Роль калию в растениях

Роль калия в жизни растений.

Физиологическая роль калия для растений заключается в том, что он обеспечивает течение такого важного процесса, как фотосинтез, активизирует деятельность многих ферментов, участвует в углеводном и азотном обменах. При недостатке калия тормозится синтез белка, в результате нарушается весь азотный обмен. Недостаток калия особен­но сильно проявляется при питании растений аммонийным азотом.

Калий находится почти во всех органах и тканях растений, но чаще всего в неодинаковых количествах. Особенно много калия содержат молодые рас­тения, в которых энергично делятся клетки.

Физиологическая роль калия в жизни растений проявляется преж­де всего в поддержании благоприятных (для жизни клетки) физико­химических свойств протоплазмы — ее оводненность, вязкость, набуха- емость, эластичность и др., что имеет большое значение для нормаль­ного обмена веществ.

Способность калия увеличивать гидрофильность (оводненность) растительных клеток, поддерживать тургор и объясняет его большое значение в повышении зимостойкости и засухоустойчивости растений.

Недостаток калия тормозит развитие растений, приводит к значи­тельному снижению урожая и ухудшению его качества. Явные внеш­ние признаки калийного голодания проявляются у растений при сни­жении содержания в них калия в 3-5 раз по сравнению с нормальным. Один из наиболее специфических признаков — краевой «запал». При этом края и кончики листьев, прежде всего нижних, буреют, приобре­тают «обожженный» вид, на пластинках появляются мелкие ржавые пятна.

Соединения калия в почве.

Калий горных пород и минералов составляет 98-99% общего количества калия в почве и представлен в виде труднорастворимых алюмосиликатов: полевых шпатов, слюд и гидрослюд. Он становится доступным растениям только после разрушения и превращения минералов в более простые минералы и соли, большого значения в питании растений не имеет.

Водорастворимые соединения калия (нитраты, фосфаты, сульфаты, хлориды, карбонаты) находятся в почвенном растворе. Доступны для растений но содержатся в очень незначительных количествах.

Обменный, или поглощенный калий представлен катионами калия в ППК. Катионы ППК и водорастворимые соединения калия – это основные источники калийного питания растений. Поэтому степень обеспеченности калием для питания растений принято выражать содержанием его в подвижной форме (сумма водорастворимого и обменного).

Калий органического вещества входит в состав растительных остатков и микроорганизмов. Растениями непосредственно не усваивается, но в процессе минерализации органических веществ легко переходит в почвенный раствор и становится доступным растениям.

Необменный или фиксированный калий поглощается почвой, прочно удерживается кристаллической решеткой минераллов, поэтому труднодоступен для растений.

Формы соединений калия могут переходить друг в друга. Это можно выразить следующим образом:

Калий водорастворимый калий обменный калий необменный калий входящий в состав безводных силикатов

Источник

Калий в жизни растений

Калий — химический элемент, наряду с азотом и фосфором является важнейшим элементом питания растений. Попытки заменить его близкими элементами (натрием, литием, рубидием) оказались безуспешными.

Впервые предположение о необходимости калия для растений были высказаны Сосюром в 1804 г. на основании химического анализа золы растений, в которой всегда присутствовал калий. Позже Либих сделал вывод о необходимости использования калийных удобрений. Первые экспериментальные подтверждения о необходимости калия растениям получены Сальм-Горстмаром в 1846 г.

Навигация

Калий в растениях сосредоточен главным образом в цитоплазме и вакуолях клеток в ионной форме. Не входит в состав органических соединений, но участвует в фотосинтезе. Примерно 80% калия находится в клеточном соке растений и может легко вымываться водой, например дождями и особенно из старых листьев, остальные 20% удерживаются в обменно-поглощенном состоянии коллоидами цитоплазмы. Он усиливает гидратацию коллоидов цитоплазмы, повышая водоудерживающую силу и засухоустойчивость растений. Около 1% необменно поглощается митохондриями.

В дневное время суток, калий, сохраняя подвижность, удерживается в клетках растений. Ночью, когда фотосинтез останавливается, часть калия может выделяться через корневую систему, но при появлении первых лучей Солнца, вновь поглощается растением.

В молодых органах растений содержат в 3-5 раз больше калия, чем в старых: его содержание выше в органах и тканях, где интенсивно протекают процессы обмена веществ и деления клеток. Поэтому калий также называют элементом молодости. Калий в больших количествах содержится в пыльце растений. Так, в золе пыльцы кукурузы содержится до 35,5% калия, тогда как на кальций, магний, серу и фосфор приходится в сумме 24,7%. Подвижность калия обусловливает его реутилизацию за счет перемещения из старых листьев в молодые. Поэтому его распределение в растениях характеризуется базипептальным градиентом концентрации, то есть его содержание в листьях и стебле в пересчете на единицу сухого вещества увеличивается снизу в верх.

В клеточном соке содержание калия значительно выше, чем других катионов, и в 100-1000 раз превышает концентрацию в почвенном растворе.

