Калийные удобрения: классификация, применение на различных типах почв

Калийные удобрения являются основным источником калия для сельскохозяйственных растений, используются как при основном внесении, так и в подкормках для всех сельскохозяйственных культур.

Когда-то зола была весьма ценным химическим продуктом, потому что из нее люди получали первое в мире моющее средство, нагревая ее в воде и получая при этом мылкий раствор, используемый при стирке и в других целях. Такая «особая» зола, образующаяся только при сжигании древесины, камыша, соломы или папоротника, даже имела свое название – поташ, или кали. Она содержала карбонат калия, который и придавал ей ценные свойства.

Поведение калийных удобрений в почве

Калийные удобрения слабо мигрируют по почвенному профилю. Исключение – песчаные и супесчаные почвы.

После внесения в почву калийные удобрения быстро растворяются в почвенном растворе и вступают во взаимодействие с почвенным поглощающим комплексом по двум типам поглощения: обменного (физико-химического) и необменного.

Обменное поглощение

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

На примере хлористого калия она выглядит следующим образом: 

Результатом перехода калия в обменно-поглощенное состояние является ограничение его подвижности в почве и предотвращение вымывания за пределы пахотного слоя. Обменно-поглощенный почвой калий доступен для растений.

При обратном процессе почвенный раствор постепенно вытесняет из ППК катионы калия. Этому способствуют и корневые выделения растений.

Калий при обменном поглощении почвой вытесняет из ППК некоторое количество катионов других химических элементов: магния, водорода, аммония, кальция и других. Состав вытесненных катионов зависит от типа почвы.

На слабокислых и нейтральных почвах этот процесс не отражается на реакции почвенного раствора, а на кислых и сильнокислых почвах, особенно легкого гранулометрического состава, при присутствии в ППК обменного водорода и алюминия наблюдается заметное подкисление почвенного раствора.

Дополнительное подкисление почвенного раствора осуществляется за счет физиологической кислотности калийных солей. Однако в значительной степени это проявляется только при длительном применении под калиелюбивые культуры (свеклу, картофель).

Необменное поглощение

Необменный (фиксированный) калий удобрений обладает меньшей подвижностью, чем обменно-поглощенный. Доступность фиксированного калия растениям сильно затруднена.

Необменное поглощение катионов свойственно глинистым минералам монтмориллонитовой группы и группы гидрослюд, которые имеют трехслойную разбухающую решетку.

Очевидно, что, чем больше в почве минералов монтмориллонитовой группы и группы гидрослюд, тем сильнее фиксация калия.

Механизм фиксации: катионы проникают в межпакетные пространства в состоянии набухания и занимают в сетке кислородных атомов тетраэдрических слоев гексагональные пустоты, притягивая к себе оба отрицательно заряженных кислородных слоя. В итоге катионы калия оказываются в замкнутом пространстве. Поочередное увлажнение и высушивание почвы значительно усиливает степень фиксации. Фиксация калия может составлять от 14 до 82 % от внесенного с удобрением.

Размер необменного поглощения не зависит от формы калийного удобрения. Эта величина зависит от размера частиц и доз вносимых удобрений. Крупнокристаллические и гранулированные удобрения способствуют снижению фиксации калия на 20–30 % как следствие меньшего контакта удобрения с почвой.

При увеличении дозы абсолютное количество фиксированного калия возрастает, однако в процентном отношении к внесенной дозе наблюдается понижение фиксации. При этом следует учитывать, что потенциальная способность почвы к фиксации калия очень велика.

Дополнительное подкисление почвенного раствора осуществляется за счет физиологической кислотности калийных солей. Однако в значительной степени это проявляется только при длительном применении под калиелюбивые культуры (свеклу, картофель).

Применение калийных удобрений на различных типах почв

Эффективность калийных удобрений на различных типах почв зависит от обеспеченности почв доступным для растений калием (водорастворимый + обменный).

Песчаные, супесчаные дерново-подзолистые, торфяно-болотные, пойменные почвы, красноземы. Применение калийных удобрений оказывает положительное влияние на качественные и количественные показатели урожайности.

Суглинистые дерново-подзолистые, серые лесные, оподзоленные и выщелоченные черноземы. Применение калийных удобрений эффективно в зоне достаточного увлажнения в случае низкой и средней обеспеченности их калием.

Типичные, обыкновенные, южные черноземы, каштановые почвы, сероземы. Действие калийных удобрений слабое или вообще не проявляется. На данных почвах применять любые формы калийных удобрений рекомендуется только под калиелюбивые культуры (подсолнечник, сахарную свеклу, овощные). На каштановых почвах и сероземах – только при орошении.

