Значение калия для почвы, растений, животных

11.01.2017

Генеральное среднее содержание К в почвах оценивается в 1,25%. В зоне гипергенеза он относится (вместе с Rb, Li, Cs) к слабоподвижным компонентам сильного биологического накопления. Обогащены калием почвы гумидных, обеднены — аридных зон.
Генеральное среднее содержание калия в почвах нашей страны 1,36% (в золе растений 3%). В европейской части страны, по С.А. Кудрину, в тундровой и лесной зонах оно выше в тундровых почвах (2.07%, но в торфяных 0,3%), а среди подзолистых — в глинистых (2,04%), содержания в других почвах (%): песчанистые 0,33—1,81, серая лесная 1,6, перегнойная 1,18, а в различных типах подзолистых почв таковы: перегнойно-глеевая 2,64, подзолисто-глеевая 2,50, сильноподзолистая 2, среднеподзолистая 1,84; данные для черноземов следующие: типичный и предкавказский 1,7, выщелоченный 1,38, обыкновенный 1,32, южный 0,97, приазовский 1,53; для почв южных районов: чернозем 1,36, каштановая 1,58, коричневая 1,67, бурая лесная 1,4, серозем 1,8, буран пустынно-степная песчаная 0,27, краснозем 0,23.
По А.П. Виноградову, в большинстве случаев К относительно накапливается в почвенном горизонте А. При формировании почв на гранитах и друг их обогащенных щелочами породах происходит вынос K2O и Na2O. С учетом плотности первичной породы и почвы элювиального ландшафта доля выноса K2O и Na2O из гранита следующая (%): серо-бурая высокогорная пустынная почва 51 и 41; темный серозем 67 и 33; чернозем 63 и 14. Вынос К особенно типичен для кор выветривания и почв влажных тропиков, где К попадает в группу наиболее легко подвижных катионов (Na≥Ca≥Mg≥K) и удаляется из верхних горизонтов. В лесных ландшафтах умеренного и холодного климата К мигрирует значительно слабее, но характерен его дефицит для растений. Кислотное выщелачивание с выносом К распространяется здесь лишь на горизонты А1 и A2 подзолистых почв, тогда как из аллювиального горизонта В вынос ослаблен. В гидрослюдах кор выветривания его содержания достигают 1—2%, а в торфах только 0,0n %. По К.И. Лукашову, содержания К (%) в перегнойно-аккумуляторном горизонте почв Беларуси составляют 1,37, в дерново-подзолистых почвах на моренном суглинке 0,97 (морена 1,55), на песках 0,51 (пески 0,63), на эоловых песках 0,68 (пески 0,52—0,69), в перегнойно-глеевых 0 60, торфяно-болотных 0,22, аллювиально-луговых 0,70. В аридных зонах вынос К менее интенсивен, чем в гумидных, и валовое содержание его в почвах может быть выше, особенно в легкодоступной для растений форме (в поглощающем комплексе). Особенно много свободного К в солонцах, однако при испарении и засолонении резко увеличивается роль Na.
Содержание К и других элементов различно в разных фракциях почв (табл. 45) и значительно увеличивается от песчаных к глинистым. Доступен для растений в основном обменный К почв, количество которого нe превышает 0,04%, обычно составляет ~0,004%, столько же водорастворимого К, чем вызван его дефицит для культурных растений.
Калий — жизненно важный, биологически необходимый элемент почти самой широкой распространенности в организме млекопитающих. У растений он регулирует поступление углекислоты из воздуха, фотосинтез, водный, азотный, фосфорный обмен, принимает участие в синтезе и перемещении углеводов из листьев к корням, влияет на синтез и накопление белков, образование хлорофилла, сахарозы, фруктозы, крахмала.
Значение калия для почвы, растений, животных

