Potas w produkcji roślinnejpotas Wyniki badań Okręgowych Stacji Chemiczno-Rolniczych, prowadzone...

Prof. Dr. Witold Grzebisz

2004

International Potash Institute Basel/SwitzerlandAkademia Rolnicza w Poznaniu

Katedra Chemii RolnejWojska Polskiego 71 F, 60-625 Poznań, Polska

Potasw

produkcji roślinnej

POZNAN

LO

NIC

ZA

AK

AD

E

MI

International Potash InstituteCoordinator Central & Eastern Europe

P.O. Box 1609, CH-4001 Basel, SwitzerlandPhone: +41 61 26129-22, Fax: +41 61 26129-25

www.ipipotash.org • e-mail: [email protected]

Akademia Rolnicza w PoznaniuKatedra Chemii Rolnej

Wojska Polskiego 71 F, 60-625 Poznań, PolskaTel. +48 - 61 / 848 77 88, Fax +48 - 61 / 848 77 87

e-mail: [email protected]

Opracował: Prof. Dr. Witold GrzebiszAkademia Rolnicza w Poznaniu

Katedra Chemii Rolnej

Copyrith by IPI Basel/Switzerland

ISBN 3-9801577-3-3

Verlagsgesellschaft für Ackerbau mbHBertha-von-Suttner-Str. 7, 34131 Kassel, Germany; 2004

Potas w produkcji roślinnej

Prof. Dr. Witold Grzebiszoraz

Dr. Jean B. Diatta (rozdział 3)Dr. Thomas Popp (rozdział 4)

Dr. Witold Szczepaniak (rozdział 7)

Rozdział 1. Gospodarka potasem w Polsce: stan i skutki . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51.1. Aktualne problemy Polskiego rolnictwa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51.2. Plony potencjalne i rzeczywiste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51.3. Zużycie nawozów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61.4. Nawożenie a plony . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .101.5. Ograniczenia aktualnej praktyki nawożenia roślin uprawnych . . . . . .11

Rozdział 2. Potas w roślinie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .132.1. Zawartość i rozmieszczenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .132.2. Funkcje potasu w roślinie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .132.3. Objawy niedoboru potasu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

Rozdział 3. Potas w glebie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .233.1. Obieg potasu w środowisku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .233.2. Minerały ilaste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .233.3. Wymiana i równowaga jonowa potasu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .253.4. Formy potasu w glebie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28

Rozdział 4. Nawozy potasowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .314.1. Powstanie złóż potasu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .314.2. Złoża i wydobycie soli potasowych w świecie . . . . . . . . . . . . . . . . . .324.3. Eksploatacja złóż soli potasowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .344.4. Technologie produkcji nawozów potasowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . .374.5. Nawozy potasowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .404.6. Charakterystyka mineralnych nawozów potasowych . . . . . . . . . . . . .40

Rozdział 5. Pobieranie potasu przez rośliny uprawne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .435.1. Warunki pobierania potasu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .435.2. Mechanizm pobieranie jonów K+ przez korzeń rośliny . . . . . . . . . . . .435.3. Czynniki definiujące pobieranie jonów K+ z gleby . . . . . . . . . . . . . . . .465.4. Współdziałanie K z innymi składnikami mineralnymi . . . . . . . . . . . . .485.5. Dynamika pobierania K przez rośliny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50

SPIS TREŚCI

3

Rozdział 6. Potas a stresy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .526.1. stres-plon – potas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .526.2. Stresy abiotyczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .526.3. Stresy biotyczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .586.4. Potas a podatność roślin uprawnych na stresy biotyczne . . . . . . . . .60

Rozdział 7. Potas a jakość plonów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .627.1. Definicja jakości . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .627.2. Nawożenie potasem a jakość plonów, wybrane przykłady . . . . . . . .647.3. Fizjologiczne mechanizmy jakości produktów roślinnych . . . . . . . . . .70

Rozdział 8. System nawożenia potasem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .728.1. Podstawy systemu nawożenia potasem w gospodarstwie . . . . . . . .728.2. Elementy systemu nawożenia potasem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .758.3. Termin nawożenia potasem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .798.4. Techniki nawożenia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80

Rozdział 9. Literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .83

1.1. Aktualne problemy Polskiego rolnictwa

Koniec XX i początek XXI wieku wPolsce charakteryzuje się bardzo dyna-micznymi przekształceniami wewszystkich dziedzinach życia w Polsce,w tym w rolnictwie. Zmiany w tej gałęzigospodarki obejmują nie tylko sferęprzekształceń własnościowych, lecztakże technologie upraw, których wpro-wadzenie wymusił zarówno drastycznywzrost nakładów, jak i szeroka ofertaśrodków produkcji (nawozy, ciągniki,maszyny). Gwałtowny wręcz wzrostnakładów wywołał, w konsekwencji,spadek zużycia nawozów mineralnych.

W trudnym okresie dla rolnictwa, ataki stan przeważa obecnie, pojawiająsię pytania o efektywną strategię pro-dukcji rolnej, w tym roślinnej. Podsta-wowe pytania, które można poddaćdyskusji, także społecznej, brzmią:

1. Czy przy obecnym poziomienakładów polskie rolnictwo jest w sta-nie zabezpieczyć strategiczne potrzebyżywnościowe kraju?

2. Jak kształtować i różnicowaćwielkość produkcji roślinnej, ujmujączagadnienie w skali całego kraju iregionalnie?

3. Czy aktualna gospodarka nawo-zowa spełnia podstawowe zasady rol-nictwa zrównoważonego?

Udzielenie odpowiedzi na wszystkiepostawione powyżej pytania wykraczapoza ramy tego opracowania, któregocelem jest odpowiedź na pytanie trze-cie. Wpierw, należy jednak postawićserię pytań o aktualny system nawoże-nia w Polsce, o ile taki w ogóle funkcjo-nuje. Pytania te można sformułowaćnastępująco:

1. Czy aktualna gospodarka skład-nikami pokarmowymi w Polsce nie jest

sprzeczna z zasadami tzw. gospodarkizrównoważonej?

2. Czy aktualna gospodarka nawo-zowa w Polsce nie prowadzi dowyczerpania zasobów składnikówpokarmowych gleby?

3. Czy skutki prowadzonej wPolsce gospodarki nawozowej nie sta-nowią zagrożenia dla środowiska natu-ralnego?

Odpowiedź na postawione pytanianie jest jednoznaczna i wymagarozważań, a zwłaszcza podjęcia działańnaprawczych, głównie w skali gospo-darstwa, jako podstawowej jednostkiprodukcyjnej w rolnictwie.

1.2. Plony potencjalne irzeczywiste

Ogólną charakterystykę oddziały-wania czynników glebowo-klima-tycznych na plony roślin uprawnych wPolsce przedstawia się w układzieregionalnym. Przykładowo potencjalnypoziom plonów pszenicy ozimej, roz-pracowany w latach 80-tych, wahał sięw zależności od regionu klimatycznegood 4,3 do 5,0 t/ha a w zależności odkategorii agronomicznej gleby od 3,4t/ha do 5,2 t /ha (tab. 1.1). Wahaniaplonów wywołane produktywnościągleby były i są znacznie większe, niżpowodowane zmiennością klimatycznąkraju.