Солонцы богаты калием, и применение калийных удобрений на них нецелесообразно, поскольку они не только не эффективны, но еще и усиливают солонцеватость почвы.

Известкованные почвы требуют более высоких доз калийных удобрений из-за антагонизма между ионами калия и кальция при поступлении их в растения.

На почвах среднего и тяжелого гранулометрического состава калийные удобрения (особенно хлорид калия) вносят осенью под зяблевую вспашку.

Влияние калийных удобрений на сельскохозяйственные культуры

Доза, вид и способ внесения калийных удобрений зависят от многих условий. Для принятия определенного решения необходимо учесть тип почвы, ее гранулометрический состав и водный режим, содержание обменных форм калия, биологию возделываемой культуры, уровень урожайности и требования к качеству продукции.

При этом важнейшим условием эффективности калийных удобрений является достаточная обеспеченность почв прочими элементами, прежде всего, фосфором и азотом.

Кроме того, для расчета дозы удобрения необходимо придерживаться рекомендаций производителя. 

Овощи, корнеплоды, картофель, плодовые, силосные культуры требовательны к калию. Калийные удобрения вносятся для них в повышенной дозе. При использовании хлорсодержащих калийных удобрений лучшим выбором будет внесение всей дозы удобрения под зяблевую вспашку осенью.

Плодовые, овощные культуры закрытого грунта, гречиха, картофель, лен – хлорофобные культуры. Лучше использовать бесхлорные калийные удобрения, в частности, сернокислый калий.

Сахарная свекла, кормовые корнеплоды. Следует использовать калийные удобрения, содержащие натрий, способствующие оттоку углеводов из листьев в корни.

Использование калия из удобрений в год внесения может колебаться от 12 до 50 %. Очень эффективно совместное внесение органических и минеральных калийных удобрений.

Классификация калийных удобрений

Калийные удобрения разделяют на концентрированные (сернокислый калий, хлористый калий, калийную соль, хлористый калий – электролит, калимагнезию, калийно-магниевый концентрат) и сырые (каинит и сильвинит).

Сырые калийные соли

Сырые калийные соли получают при дроблении или размоле природных калийных солей. Для этих целей применяют концентрированные слои месторождений. Применяются, как и все калийные удобрения, однако в связи с низким содержанием калия и большим количеством примесей перевозка на большие расстояния сырых калийных солей нерентабельна. Применяют их вблизи месторождений калийных руд. Большое содержание хлора (каинит) также ограничивает их использование.

Сильвинит – nKCl + mNaCl. Содержит 12–15 % оксида калия и 35–40 % оксида натрия. Это крупные кристаллы (1–5 мм) розовато-бурого цвета с включением синих кристаллов. Во влажном помещении быстро отсыревает, при высыхании – слеживается. Применяется под натриелюбивые культуры (корнеплоды, томаты).

Каинит – KCl*MgSO₄*3H₂Oс примесью NaCl. Содержит 10 % оксида калия, 6–7 % оксида магния, 32–35 % хлора, 22–25 % оксида натрия, 15–17 % оксида серы. Крупные кристаллы розовато-бурого цвета с влажностью не более 5 %. Получают из каинитовой либо каинитово-лангбейнитовой руды. Каинит не слеживается.

Концентрированные калийные удобрения

Хлористый калий (хлорид калия) – KCl. Получают из сильвинита. Содержит 58–60 % оксида калия. Выпускается в двух видах: гранулированный (гранулы неправильной формы серовато-белого или оттенков красно-бурого цвета, крупные кристаллы серовато-белого цвета) и мелкий (кристаллы и мелкие зерна тех же оттенков). Применяют в основное внесение и как подкормки для всех нехлорофобных культур. Для хлорофобных – в основное внесение, осенью под зябь.

Сульфат калия (калий сернокислый) – K₂SO₄. Содержит 46–50 % оксида калия. Мелкокристаллический порошок белого цвета с желтым оттенком. Не слеживается. Применяется под хлорофобные культуры обычно в качестве подкормки.

Калимагнезия – K₂SO₄*MgSO_4. Содержит 29 % оксида калия и 9 % оксида магния. Применяют под все сельскохозяйственные культуры в качестве основного удобрения и подкормок.

Калимаг, калийно-магнезиальный концентрат – K₂SO₄*2MgSO₄. Содержит 18–20 % оксида калия и 8–9 % оксида магния. Гранулы серого цвета. Не слеживается. По эффективности близок к калимагнезии.

