный калий, 4) резервный калий, 5) калий органической части почвы, 6) неизвлекаемый калий.

В системе Агрохимслужбы России обменный калий экстрагируют тремя методами: 1) 0,2М НС1 – для подзолистых почв (метод Кирсанова); 2) 0,5М СН3СООН – для некарбонатных почв (метод Чирикова); 3) 1% (NH4)2CO3 – для карбонатных почв (метод Мачигина), во многом, из-за возможности определения в этих же вытяжках фосфора. Классификация форм почвенного калия – см .приложенный файл.

Растения в процессе питания из почв усваивают, прежде всего, наиболее подвижные формы: водорастворимый калий, затем обменный калий. Далее, по мере развития растений и воздействия их на почвы и протекающие в них процессы, вовлекаются необменные и резервные формы. Поэтому при характеристике почв по обеспеченности калием следует учитывать не только водорастворимый и обменный калий, но и необменные его формы, являющиеся резервом калия в них. Классификация почв по обеспеченности калием- см.приложенный файл.

Эффективность калийных удобрений всегда выше при достаточной обеспеченности растений другими основными элементами питания. В этом случае более четко проявляется положительная роль калия в повышении устойчивости растений к неблагоприятным погодным условиям, к поражению болезнями и повреждению вредителями .

Важность соблюдения баланса калия -см.приложение.

Калий-солюбилизирующие микроорганизмы (КСМ)

Известно, что некоторые полезные почвенные микроорганизмы, такие как -  широкий спектр сапрофитных бактерий, штаммов микромицетов и актиномицетов, могут растворять нерастворимый почвенный калий различными механизмами. Некоторые из этих механизмов включают выделение неорганических и органических кислот, ацидолиз, полисахариды,  хелатирование, полисахариды и обменные реакции.                                                 Вот лишь некоторые представители микробиоты, отнесенные к КСМ: 

• Acidithiobacillus ferrooxidans
  
• Agrobacterium tumefaciens
  
• Azotobacter chroococcum
  
• Aspergillus niger,  A. terreus
  
• Bacillus mucilaginosus, B. edaphicus, B. circulans, B.megaterium
  
• Burkholderia  spp.
  
• Frateuria aurant
  
• Paenibacillus spp.,
  
• Paenibacillus glucanolyticus
  
• Pseudomonas gessardii,
  
• Rhizobium  spp.                                                                                                                                                              
  

Влияние калий-солюбилизирующих микроорганизмов на рост и урожайность растений

В настоящее время проводятся исследования как влияют КСМ на развитие растений -  наблюдается  формирование  более мощных растений и ,как результат, растет  урожайность. Картина действия КСМ на формирующийся ячмень-см приложение.

Таким образом, повышая статус здоровья почв, создавая условия для  формирования биоразнообразия  микробиоты- в том числе и КСМ – мы повышаем доступность Калия. 

• ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ И ХИМИЧЕСКИХ МЕЛИОРАНТОВ НА АГРОХИМИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧВ И УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ ПРЕДКАМЬЯ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН , МУРАТОВ М. Р., 2015 
• Поиск, выделение и скрининг калий растворяющих фосфор мобилизующих бактерий из засоленных почв, Нарбаева Х.С., 2018
• Динамика обеспеченности калием пахотных и луговых почв Беларуси, И. М. Богдевич, Ю. В. Путятин, И. С. Станилевич, О.
• ФОРМЫ КАЛИЯ В ПОЧВЕ И МЕТОДЫ ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ, Якименко В.Н., 2018
• БАЛАНС КАЛИЯ, УРОЖАЙНОСТЬ КУЛЬТУР И КАЛИЙНОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧВЫ В ДЛИТЕЛЬНОМ ПОЛЕВОМ ОПЫТЕ В ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ, Якименко В.Н.,2019
• Isolation and Characterization of Potassium-Solubilizing Bacteria from Paddy Rhizosphere (Oryza sativa L.),  R. Fatharani, Y S Rahayu, 2018
• Plant growth promotion of barley (Hordeum vulgare L.) by potassium solubilizing bacteria with multifarious plant growth promoting attributes , Tanvir Kaur, 2021
• Potassium Solubilization by Rhizosphere Bacteria: Influence of Nutritional and Environmental Conditions Priyanka Parmar, S. S. Sindhu, 2013
• Aspergillus niger as an eco-friendly agent for potassium release from K- bearing minerals: Isolation, screening and culture medium optimization using Plackett-Burman design and response surface methodology Sanaz Ashrafi-Saiedlou, 2024

Буду благодарна за ваши комментарии - интересна ли тема повышения биодоступности питательных элементов с помощью микробиоты почвы?