Plony rzeczywiste, podstawowychupraw polowych, osiągane w Polsceznacznie odbiegają od poziomu plonówpotencjalnych, czyli możliwych douzyskania. W latach, które umowniemożna określić jako dobre, przykłademrok 1991, średnie plony pszenicy ozi-mej, jęczmienia jarego, buraka cukro-wego, czy też rzepaku ozimegokształtują się w pobliżu 80% plonów

Rozdział 1.Gospodarka potasem w Polsce: stan i skutki

5

Akademia Rolnicza w Poznaniu

Tabela 1.2. Produkcja obornika w regionach Wielkopolski na tle Polski, t/ha/rok1

Regiony Wielkopolski Lata19886-90 1992 1997

Kaliskie 7,79 7,38 7,20Konińskie 6,17 5,62 5,59Leszczyńskie 9,31 9,24 9,09Pilskie 6,28 5,28 5,12Poznańskie 7,95 7,35 6,92Polska 6,20 5,38 4,66

1 wyliczenia własne; źródło: Roczniki Statystyczne Rolnictwa 1991, 1993, 1998

Tabela 1.1. Plony potencjalne i rzeczywiste w Polsce

Roślina uprawna Plony Plony rzeczywiste2

potencjalne1 1990 1992 1997t/ha % t/ha % t/ha % t/ha %

Żyto ozime 4,4 100 2,61 59 1,96 45 2,31 52,5Pszenica ozima 4,7 100 3,75 80 3,06 65 3,21 68,3Jęczmień jary 4,1 100 3,52 86 2,35 57 3,11 75,9Owies 4,4 100 2,84 65 1,84 42 2,61 59,3Ziemniaki 31,0 100 19,8 64 13,3 43 15,9 51,3Burak cukrowy 48,6 100 38,0 78 29,4 60 37,6 77,4Rzepak ozimy 2,8 100 2,41 86 1,82 65 1,88 67,1

Żródło: 1Drozd i Nowak (1993); 2roczniki statystyczne GUS

6

Potas – w produkcji roślinnej

potencjalnych a owsa, czy też żyta wgranicy 60%. W latach niekorzystnychklimatycznie, a takimi były lata 1992,2003, średnie plony tych samych roślinkształtują się na poziomie niższym odalsze 20-30%.

1.3. Zużycie nawozów1.3.1. Nawozy organiczne

Nawozy organiczne stanowiąważne źródło składników pokarmo-wych wprowadzanych przez rolnika dogleby. W drugiej połowie lat 90-tych wporównaniu do średniej z lat 1986-90dawki obornika na 1 ha zmniejszyły się,średnio o 1/4 (tab. 1.2). W ostatnichlatach poziom produkcji obornika wahasię w zakresie 4,5 – 5,0 t/ha/rok, lecz wnastępstwie wprowadzenia tzw. kwotymlecznej może ulec dalszemu obniże-

niu. W Wielkopolsce, w której pogłowieinwentarza gospodarskiego zawszeprzekraczało średnią krajową, w więks-zości regionów (byłe województwa),poza leszczyńskim, zaznacza się ten-dencja do spadku poziomu produkcjiobornika. Ujemne skutki zachodzącychzmian, rozważane z punktu produk-tywności gleb, wydają się dość jed-noznaczne. W świetle danych, standar-dowa dawka, wynosząca 30 t/ha obor-nika, w skali kraju może być stosowanaraz na 6 lat, podczas gdy w regionieleszczyńskim dwa razy częściej, czylico 3 lata (mapa 1.1).

1.3.2. Nawozy mineralneW latach 1989-92 nastąpił dra-

styczny spadek zużycia nawozówmineralnych w polskim rolnictwie (rys.


7

1.1). W roku 1992, dawka nawozów(NPK), w porównaniu z 1989 zmniejs-zyła się ponad 3-krotnie. Po okresiedepresji zużycia nawozów, która wzależności od regionu kraju trwała odroku do kilku lat, nastąpił nieznacznywzrost zużycia nawozów mineralnych.Jednakże, stan i dynamika zużycianawozów była i w dalszym ciągu jestregionalnie, a nawet wewnątrz regional-nie zróżnicowana.

W warunkach znacznego spadkuzużycia nawozów mineralnych, udziałpotasu i fosforu z nawozów organ-icznych, pomimo bezwzględnego

spadku produkcji, rozważany zarównow skali kraju, jak i regionalnie, general-nie się zwiększył (tab. 1.3). W latach 80-tych udział obu składników pokarmo-wych pochodzenia organicznego, wogólnym bilansie nawozowym,zwłaszcza w przypadku potasu, byłumiarkowany. W roku 1992 udział obuskładników zdecydowanie przekroczył50% dla fosforu i 75% dla potasu. Wroku 1997, w skali kraju, udział fosforuzmniejszył się do poniżej 50% a potasudo 66%. W Wielkopolsce sytuacjaprzedstawiała się nieco odmiennie,gdyż udział fosforu pochodzenia organ-

Mapa 1.1. Obornik jako źródło potasu w Polsce, rok 2002, przegląd regionalny, kg K2O/ha.

< 2020,1 - 30,030,1 - 40,0> 40,1

źródło: rocznik GUS, 2003

icznego nieznacznie przekraczał 50%dawki składnika wprowadzonego dogleby w formie mineralnej a potasuokoło 70%. Całkowicie odmiennieprzedstawia się struktura udziału azotu.W latach 80-tych nawozy organicznedostarczały poniżej 20% dawki azotuwprowadzanego ogółem do gleby. W


8

K2O, kg/ha

-400

-200

0

200

400

lata

1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001

pobranie K dawki K bilans K

źródło: Roczmiki, GUS

Rys. 1.2. Bilans potasu w uprawie rzepaku w Polsce.

0

50

100

150

200

1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999lata

NPK, kg/ha/rok

źródło: Roczniki, GUS

K2O P2O5 N

1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000

Rys. 1.1. Zużycie nawozów w Polsce, 1985-2000.

roku 1992 udział tej grupy nawozówzwiększył się do prawie 30%, aby 5 latpóżniej zmniejszyć się ponownie doponiżej 20%.

Spadek zużycia nawozów mineral-nych, różny ilościowo dla głównychskładników pokarmowych, wywołałgłębokie zmiany w strukturze zużycia.


9

W roku 1989 na 1 kg azotu przypadało0,6 kg P2O5/ha i 0,8 kg K2O/ha.Dziewięć lat później, relacje tekształtowały się odpowiednio jak 1 :0,35 i 1 : 0,41. Taka struktura zużycianawozów prowadzi do stopniowegowyczerpania glebowych zapasów pota-su (rys. 1.2).

1.3. Zasobność gleb Polski w potas

Wyniki badań Okręgowych StacjiChemiczno-Rolniczych, prowadzone w

latach 1993 – 1998, a obejmujące 2 910próbek gleby wykazały, że od 1/2 do3/4 gleb uprawnych w Polsce mieścisię w grupie niskiej lub najwyżej w śred-niej klasie zasobności w potas. Z tychsamych danych wynika, że tylko 24% wPolsce charakteryzuje się zasobnościąpowyżej średniej. W konsekwencji,uprawa roślin bez jednoczesnegodostatecznego uzupełniania potasudoprowadziła, w wielu regionach kraju,do wyczerpania się zapasów przyswa-jalnego potasu w glebie do poziomu,

Tabela 1.3. Udział składników pochodzących z nawozów organicznych w ogólnymbilansie nawozowym Wielkopolski na tle Polski, w %

Region N P2O5 K2O1989 1992 1997 1989 1992 1997 1989 1992 1997

Kaliskie 15,9 27,2 24,1 26,6 58,1 55,8 45,4 74,2 71,6Konińskie 16,5 30,3 16,0 27,6 65,9 50,6 51,4 80,0 79,9Leszczyńskie 16,7 28,7 26,5 28,3 55,4 56,4 46,5 64,8 71,0Pilskie 14,5 34,7 26,7 25,2 71,3 60,8 41,7 80,5 78,4Poznańskie 14,7 26,9 20,2 26,1 61,8 50,7 41,4 72,7 65,5Polska 16,0 29,8 19,0 27,3 57,6 45,4 48,2 75,5 67,4

Rys. 1.3. Plony rzepaku ozimego a zużycie potasu w niektórych krajach euro-pejskich.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 20 40 60 80 100 120 140

plony nasion, t/ha

PL

Fr

G

dawki potasu, kg/ha K2O

Pl - PolskaFr - FrancjaG - Niemcy


10

który może stać się plonotwórczymczynnikiem w minimum, czyli do stanuzasobności, silnie ograniczającym plo-nowanie roślin uprawnych. Przykła-dowo, niedostateczny stan odżywieniarzepaku potasem, w pierwszej kolej-ności, można obserwować na glebachlekkich, organicznych a w dalszejkolejności średnich (mapa 1.2).

