677
.pdfКалий 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)
Почва |
К2О |
|
Почва |
К2О |
||
% |
|
т/га |
% |
т/га |
||
|
|
|
||||
Дерново-подзолистая песчаная |
0,5-0,7 |
|
15-21 |
Чернозем |
2-2,5 |
60-75 |
Дерново-подзолистая суглини- |
1,5-2,5 |
|
45-75 |
Серозем |
2,5-3,0 |
75-90 |
стая |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
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)
№ группы (класса) |
Степень обеспеченности |
К2О |
1 |
Очень низкая |
<40 |
2 |
Низкая |
40-80 |
3 |
Средняя |
80-120 |
4 |
Повышенная |
120-170 |
5 |
Высокая |
170-250 |
6 |
Очень высокая |
250 |
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
|
|
Химический |
|
|
Примеси в 1 ц удобрения, кг |
||||
|
Удобрения |
Содержание К2О, % |
Масса, 1 м3, т |
|
|
|
|
||
|
состав |
MgO |
Na2O |
Cl |
S |
||||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Калий хлористый |
КСl |
53,0-62,5 |
0,92-0,95 |
– |
5 |
46 |
– |
|
|
(ГОСТ 4568-83) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Калийная соль |
KCl + nKCl × mNaCl |
40,0 |
1,0-1,2 |
– |
20 |
50 |
– |
|
|
(ТУ 113-13-13-82) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Сульфат калия |
K2SO4 |
48,0-50,0 |
1,25-1,4 |
5 |
– |
2,5 |
41 |
|
|
|
(ТУ 2184-020-00203344-97) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
228 |
Калимагнезия |
K2SO4 × MgSO4 × 6H2O |
25,0-28,0 |
1,0 |
9 |
4 |
66 |
40 |
|
(ТУ 6-12-77-74) |
|||||||||
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Калийно- |
|
18,5 |
|
|
|
|
|
|
|
магниевый |
K2SO4 × 2MgSO4 |
1,1 |
9 |
30 |
43 |
96 |
||
|
(ТУ 6-13-7-76) |
||||||||
|
концентрат |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Хлоркалий- |
KCl + примеси |
32,0 |
1,0 |
до 6 |
25 |
156 |
– |
|
|
электролит |
(ТУ 48-10-40-76) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Каинит |
KCl × MgSO4 × 3H2O |
10,6-14,0 К2О, до 22,0 МgSО4 |
1,0-1,2 |
6-7 |
22-25 |
35 |
17 |
|
|
(ТУ-6-13-8-83) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Сильвинит |
nKCl + mNaCl |
12,0-15,0-19,0 |
1,0-1,2 |
– |
35-40 |
45-60 |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Калимаг |
KCl + MgCl2 + NaCl |
41-42 К2О до 12 МgО |
1,0 |
|
|
|
2-4 |
|
|
(Березниковский) |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Цементная пыль |
K2SO4 + CaCO3. + Ca(OH)2 + CaO |
К2О до 40,0 |
|
0,5 |
|
|
|
|
|
+. CaSiO4. |
ТУ 21-20-33-78 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
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