В отличие от азота и фосфора калий концентрируется в вегетативных органах, а не в репродуктивных. Так, в соломе злаков калия в 2 раза больше, а в стеблях кукурузы — в 5 раз, чем в зерне. Поэтому вынос калия с нетоварной частью урожая, обычно больше, чем с товарной, за исключением зернобобовых растений.

Содержание калия в растениях может меняться в зависимости от климатических условий, применяемой агротехники, плодородия почв.

В зерне зерновых культур содержится 15% от всего количества калия в урожае, в соломе — 85%. В клубнях картофеля — до 95%, в ботве — до 5% от общего выноса.

Таблица. Среднее содержание K₂O в урожае некоторых сельскохозяйственных культур, % на абсолютно сухое вещество (по Петербургскому)

Культура	Продукция	K2O	Культура	Продукция	K2O
Озимые зерновые	Зерно	0,65	Картофель	Клубни	2,40
	Солома	1,10		Ботва	3,70
Яровые зерновые	Зерно	0,67	Капуста белокочанная	Кочаны	4,60
	Солома	1,30	Морковь	Корнеплоды	3,20
Кукуруза	Зерно	0,43	Огурец	Плоды	5,65
	Стебли	1,93	Томат	Плоды	5,60
Горох	Зерно	1,46	Лен	Солома	1,10
	Солома	0,60	Хлопчатник	Волокно	1,00
Сахарная свекла	Корнеплоды	1,00	Клевер луговой	Сено	1,80
	Ботва	3,00	Люцерна	Сено	1,80
Кормовая свекла	Корнеплоды	3,50	Вика	Сено	1,20
	Ботва	2,63	Тимофеевка	Сено	2,42

Значение калия

Калий регулирует фотосинтез, увеличивает отток углеводов из пластинки листа в другие органы, участвует в синтезе сахаров и высокомолекулярных углеводов — крахмала, целлюлозы, пектиновых веществ, ксиланов.

Калий способствует накоплению моносахаридов в плодовых и овощных культурах, сахарозы в корнеплодах, крахмала в картофеле, утолщает стенки клеток соломины злаковых культур, повышает устойчивость к полеганию, у льна и конопли улучшает качество волокна.

Таблица. Влияние калия на содержание редуцирующих сахаров, сахарозы и крахмала в листьях и черешках томата, % (по Багаеву)

Показатель	Листья		Черешки
с калием	без калия	с калием	без калия
Редуцирующие сахара	2,34	2,01	1,56	1,00
Сахароза	1,20	0,35	0,00	0,00
Крахмал и декстрины	2,48	1,00	4,22	0,96

Благодаря накоплению углеводов в клетках растений, калий усиливает осмотическое давление клеточного сока, тем самым повышая холодоустойчивость и морозостойкость растений.

Накопление калия в хлоропластах и митохондриях способствует стабилизации их структуру и образованию АТФ. Он увеличивает гидрофильность коллоидов протоплазмы, при этом уменьшается транспирация, что способствует растениям лучше переносить кратковременные засухи.

Калий участвует в синтезе и обмене белков. При его недостатке синтез снижается с одновременным распадом старых молекул белков. В растениях накапливаются аминокислоты. Оптимизированное калийное питание приводит к повышению доли белка в растениях пшеницы. Усиливается синтез аспарагина и глютамина. Положительное действие калия на синтез белков связано с его влиянием на накопление и трансформацию углеводов (углеводы в процессе дыхания образуют кетокислоты, из которых синтезируются аминокислоты), а также с усилением ферментативной активности синтеза белка.

Калий катализирует синтез витаминов тиамина и рибофлавина, регулирует функционирование замыкающих клеток устьиц листьев.

Калий поглощается растениями в виде катиона и в этой форме остается в клетках и является основным противоионом отрицательно заряженных анионов клетки. Калий создает разность электрических потенциалов между клеткой и средой.

Участвуя в важнейших биохимических процессах, калий повышает устойчивость к различным заболеваниям в течение вегетации и в послеуборочный период, улучшает лежкость плодов и овощей.

Критический период в потреблении калия растениями приходится на первые 15 дней после появления всходов. Период максимального потребления, чаще всего, совпадает с периодом интенсивного прироста биологической массы. У некоторых культур, например, льна, поступление калия останавливается к фазе полного цветения или к цветению — началу молочной спелости, как у зерновых и зернобобовых. У других культур поступление более растянуто и происходит в течение всего вегетационного периода, как у картофеля, сахарной свеклы, капусты.

В районах, в которых действие калийных удобрений наиболее эффективно, их применение обеспечивает на каждый килограмм внесенного калия удобрений прибавку урожая: 2-3 кг зерна, 20-33 кг картофеля, 35-40 кг сахарной свеклы, 1-1,5 кг льноволокна, 20-33 кг сена сеяных трав и 8-18 кг сена луговых трав.

Источник