1.4. Nawożenie a plonyNa rysunkach 1.3 i 1.4 przedsta-

wiono plony nasion rzepaku ozimego ikorzeni buraków cukrowych na tleśredniorocznego zużycia potasu przez

głównych producentów w Europie. Zanalizy obu rysunków jednoznaczniewynika, że średnioroczne stosowanie24 kg K2O/ha, co miało miejsce w dru-giej połowie lat 90-tych XX wieku wPolsce, nie wystarcza do uzyskaniawysokich plonów, zarówno oleju, jak icukru. Dla porównania, we Francji,średnia, roczna dawka potasu w zmia-nowaniu z obu roślinami kształtuje sięna poziomie 80 kg K2O/ha i pozwalauzyskać 3,7 t/ha nasion oraz prawie 70t/ha korzeni buraków cukrowych.Wskazane na rysunkach wyniki pro-dukcyjne jednoznacznie potwierdzają

Mapa 1.2. Zużycie nawozów potasowych w Polsce, rok 2002, przegląd regionalny, kg K2O/ha.

< 2020,1 - 30,030,1 - 40,0> 40,1


11

konieczność utrzymywania poziomuzasobności gleby w potas na wysokimpoziomie. Polska z 24 kg K2O/ha niemoże uzyskiwać plonów porównywal-nych z krajami, które aktualnie stosują80-100 kg K2O/ha, a przeszłości dopro-wadziły poziom zasobności gleb wpotas do stanów zasobności wysokichi bardzo wysokich.

1.5. Ograniczenia aktualnejprak tyki nawożenia roślin uprawnych

Aktualna praktyka nawożenia roślinuprawnych, podlegając silnej presjiekonomicznej, prowadzi do szeregunegatywnych skutków. W przyszłości,zakładając brak racjonalnych działańnaprawczych, skutki te mogą zachwiaćpodstawami produkcji żywności wPolsce. Zagrożenia obejmują kilka obs-zarów, a mianowicie:

1. Niedostateczne wapnowaniegleb, zwłaszcza pod uprawy wrażliwe,takie jak rzepak, burak cukrowy, psze-nica ozima.

2. Zbyt duże oparcie produkcjiroślinnej o azot, przy jednocześnieznacznej redukcji nawożenia potasem ifosforem.

3. Fosfor i potas stały się czynnika-mi ograniczającymi plony roślin upraw-nych w Polsce.

4. Niedostateczne wykorzystywa-nie metod diagnozowania stanu odży-wienia roślin. Rolnik nie dokonujebieżącej korekty poziomu nawożeniaazotem, a także magnezem i mikroele-mentami.

5. Nadmiar azotu przy jednoczes-nym niedoborze pozostałych skład-ników pokarmowych nie tylko, że niesprzyja ilościowemu wzrostowi pro-dukcji, lecz uczestniczy w narasta-jącym problemie środowiskowymobejmującym,

a. azotany w żywności;b. azotany w wodach grunto-

wych, powierzchniowych;c. emisję gazowych związków

azotu do atmosfery.

Rys. 1.4. Średnioroczne zużycie potasu w krajach europejskich a plony burakówcukrowych.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 20 40 60 80 100 120 140zużycie potasu, kg/ha K20

Pl

F

GNL

plon korzeni, t/ha

F - FrancjaG - NiemcyNL - HolandiaPl - Polska

6. Niezbilansowane nawożeniepodstawowymi składnikami pokar-mowymi (N, P, K) zmniejsza odpornośćroślin na choroby i pogarsza jakośćuzyskanego plonu.

W podsumowania tego rozdziałumożna stwierdzić, że w Polsce od roku1989 zaznacza się narastający wzrostzależności uzyskiwanych plonów odprzebiegu warunków pogodowych, cow konsekwencji uniemożliwia racjonal-ne prognozowanie nie tylko produkcjiroślinnej, lecz także całej gospodarkiżywnościowej kraju.


12

Rys. 1.5. Potas, składnik ograniczającyplony rzepaku w Polsce, BeczkaLiebiga.

Ponad 150 lat temu wielki niemieckiuczony Justus von Liebig (1803 –1873) stwierdził: ... Niedobór każde-go pojedynczego składnika pokar-mowego jest wystarczający, abyzmniejszyć plon ... . W Polsce prawo to aktualnie brzmi: Niedobór potasu w glebie jest natyle duży, że nie gwarantuje efek-tywnego przetworzenia stosowa-nego azotu w plon. Nie zapewniawysokiej jakości płodów rolnych atym samym decyduje o opłacal-ności produkcji roślinnej (rys. 1.5).

Fot. 1.1. Kukurydza, objawy suszy,czerwiec 2003.


13

2.1. Zawartość i rozmieszczenieZawartość potasu w roślinach

kształtuje się od 1,0 do 6,0%, zależnieod stanu odżywienia, gatunku, organu iwieku (rys. 2.1). W optymalnych warun-kach odżywienia potasem, starszeliście zawierają więcej składnika.Natomiast w roślinach niedożywio-nóych, znacznie bogatsze są organynajmłodsze, aktywne metabolicznie.Wraz z wiekiem rośliny średnia zawar-tość potasu, odniesiona do suchejmasy, się zmniejsza (rys. 2.2).Jednakże, coraz częściej, ze względuna funkcje osmotyczne potasu wroślinie, zawartość tego właśnie pier-wiastka odnosi się do stężenia K w

soku roślinnym (KH2O). Jak zaobserwo-wano, w roślinach dobrze odżywionychpotasem, przez większość okresuwegetacji zawartość potasu, pozostajena stałym poziomie (rys. 2.3). ). Zakładasię, że ten sposób wyrażenia za-wartości pierwiastka, dobrze odzwier-ciedla ilość potasu dostępnego w gle-bie. Dla nielicznych roślin uprawnych,głównie traw i zbóż, wyznaczonowartość krytycznego stężenia KH2O napoziomie 200 mM.

2.2. Funkcje potasu w roślinieW roślinie, potas występuje jako jon

K+ nie tworząc połączeń organicznych.Pierwiastek ten odgrywa podstawową

Rozdział 2.Potas w roślinie

Źródło: Karlen i in., 1988

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

0

50

100

150

200

250

300

350

400

GDD

Fazy wzrostuV4 V8 V12 VT R1 R2 R5 R6

Kolby

Słoma

20

51

14

15

Proporcje Kfaza zbioru

(%)

Liscie górne

Liscie dolne

Akumulacja K, kg/ha

Rys. 2.1. Dynamika pobierania potasu przez kukurydzę (plon 7,25 t/ha).


14

Rys. 2.2. Zawartość potasu w jęczmieniu jarym, jako % suchej masy.