Биофильность К в целом высокая (0,012), как и остальных щелочных металлов (кроме Na). Его кларк в живом веществе 0,3%, т. е. в 15 раз выше, чем у Na; К входит в триаду наиболее биологически дефицитных элементов (N, Р, К). В морских растениях (кларк 500 г/т) его больше, чем в наземных (140 г/т), так же как в морских животных (до 3000 г/т) по сравнению с наземными (х = 74 г/т, на сухую массу — с.). В планктоне содержания таковы (%, с.): среднее 1,0, фито-1,2, зоо-1,0. Морские организмы обогащены также и 40K (Бк*кг-1): микроорганизмы 330—600, водоросли 570—700.
При довольно высокой средней биогенности (0,63), ее проявление в разных природных зонах нашей страны различно: тундровая 0,42, лесная 0,53 (лес 0,68, растения 0,38), степная 0,9, пустынная 0,77.
Большая часть К в растениях находится в ионной форме, меньшая непрочно связана в плазме; он легко выщелачивается из листьев, теряющих во время дождей до 30—50% К. В морских водорослях (макроцистис и др.) и голофитах его содержание достигает 1—2%. В золе растений очень много К (максимальные содержания, %): грибы 28,4, папоротники 6,9—35,4, хвощи 19, из высших растений — лилейные 30,7, зонтичные 28,4, бобовые 27, крестоцветные 23, гречишные 25, злаковые 23. Относительно бедна К зола лишайников, плаунов, голосемянных, вересковых, мхов (8%), хвощей (11%), лебедовых (12%). В органическом веществе, по В.А. Ковалеву, количество К следующее (%): бактерии 1, водоросли 3,9, папоротники 2,4, покрытосемянные 1,6, двудольные 2,2. Картофель, гречиха, кукуруза, подсолнечник, травы, сахарная свекла, фасоль, соя, нут содержат К в 8—12 раз больше, чем Na, и особо нуждаются в калийных удобрениях. Значительное количество К в почвы поступает с лиственным опадом (луговые степи — до 116 кг/га), часть К поглощается глинистыми минералами, в результате в воды его переходит меньше, чем Na. Концентрация 40K в растениях такова (Бк*кг-1 зерновые 18—159, зернобобовые 177—299, свежие овощи 40—174, плоды 7—355, грибы 277. Из продуктов калием наиболее богаты крупы (фасоль, соя и др.), молочные и хлебные продукты.
Установлена биологическая необходимость 40K, который, концентрируясь в норме внутри клеток в непосредственной близости от ДНК и давая каскад низкоэнергетических электронов распада с очень малым пробегом, вызывает усиленную мутагенную активность (спонтанный мутагенез), необходимую для эволюционного развития, отбора и нового видообразования.
Человеку К необходим для поддержания pH и Eh организма, нервной восприимчивости клеток, процессов обмена в них, для фосфорилирования адениловой кислоты, активизации других ферментов и прочих функций.
Человек ежедневно потребляет с продуктами питания 3,3 г К. Среднее суточное потребление его с пищей в разных странах, по Е. Хамильтон, следующее (ммоль): США 76,7, Англия 71,6±0,8, Индия 105, ФРГ 61,4.
Содержание К в организме максимально у молодых мужчин и минимально (в 2 раза меньше) у пожилых женщин. Среднее содержание для взрослого организма 2 г на 1 кг массы тела (~0,2% массы тела).
В различных средах и органах человека К, по обобщенным данным, распределен следующим образом (в скобках — число анализов): кровь (мг/л) — общая 1622±15 (1275), эритроциты 3546±1 (1236), плазма 157±1 (4880), сыворотка 191±2; молоко 700 мг/л (≥200); другие данные (n*10в-6): кость 1470 (10); мозг 2,3—2,8 (12, ж.); волосы 150—633 (≥300); сердце 1,5—2,5 (10, ж.), 9 (9, с), 210—280 (≥100, з.); почка 1,4—2,4 (41, ж.), 179 (261, з.); печень 2,2 (45, ж.), 7,2—9,3 (100, с), 207 (264, з.); легкие 1,5—2 (≥40, ж.), 6,5 (68, с.), 193 (260, з.); ногти 357—2400 (≥80); кожа 0,8—1,7 (≥30, ж.), 2,5—9,2 (20, с.); селезенка 3000 (28, ж.), 250000 (277, з.). Обычно К полностью всасывается в кровь и преимущественно выносится через почки; Тб = 58 сут.; 98,5% его находится внутри клеток и в мышцах при четком саморегулировании накопления и выделения.
Очень важны биологически радиоизотопы К, они определяют внутреннюю радиоактивность организмов. Серьезную опасность как радиотоксиканты представляют 40K и 42K; ПДК для них (Ки/л: ПДКрз 1*10в-10, ПДК санитарно-защитных зон 1*10в-11, населенных пунктов 1*10в-12; ПДКвп 6*10в-9. Эти изотопы довольно равномерно распределяются в органах человека, несколько концентрируясь (как Rb и Cs) в мышцах; 40K легко всасывается с пищей (100%) и из воздуха (75%); имеет период полувыделения (сут.): T6 58, эффективный 0,52. Среднее содержание 40K в органах человека (г*кг-1) и радиоактивность (Бк*кг-1) таковы: кровь 1,6 и 48; эритроциты 3,4 и 102; красный костный мозг 4 и 121; головной мозг 3 и 90; легкие 1,9 и 57; сердце 2 и 63; селезенка 3 и 93; печень 2,5 и 75; кишечник 1,2 и 36; тонкий кишечник 1,3 и 39; щитовидная железа 1,2 и 36; тимус 0,6 и 18; кожа 0,8 и 24.