Хлоркалий электролит – KCl с примесями NaClи MgCl₂. Содержит 34–42 % оксида калия, 5 % оксида магния, 5 % оксида натрия и до 50 % хлора. Мелкокристаллический порошок, сильно пылящий, с желтым оттенком. Не слеживается. По эффективности и воздействию на культуры приближен к хлористому калию. На бедных магнием почвах более эффективен.

Цементная пыль – бесхлорное калийное удобрение. Содержит от 10 до 35 % оксида калия. Отход производства цемента. Представляет собой смесь карбонатов, бикарбонатов, сульфатов и в небольшом количестве силикатов калия. Присутствуют гипс, оксид кальция, полуторные оксиды и некоторые микроэлементы. Применяется как основное удобрение на кислых почвах и под хлорофобные культуры.

Печная зола – местное калийно-фосфорно-известковое удобрение. Калий содержится в виде поташа (K₂CO₃). Содержание зол колеблется в зависимости от источника топлива. Удобрение считается эффективным для всех культур на любых типах почв.

Применение калийных удобрений, в зависимости от типа почвы

Применение калийных удобрений приносит максимальный эффект на песчаных, супесчаных, дерново-подзолистых, торфяно-болотных и пойменных почвах, а также на красноземах.

Положительно калийные удобрения влияют на урожай в зонах достаточного увлажнения суглинистых дерново-подзолистых, серых лесных почв, выщелоченных и оподзоленных черноземов при средней и низкой обеспеченности калием.

Степные и сухостепные почвы обычно хорошо снабжены калийными соединениями. Кроме того, условия влагообеспечения здесь изменчивы. Из-за этого на черноземах (южных, типичных, обыкновенных), каштановых почвах, сероземах действие калийных удобрений либо совсем слабое, либо не проявляется. Применение в данном случае калийных удобрений рентабельно только под калиелюбивые культуры (подсолнечник, сахарную свеклу, овощные), а также при орошении на сероземах и каштановых почвах.

На солонцах, как правило, богатых калием, данные удобрения не применяют, поскольку они усиливают солонцеватость данных почв и не приносят ожидаемого эффекта.

Взаимодействие с другими удобрениями

Применение навоза, а он сам по себе является хорошим источником калия, обычно снижает действие калийных удобрений.

Максимальная эффективность от применения калийных удобрений достигается при условии их оптимального соотношения с азотными и фосфорными. Одностороннее применение калийных удобрений возможно на осушенных торфяниках и торфяно-болотных типах почв, которые обеспечены другими элементами питания.

Способы внесения

Калийные удобрения вносят как основное, припосевное удобрение и подкормки. Основное удобрение вносится тремя способами: вразброс, локально, а на почвах связного гранулометрического состава в запас на 2 – 3 года.

Эффект от применения калийных удобрений

Калийные удобрения активизируют важнейшие биохимические процессы в тканях и клетках растений, повышают устойчивость культур к различным заболеваниям, как в течение вегетационного периода, так и в послеуборочный период. Значительно улучшают лежкость овощей и плодов. Кроме того, при применении данных удобрений:

• у плодовых культур усиливается накопление моносахаров;
• в корнеплодах повышается содержание сахара;
• в картофеле повышается содержание крахмала;
• у злаковых культур утолщаются клетки стенок соломинок, повышается устойчивость хлебов к полеганию;
• у льна, конопли улучшается качество волокна.

Производство калийных удобрений

Калийные удобрения производят из калийсодержащих минералов (калийных солей).

В природе насчитывается 120 калийсодержащих минералов, но только несколько из них имеют производственное значение для производства калийных удобрений. Это сильвинит, карналлит, каинит, шенит, лангбейнит, алунит, полигалит, нефелин.

Промышленные месторождения калийных солей имеются во многих странах мира: России, Германии, Франции, США, Израиле, Канаде, Польше, Англии, Украине, Белоруссии, Казахстане.

В России крупнейшим месторождением считается Верхнекамское, где залегает более 12 млрд тонн минералов. Расположено оно вблизи городов Соликамск и Березники, на левом берегу реки Камы. Открыто в 1925 году, а производство удобрений начато в 1929 году. Калийные соли залегают под слоем наносных пород. Верхняя часть пласта – карналлит (17 % K₂O), ниже расположился мощный пласт сильвинита (15–25 % K₂O) – основного сырья для получения хлористого калия.

Сернокислый калий и другие калийные удобрения с содержанием сульфатов получают из минералов каинитовых, лангбейнитовых, смешанных лангбейнито-каинитовых пород и из алунитов. Залежи полигалита, каинита, глазерита обнаружены в Оренбургской и Саратовской областях, а также в Башкирии.