0

1

2

3

4

5

6

Dni od siewu60 80 100 120 140 160 180

K, % s.m.

Źródło: Leigh 1989, Methods of K-research in plants, IPI

0 kg/ha N

144 kg/ha N

K w soku roślinnym, mmol/kg

0

10

20

30

40

50

60

Dni od siewu60 80 100 120 140 160 180

0 kg/ha N144 kg/ha N

Źródło: Leigh 1989, Methods of K-research in plants, IPI

Rys. 2.3. Zawartość potasu w jęczmieniu jarym, jako K w soku roślinnym.


15

rolę w szeregu procesach bioche-micznych i fizjologicznych. Funkcjepotasu w roślinie obejmują:

1. Procesy osmotyczne:a. wzrost komórek merystema

tycznych, b. regulację cyklu dobowego

pracy aparatów szparkow-ych.

2. Aktywację enzymów roślinnych: a. fotosynteza, b. produkcja energii,c. pobieranie jonów z gleby,d. synteza węglowodanów,

białek, tłuszczów,e. akumulacja związków orga-

nicznych w organach zapa-sowych.

3. Transport jonów i składników organicznych w ksylemie.

4. Transport związków organicz-nych i nieorganicznych wefloemie.

2.2.1. Wzrost komórek roślinnych.Wzrost komórek merystema-

tycznych jest procesem fizjologicznymnajbardziej wrażliwym na niedobórpotasu, silnie zależnym od stężenia

jonów K+ w komórce. Najważniejszeprocesy obejmują:

- regulację potencjału osmotyczne-go komórki merystematycznej,

- usuwanie protonów (H+) z cyto-plazmy do apoplastu,

- aktywację enzymów odpowiedzi-alnych za syntezę białek.

Wzrost komórki rozpoczyna się odrozluźniania wiązań między cząstecz-kami celulozy, hemiceluloz i białek zjednoczesnym wydzielaniem jonów H+

do apoplastu. Proces ten prowadzi dodepolaryzacji błony cytoplazmatyczneji powoduje wtórny ruch kationów,głównie K+, z apoplastu do komórki(rys. 2.4a). Wzrost koncentracji jonówK+ w wakuoli, w konsekwencji, wy-wołuje osmotyczny przepływ wody(2.4b), prowadzący tym samym dowzrostu rozmiarów komórki. Powięk-szenie się komórki, nawet do 30%,wynika ze wzrostu ciśnienia osmo-tycznego, jakie na jej ściany wywierawakuola.Działanie jonów K+ w procesach wzro-stu rośliny jest wysoce specyficzne.Pierwiastek ten nie może byćzastąpiony przez inny, jednowarto-ściowy kation. Pierwszym objawemniedoboru potasu jest więc zahamowa-

aniony

K+

H2O

aniony

K+

H2O

Ca+Ca+

WODA

a) aktywny transport jonów do komórki b) transport wody do komórki

Rys. 2.4. Potas a proces osmozy.


16

nie szybkości wzrostu najmłodszychorganów rośliny. W odniesieniu do zawartości potasu w całej roślinie przyjmu-je się, że zjawisko to zachodzi przyzawartości K poniżej 1,0 % (s.m.).

2.2.2. Regulacja aktywności komó-rek szparkowych i zużycia wody przez roślinę.

Gospodarkę wodną roślina regulujepoprzez kontrolę cyklu dobowego apa-ratów szparkowych (procesy otwieraniai zamykania komórek szparkowych –pory w liściach poprzez które roślinapobiera CO2 a także wydala wodę wpostaci pary wodnej). Prawidłowefunkcjonowanie aparatów szparkowychwarunkuje obecność potasu w ko-mórkach przyszparkowych i procesyprzemieszczania się jonów K+ i wody dokomórek szparkowych. W warunkach ograniczonej ilościdostępnej wody, jony K+ usuwane są zkomórek szparkowych a pory się zamy-kają. Tym samym zmniejsza się paro-wanie wody i ograniczone zostają stra-ty wody z rośliny. Niedożywienie pota-

sem prowadzi do osłabienia, a nawetdo utraty zdolności rośliny do kontroligospodarki wodnej.

2.2.3. Aktywacja enzymówroślinnych

Enzymy są niezbędnymi katalizato-rami większości reakcji biochemicz-nych w roślinie. Aktywność, co najmniej40 enzymów (niektóre źródła podająnawet 80), takich jak syntetazy, oksy-do-reduktazy, dehydrogenazy, transfe-razy, kinazy warunkuje obecności jonuK+, który zmieniając fizyczny kształtenzymu, aktywuje reakcję i jednoc-ześnie obniża nakład energetycznyrośliny w zachodzącym procesie (rys.2.5). Ilość jonów K+, zawartych w komór-kach roślinnych, decyduje zarówno oliczbie aktywowanych enzymów, jak i oszybkości reakcji enzymatycznych.

2.2.4. FotosyntezaPotas odgrywa podstawową rolę w

fotosyntezie i procesach z nią zwią-zanych (rys. 2.6). Jony potasu są odpo-

Wolna energia

Reakcja bez enzymemu

Reakcja z enzymemm

Ea

Ea

produkty

Rys. 2.5. Potas jako aktywator enzymów roślinnych.


17

wiedzialne za szereg procesówokreślanych wspólnym mianem foto-syntezy, a mianowicie:

- aktywność aparatów szparko-wych - stężenie CO2;

- aktywność karboksylazy 1,5 bifosforybulozy, NADPH, ATP –redukcja CO2;

- eksport związków organicz-nych z liści.

Niedobór jonów K+ zakłóca fotosynte-tyczny proces transportu elektronów.Niedobór K zwiększa aktywność oksy-daz NADPH, które aktywują syntezęaktywnych rodników tlenowych, takichjak anion ponadtlenkowy (O2

-), nadtle-nek wodoru (H2O2), tlen singletowy(1O2), rodnik hydroksylowy (OH.).Obecność tych związków prowadzi dodestrukcji komórek liścia, którychzewnętrznym objawem są chlorozy inekrozy (tzw. poparzenia).

2.2.5. Produkcja energiiCukry i ATP (trójfosforan adenozy-

ny) są pierwotnymi produktami fotosyn-tezy. Cukry ulegają zużyciu w proce-

sach oddychania lub zostają przeksz-tałcone w inne składniki strukturalne izapasowe rośliny. ATP, będąc związ-kiem wysoko-energetycznym, jest niez-będnym źródłem energii dla rośliny.Zarówno produkcja, jak i aktywnośćATP zależy od obecności jonów K+. Rośliny z niedoborem potasu zmniejs-zają, zarówno szybkość wiązania CO2 ,jak i produkcję ATP. Jednocześniewzrasta oddychanie. W konsekwencjizmniejsza się ilość produkowanychcukrów, co zmniejsza tempo wzrostucałej rośliny.

2.2.6. Pobieranie i transport jonów w roślinie

Rola potasu najsilniej uwidaczniasię w procesie pobierania jonów azota-nowych. W cytoplazmie, w następstwieredukcji jonów azotanowych wzrastakoncentracja jonów organicznych,których ujemny ładunek neutralizująjony K+. Część powstałych kwasóworganicznych, w formie jabłczanu pota-su, roślina transportuje do korzenia. Worganie tym jabłczan ulega dekarbok-sylacji a jon K+ uczestniczy w transpor-

0

5

10

15

20

25

30

13 19 26Dni

Optymalne odżywienie KNiedobór K

Fotosynteza, µmol/m2·s

Źródło: Cakmak 2002, Feed the soil to feed the people. The role of potash in sustainable agriculture, IPI

Rys. 2.6. Wydajność fotosyntetyczna bawełny w zależności od odżywienia potasem.


18

cie jonu NO3- w ksylemie. Stężenie

jonów K+ we floemie decyduje o szyb-kości pobierania także i tego jonu zgleby (rys. 2.7).

Niedobór potasu zmniejsza nie tylkopobranie jonów azotanowych, lecztakże jonów innych pierwiastków.Niedostateczne zaopatrzenie rośliny wpotas zmniejsza także szybkość trans-portu azotanów, fosforanów, wapnia,magnezu i aminokwasów.

2.2.7. Synteza skrobi, białek, tłuszczów

Rośliny produkujące skrobię, białkai tłuszcze wymagają dużej koncentracjipotasu w swych tkankach. Syntezabiałek zachodzi przy koncentracji K+ wcytoplażmie na poziomie 100-150 mM,lecz poniżej tego zakresu szybko sięzmniejsza. Maksymalna wydajnośćinnych procesów wymaga dużo mniejs-zego stężenia jonów K+. Przykładowosyntetaza skrobiowa aktywuje się jużw zakresie stężeń K+ w cytoplaźmie od

30 do 50 mM. Efektywność tego pro-cesu zależy także od obecnościinnych kationów jednowartościowych,lecz dominującym jest potas (Li+ < Na+

< NH4+ < Cs+ Rb+ < K+).Niedobór potasu zmienia metabolizmwęglowodanowy rośliny, zwiększającakumulację cukrów rozpuszczalnych,prowadzi do spadku zawartości skrobi.W ziemniakach, nadmiar cukrów redu-kujących wywołuje ciemnienie bulw, atakże zwiększa intensywność barwychipsów, co w obu przypadkach nie jestcechą pożądaną zarówno przez produ-centa, jak i konsumenta. W roślinach ozi-mych nadmiar cukrów prostych zmniejs-za odporność roślin na działanie niskichtemperatur. Niedobór potasu prowadzido zmniejszenia ilości wyprodukowane-go przez roślinę białka i to niezależnie odstopnia odżywienia azotem.

2.2.8. Transport produktów fotosyn-tezy we floemie

Cukry, produkowane w liściach,transportowane są do innych organów.Transport asymilatów jest niezbędnydla utrzymania aktywności metabo-licznej i wzrostu rośliny, a także akumu-lacji związków organicznych w formiezapasowej (węglowodany, białka,tłuszcze). Na każdym etapie procesutransportu, począwszy od komórekmezofilu poprzez transport w rurkachsitowych, po komórki merystemówwierzchołkowych, czy też komórkiorganów zapasowych, niezbędny jestpotas i ATP. Jony K+ dominują we floe-mie, występując w stężeniu 60-110mM. Pierwiastek ten, na każdym etapietransportu, jest niezbędny do wytwor-zenia i utrzymania różnicy stężeń między donorem a akceptorem asymi-latów. Niedobór potasu zwalnia szybkośćtransportu cukrów w roślinie a tymsamym zmniejsza szybkość wzrostu,plon i jakość produktów roślinnych.

PEPLIŚĆ NH3

CO2

K + jabłczan K+NO3-

floemK+ jabłczan

ksylemK+ NO3

-

transport Cdo korzeni

jabłczan kwaspirogronowy

transport Ndo liści

K+

NO3-

K+

NO3-

HCO3-

}KORZEŃ

Rys. 2.7. Krążenie jonów K+ międzyorganami rośliny (Marschner 1995,modyfikacja).


19

2. 3. Objawy niedoboru potasuRośliny, dobrze odżywione pota-

sem, zawierają od 2,5 do 6,0% K,zależnie od gatunku i fazy rozwoju (tab.2.1).

Niedobór potasu w roślinie ujawnia się:- zwiększoną transpiracją;- utratą turgoru, przyspieszo-

nym więdnięciem (fot. 2.1);- zmniejszoną fotosyntezą;- zmniejszoną integralnością

membran cytoplazmatycz-nych

- mniejszą, netto, akumulacją składników pokarmowych.

W warunkach przedłużającego się nie-doboru potasu w roślinie, na liściachpojawiają się bardziej zaawansowaneobjawy niedoboru składnika, a miano-wicie:

- chlorozy dolnych liści. Jony potasu (K+) są bardzo ruchli-we. W stanie niedoboru jony K+ podlegają remobilizacji z liści starszych do organów o większych w danym momen-

cie potrzebach metabolicz-nych. Widoczne symptomy niedoboru potasu pojawiają się jako chlorozy i żółtawe przebarwienia dolnych liści. Objawy te pojawiają się naj-pierw na wierzchołkach blasz-ki liściowej, a następnie rozszerzają wzdłuż jej brzegów, wywołując tzw. oparzenia(fot. 2.2).

- nekrotyczne plamy (fot. 2.3 i 2.4), Narastający niedobór po-tasu prowadzi do przekształ-cenia oparzeń w nekrotyczne żółtawobrązowe plamy, poja-wiające się na wierzchołku i krawędzi starszych liści; brze-gi liści natomiast zwijają się i zwisają w dół (fot. 2.5; 2.6).

- więdnięcie i obumieranie liści,W ostatnim etapie pogłębia-jącego się niedoboru potasu liście więdną i obumierają, lecz często pozostają na łodydze.

Morfologiczne objawy niedoboru pota-su:

1. Spowolniony wzrost rośliny ze słabo wykształconymi źdźbłami:- w sytuacji nadmiaru azotu za-

chodzi wyleganie (zboża, kukurydza) (fot. 2.7);

- mniejsze rozmiary młodszych liści;

- słabo rozwinięty system kor-zeniowy, łatwo atakowany przez choroby głównie zgniliz-ny;

2. Mniejsza masa całych roślin, karłowacenie, słabym zawiązy-waniem bulw przez ziemniaki (fot. 2.8).

3. Zwiększona podatność roślin naniskie temperatury a w przypad-

Tabela 2.1. Zakres optymalnegostężenia potasu w pełni rozwiniętychliściach roślin uprawnych

Rośliny uprawne K, % s.m.

Zboża 2,5-5,5Burak pastewny 3,8-7,0Burak cukrowy 3,5-6,0Ziemniaki 5,0-6,6Rzepak 2,8-5,0Len 25-35Soja 2,5-3,7Bobik 21-28Grochy 2,2-3,5Koniczyna czerwona 1,8-3,0Lucerna 2,5-3,8Trawy łąkowe 2,0-3,0

Źródło : (BERGMANN 1992)


20

ku roślin ozimych wzrost podat-ności na wymarznięcie.

4. Mniejszy plon, który ponadto charakteryzuje się:a. zboża – drobnymi, pomarsz-

czonymi ziarniakami(fot. 2.9; 2.10);

b. kukurydza – słabym uziar-nieniem wierzchołka kolby (fot. 2.11);

c. rośliny jagodowe, pestkowe –opadanie niedojrzałychowoców;

d. niska jakość przechowal-nicza (fot. 2.12).

Fot. 2.1. Niedobór potasu –więdnięcie roślin buraka cukrowego.

Fot. 2.2. Niedobór potasu –chloroza krawędziowa liścimarchwi.

Fot. 2.3. Niedobór potasu –krawędziowe poparzenie liściburaka cukrowego.

Fot. 2.4. Niedobór potasu –ziemniaki.

Fot. 2.5. Niedobór potasu –kukurydza.

Fot. 2.6. Niedobór potasu –pszenica.

Fot. 2.7. Wylegnięty łan pszenicy –niezbilansowanie potasu i azotu.

Fot. 2.8. Niedobór potasu –Słabe zawiązywanie bulw przezziemniaki.


21


Fot. 2.9. Frakcje ziarna pszenicydobrze odżywionej potasem.

Fot. 2.10. Frakcje ziarna pszenicy nie-dostatecznie odżywionej potasem.

+ Kpszenica ozima

- K

Fot. 2.11. Potas a zaziarnienie kolbkukurydzy.

Fot. 2.12. Niedobór potasu – ciem-nienie bulw ziemniaka.

niedobory K:

braksilne średnie

22

Fot. 2.13. Burak cukrowy, objawy suszy, sierpień 2003.


23

3.1. Obieg potasu w środowiskuPotas (K) zajmuje siódme miejsce

pod względem zawartości w skorupieziemskiej, średnio 2,4%. Pierwiastektworzy trzy izotopy 39K, 40K i 41K, stano-wiące odpowiednio 93,08%; 0,01%; i6,91% masy wagowej pierwiastka. Zewzględu na łatwe łączenie się potasu ztlenem i wodą, pierwiastek ten nie wys-tępuje w środowisku w stanie wolnym,lecz w szerokiej gamie związków nieor-ganicznych. Wszystkie naturalnie wys-tępujące związki potasu w glebiepochodzą z rozpadu i rozkładu :

- ortoklazu:KAlSi3O8 10,5% K2O

- muskowitu:KAl2(OH)2(AlSi3O10) 10% K2O

- biotytu: (HK)2(MgFe)2(AlFe)2(SiO4)3

8,7% K2O- minerałów grupy nefelinu:

NaKAlSiO4, 20,0% K2O

Krążenie potasu w środowisku jestwysoce specyficzne, gdyż średnio, 90-98% składnika znajduje się wyłącznie wpostaci mineralnej. Stężenie potasu wroztworze glebowym, podstawowegoźródła pierwiastka dla roślin, w tymuprawnych, zależy w dużej mierze oddynamicznej równowagi procesówwiązania (sorpcja, retrogradacja, fik-sacja, uwstecznienia) i rozpuszczenia(desorpcja) (rys. 3.1). Ilość potasuzwiązana w mikroorganizmach (w bio-masie gleby) w stosunku do całkowitejzawartości pierwiastka w glebie jestnieznaczna. Sucha masa mikroorga-nizmów glebowych w warstwie 20 cmgleby na 1 ha wynosi około 3000 kg.Jeżeli założymy, że średnio-rocznetempo mineralizacji biomasy kształtujesię na poziomie 0,75% , to otrzymamy

około 23 - 45 kg K2O/ha uwalnianegorocznie z tego źródła. Znacznie waż-niejszym źródłem potasu są tzw. reszt-ki roślinne, czyli masa organiczna upra-wianych roślin pozostawiona po zbior-ze plonu głównego na polu. W skład tejmasy wchodzą zarówno organy nad-ziemne, jak i korzenie. Ilość potasuzawarta w tej masie waha się od kilkud-ziesięciu do kilkuset kg K2O/ha. Potasnie tworząc połączeń organicznychpodlega łatwo uwolnieniu, wymyciu. Ztej też przyczyny resztki roślinne, zależ-nie od sposobu zagospodarowania,stanowią bardzo ważne i cenne gospo-darczo źródło potasu dla roślin w zmia-nowaniu.

3.2. Minerały ilasteSkład chemiczny wtórnych mine-

rałów ilastych bezpośrednio zależy odnatury minerałów pierwotnych oraz odrodzaju skały macierzystej, któraodgrywa główną rolę w kształtowaniuwłaściwości chemicznych gleby. Potasodgrywa jedną z kluczowych funkcji wpowstaniu minerałów o wyjątkowodużej powierzchni właściwej. Przy-kładowo, rozpad miki zwiększa po-wierzchnię właściwą, uwodnienie orazpojemność wymienną w stosunku dokationów, lecz jednocześnie prowadzido spadku zawartości potasu (rys. 3.2).

Pod względem strukturalnym,minerały ilaste klasyfikuje się na dwu-warstwowe (1:1; kaolinit), trój-warst-wowe (2:1; illit, montmorylonit, wermi-kulit), cztero-warstwowe (2:1:1; chlo-ryt), bezpostaciowe (o nieokreślonejbudowie). Szkielet tych minerałówtworzą krzem i glin. Czworościan krze-mowy (tetraedr) tworzą 4 jony O2

- otac-zające jon Si4+, który może byćczęściowo podstawiony przez jon Al3+.Glin tworzy strukturę ośmiościanu

Rozdział 3.Potas w glebie

Rys. 3.1. Potas w glebie: składniki bilansu, struktura i procesy.

pobieranie

mineralizacja

wymywanie

roślina

nawozyorganiczne

Formy Kw glebie

K+ Kwymienny

Kniewymienny

Kzapasowy

procesy uwsteczniania jonów K+ w glebie

procesy uwalniania potasu z gleby poprzez formy przejściowe do roztworuglebowego jako jony K+

legenda:

przemiany Kw glebie

kierunki przemian K w glebie

nawozymineralne

Mika Uwodniona mika Illit Minerały przejściowe

Montmorylonit

Wermikulit

Mika(rozmiar cząstki > 2 µm)

Minerały ilaste(rozmiar cząstki < 2 µm)

K 10% 6-8% 4-6% ~3% < 1%

Źródło: Schroeder, (1984)

Wzrost uwodnienia, powierzchni właściwej i kationowej pojemności wymiennej

Rys. 3.2. Wietrzenie miki a zawartość potasu we wtórnich minerałach ilastych.


24

25

(oktaedr), w której 6 jonów OH- otaczacentralnie ułożony jon Al+3, który możebyć zastąpiony przez jony Mg2+ i Fe2+ (3+).Zdolność podstawowych minerałówilastych i próchnicy do wiązania kati-onów przedstawia tabela 3.1.

3.3. Wymiana i równowaga jonowapotasu

Warunki geochemiczne, panujące wglebie (temperatura, woda, odczyn) sąz jednej strony siłą napędową rozkładupierwotnych minerałów ilastych wraz zuwalnianiem związków potasu a z dru-giej strony decydują o przyswajalności idostępności pierwiastków dla świataożywionego. Jednym z kluczowychczynników rządzących dynamiką jonówK+ w glebie jest woda. Istota procesuwymiany jonów K+, między roztworemglebowym a glebowym kompleksemsorpcyjnym potasu, polega na prze-mieszczaniu jonów K+ między faząciekłą a faza stałą gleby i odwrotnie. Topozornie proste zjawisko jestwyjątkowo ważne w procesie przemianminerałów. Przykładowo w środowiskubogatym w magnez, bogaty w potas illituwalniając jony K+ do roztworu glebo-

wego i jednocześnie adsorbując jonyMg+2, zamienia się w montmorylonit.

Procesy wymiany jonów K+ są z na-tury odwracalne. Można więc założyć,że jeżeli zostanie zakłócony stanrównowagi (pobranie potasu przezrośliny, wymywanie) jony K+ będą prze-mieszczać się z fazy stałej gleby doroztworu glebowego celem ponownegoustalania stanu równowagi między obufazami. Natomiast, gdy w roztworzeglebowym stężenie K wzrasta (na-wożenie K) zachodzi proces odwrotny.

Stężenie i dostępność potasu wglebie są kontrolowane przez mineralnącześć gleby. Szacuje się, że stężeniepotasu w objętości gleby zajętej przezkorzenie roślin waha się od 0,5 do 15kg/ha, czyli jest niewystarczające, abypokryć wymagania nawet najmniej plo-nujących roślin. Dla utrzymywaniastałego stężenia jonów K+ w roztworzeglebowym, potas musi w sposób ciągłysię przemieszczać z fazy stałej gleby doroztworu glebowego.

Opracowano wiele równań słu-żących do zapisywania procesówwymiany i równowagi potasu w glebie.Do najczęściej używanych należyrównanie Gapona (1933). Niżej podanoschematy reakcji wymiany jonów o tychsamych i różnych wartościowościach.

Tabela 3.1. Pojemność wymiennaminerałów ilastych i próchnicy

Rodzaj materii PWK, cmol+/kg gleby

Kaolinit 5 - 15Chloryt 10 - 40Illit 20 - 50Minerałyprzejściowe 40 - 80Montmorylonit(Smektyt) 80 - 120Wermikulit 100 - 150Alofany do 100Związkipróchniczne 200 - 500

Źródło: Schröder (1984)


26

A: Reakcje wymiany1. K+/Na+

]Na+(s)+K+

(Aq)↔ ]K+(s)+Na+

(Aq) [1]2. K+/Ca2+

]Ca2+1/2(S)+K+↔]K+

(S)+1/2Ca2+(Aq) [2]

3. K+/Al3+

]Al3+1/3(S)+K+

(Aq)↔]K+(S)+1/3Al3+

(Aq) [3]B: Zapis stanu równowagi

1. K+/Na+

[K+](S) [K+](Aq) [4][Na+](S) [Na+](Aq)

2. K+/Ca2+

[K+](S) [K+](Aq) [5][Ca2+1/2](S) [Ca2+]1/2

(Aq)

3. K+/Al3+

[K+](S) [K+](Aq) [6][Al3+1/3](S) [Al3+]1/3

(Aq)

gdzie: K(S), Ca(S), Al(S) -równoważnikowy udział kationów K, Ca i Al w gle-bie (mol/kg),K(Aq), Ca(Aq), Al(Aq) - stężenie jonów K, Ca i Al w roztworze glebowym(mol/dm3).KG -termodynamiczna stała równowagi Gapona

Wartości stałych równowag zależąod jednostek, w jakich wyraża sięzawartość jonów biorących udział wreakcji (substraty) oraz w produktach tejreakcji. Jeżeli zawartości wyrażone są wstałych aktywności to definiowane sąjako stałe aktywności a jeżeli w stałychstężeniach to jako stałe stężeń.Obecnie, coraz częściej stałe równowagprzedstawia się w formie stałych stężeń.Przyjmując taki sposób opisu procesu

wymiany jonowej i równowag jonowychnależy uwzględnić siłę jonową (I) roztwo-ru, która jest bezpośrednio związana zestężeniami jonów:

I = 1/2 Σ Ci • Zi2 [7]

gdzie:I – oznacza siłę jonową; Ci – stężenie jonów wroztworze (mol/dm3); Zi – wartościowość jonu ”i”.

Wymiana i równowaga jonowapotasu w glebie zależą w znacznymstopniu od pojemności (zdolności)danej gleby do utrzymania stałegotempa dopływu jonów potasu doroztworu glebowego. Pojemnośćwymienna gleby w stosunku do kati-onów (PWK) jest tą cechą, którejwartość informuje o zdolności układudo potencjalnej wymiany jonów K+

między roztworem gleby a samą glebą.Szacuje się, że w Europie Środkowej,PWK cząstek mineralnych gleb wahasię od 40 do 60 cmol+/kg a cząstekorganicznych od 150 do 300 cmol+/kg(tab. 3.1).

Utrzymanie założonej wartościaktywności i stężenia jonów potasu wroztworze glebowym zależy nie tylko odilości jonów potasu, lecz także odaktywności (i stężeń) jonów wapnia imagnezu. W 1964 roku Beckett przed-stawił koncepcję określenia aktywnościjonów K+ w układzie roztwór glebo-wy/faza stała gleby w oparciu o pojem-ność buforową gleby w stosunku do K(PBCK) oraz o zależność K glebowegodo K w roztworze (Quantity/Intensity =Q/I) (rys. 3.3.). W opracowanym równa-

= KG

= KG

= KG

Tabela 3.2. Wskaźniki zaopatrzenia roślin w potas

Wskaźnik Wartość wskaźnika zaopatrzenia

Niedostatecznego Dobrego Nadmiernego

Aktywność (mol/dm3) 0,5 x 10-3 0,0 - 1,4 x 10-3 -ARK (mol/dm3)1/2 1 x 10-3 1 - 5 x 10-3 5 x 10-3

-∆G (KJ/mol) 14,7 - 16,8 10,5 - 12,6 8,4Źródło: Fotyma i Mercik (1992), z modyfikacją


niu wymiany uwzględnił poza wapniem,także magnez, jako drugi obok wapniadominujący pierwiastek kompleksu gle-bowego.

[K+] [8][Ca2+ + Mg2+]1/2

gdzie:ARK – stosunek aktywności (stężeń), (mol/dm3)1/2

Według tej koncepcji, aktywnośćrównowagowa K jest ilorazem, któryodzwierciedla stężenie K w roztworzeglebowym, gdy suma Ca i Mg jestwartością stałą. Warunek ten nie możebyć spełniony w glebie. Pomimo tegozastrzeżenia podjęto próby użycia tej

metody do diagnostyki nawozowej gleb(tab. 3.2)

Procesy wymiany jonów oraz usta-lenie stanu równowagi K, z uwagi naenergetyczny charakter tych procesów(ruch jonów), podlegają prawom termo-dynamiki. Wartość energetyczną pro-cesu wymiany, tzw. wolną energięwymiany K+ między fazą ciekłą a stałągleby ujmuje zależność:

–∆G=2,303RTlogARK [9]gdzie:∆G – wolna energia wymiany K+ względem Ca2+ iMg2+, (J/mol); R – stała gazowa (8.31J/K mol);T - Temperatura w ˚K.

ARK =

-∆ (K

)W

zros

t sor

pcji

K+∆

(K)

Wzr

ost d

esor

pcji

K

AR0 (K)

Y = aX + b

K labilny

AR(K)

PBC(K) = nachylenie = az równania Y = aX + b

PBC = ----------------------

gdzie, Y = ±∆ (K)oraz X = AR(K)

L (LabilneAR0 (K)

Rys. 3.3. Zależność między potasem wiązanym (sorbowanym) a jego stężeniemrównowagowym w roztworze glebowym.


27

3.4. Formy potasu w glebiePodstawowym celem oznaczania

form potasu w glebie jest oszacowanieilości pierwiastka, rozważanej podwzględem przyswajalności dla danejrośliny lub grup roślin. Potas zawarty wroztworze glebowym i w formiewymiennej stanowi główne źródło pota-su dla prawidłowego wzrostu roślin.Obie te formy, jak przedstawiono narys. 3.4, znajdują się w dynamicznejrównowadze.

Wybór metod analitycznych dooznaczania poszczególnych form pota-su w glebie musi uwzględniać podsta-wowy fakt, że potas występuje w gle-bie, prawie wyłącznie w formie mineral-nej a ilości K+ w roztworze, w formiewymiennej (najważniejsze dla wzrostu)są zbyt małe. Należy także podkreślić,że teoretycznie wydzielone frakcje(formy) potasu w glebie, nie zawsze inie w pełni pokrywają się z ”siłą”ekstrakcyjną stosowanych roztworów

ekstrakcyjnych, ze względu na ichróżną selektywność względem potasu(tab. 3.3).

Terminologia odniesiona do poszc-zególnych form potasu glebowego jestbardzo bogata, wywołując tym samymtzw. szum informacyjny. Literaturaprzedmiotu pozwala rozróżnić nawetdo 6 form potasu , a mianowicie: ogól-ny, rezerwowy, niewymienny, uwstec-zniony, wymienny, oraz przyswajalny.Poniżej podano opis poszczególnychform potasu z jednoczesną relacją doform pokrewnych.

Potas ogólny (całkowity) określa sięjako tą formę potasu, która obejmujecałość potasu w glebie. Zawartośćpotasu w glebach polskich możewahać się od 130 do ponad 20000 mgK2O/kg gleby.

Potas rezerwowy jest to potas pierwot-nych i wtórnych minerałów ilastychgleby, występujący w formie niew-

ROŚLINAK-Roztwór

K wymienny(1-2% K całkowitego)

K niewymienny(1-2% K całkowitego)

K mineralny(90-98% Kcałkowitego)

W niezwietrzałychskałach macierzystych

Uwolniony dopiero pokilkunastu latach

Zawarty w minerałachilastych

Uwolniony pokilku latach

Zawarty w minerałachilastych i próchnicy

Uzupełnia K w roztworzeK w roztworzeglebowym

Źródło: Korb i in., (2002), z modyfikacja

Rys. 3.4. Formy potasu w glebie.


28

ymiennej. W Polsce za tą formę potasuprzyjmuje się potas rozpuszczalny w20% HCl.

Potas niewymienny obejmuje częśćpotasu rezerwowego i zawartego wbiomasie gleby. Określony jest takżejako potas ”trudno wymienny” lub ”po-tas nieaktywny”, z uwagi na to, że w

procesie ekstrakcji jon K+ nie jestwypierany z fazy stałej gleby przezkationy soli obojętnych. W Polsce za tąformę potasu przyjmuje się potasrozpuszczalny w 1M HNO3.

Potas uwsteczniony obejmuje częśćpotasu niewymiennie związanego apochodzącego głównie z nawozów.

Tabela. 3.3. Wybrane, doświadczalnie techniki stosowane do ekstrahowaniaprzyswajalnej formy potasu w glebie1

Roztwór ekstrakcyjny Podstawowe warunki ekstrakcji

1 0,02M mleczan (lactate) Ca + 0,02M HCl pH 3,7; 1g:50 cm3; 2 godz.Egner (1932) i Riehm (1943)

2 0,05M NaHCO3 pH 8,5; 1g:20 cm3; 30 min.Olsen i in. (1954)

3a 1 M CH3COONH4 pH 7,0; 1g:10 cm3; 30 min.Jackson (1958)

4 0.1M mleczan (lactate) pH 3,0; 1g:20 cm3; 2 godz.NH4 + 0,4M kwas octowy Egner, Riehm i Domingo (1960)

5b 0,2M NaTPB + 1,7M NaCl + 0,01M EDTA 1g:6 cm3; Smith i Scott (1966)oraz Cox i in. (1999)

6 0,05M mleczan Ca + 0,05 octan pH 4,1; 1g:20 cm3; 2 godz.Ca + 0,03M kwas octowy Schuller (1969)

7 Woda destylowana pH 6....7 Van der Pauw (1973)

8 0,0125M CaCl2 1g:10 cm3; 1 godz. Schachtschabel i Heineman (1974)

9 1M NH4HCO3 + 0,005M DTPA pH 7.6; 1g:2 cm3; 15 min.Soltanpur i Schab (1977)

10 2% NaHCO3 + 0,7% (NH4)2SO4 Neikova – Boceva (1977)

11 0,2M octan NH4 + 0,015M NH4F + pH 2,90; 1g:10 cm3; 5 min.0,02M NH4Cl + 0,012M HCl Mehlich (II) (1978)

12 0,013M HNO3 + 0,015M NH4F + 0,2M pH 2,0; 1:10 (v/v); 5 min.kwas octowy + 0,25M NH4NO3 + Mehlich (III) (1984)0,001N EDTA

13 0,1M HCl + 0,2 kwas szczawiowy 1g:20 cm3; 1 godz.Metoda standardowa w Holandii

1Źródło: Mutscher (1995), z modyfikacją; aib inne źródła (patrz Piśmiennictwo)


29

Odnosi się do jonów K+ przemieszczo-nych z roztworu glebowego doprzestrzeni między-pakietowych mine-rałów ilastych i tam ”zablokowanych”.Stanowi część składową potasu niew-ymiennego i rezerwowego. Potas wymienny definiuje potas, którymoże być wypierany z kompleksu sorp-cyjnego gleby różnymi solami (kationa-mi). Do oznaczania tej formy potasunajczęściej stosuje się w 1MCH3COONH4. Ilość ekstrahowanegoskładnika dobrze odzwierciedla reakcjaroślin. Potas przyswajalny definiowany jestczęsto jako potas dostępny lub rucho-my. Najbardziej prawdopodobne osza-cowania zawartości tzw. potasu przys-wajalnego uzyskuje się metodamiwegetacyjnymi. Są one jednakdługotrwałe i kosztowne, dlatego sze-rokie zastosowanie znalazły metodylaboratoryjne, chemiczne. W praktycediagnostycznej potas przyswajalnydefiniuje się jako ilość składnika ekstra-howaną z gleby specjalnymi wyciągamiekstrakcyjnymi. W Polsce standardowąmetodą jest procedura według Egnera iRiehma. Należy jednak zaznaczyć, że tylkooznaczenie zawartości potasu przys-wajalnego nie dostarcza bezpośredniookreślonej informacji diagnostycznej inie definiuje ściśle potrzeb rośliny.Poszczególne gatunki a nawet odmianyroślin uprawnych różnią się pod wzglę-dem zdolności pobierania potasu zgleby.


30

Fot. 3.1 Profil gleby bielicowej, upraw-nej.

Parowanie

Duża laguna

Słona wodamorska Płycizna

Złoża potasu i magnezu

1 23

4

5

Rys. 4.1. Teoria lagunowa powstawania złóz potasu.

m4002000-200-400-600-800

RichelsdorfHeringen

PhilippsthalFulda

0 2 4 6 8 10 km

złoże Thueringen

złoża solikamiennej ipotasowej

piaskowiec pstryczerwony spągowiecbazalt

iłgórnydolomit płytowyił dolny

złoże Hessen

Rys. 4.2. Przekrój przez złoża soli potasowych, Niemcy.

Potas, pomimo że jest siódmym,pod względem wagowym pierwiast-kiem skorupy ziemskiej (2,4%), wystę-puje w dużym rozproszeniu. Oznaczato, że koncentracja pierwiastka wzłożach jest generalnie mała.

4.1. Powstanie złóż potasuZłoża soli potasowych dostatecznie

bogate w potas, a więc o zawartościskładnika pozwalającej na opłacalnąekonomicznie eksploatację, występują

Rozdział 4.Nawozy potasowe

w różnych regionach świata. Pozapotasem zawierają także sód i magnez.Pierwsze złoża potasu odkryto wNiemczech w roku 1839 kołoStrassfurtu. Złoża potasu powstały miliony lat temu,lecz powstają także obecnie, wsuchych regionach globu ziemskiego.Hipotezy na temat powstania złóż solipotasowych są dobrze udokumento-wane (rys. 4.1). Teoria lagunowazakłada następujące warunki powsta-


31

nia złoża solnego:1. Obecność laguny, oddzielonej

od otwartego morza barierą.2. Strefa klimatu ciepłego, suche-

go, o dużej wartości parowania wody;

3. Systematyczny, lecz w niewiel-kich ilościach, dopływ słonej wody morskiej do laguny (przypływy morskie).

4. Szybkość parowania wody z la-guny przekracza szybkość dopływu świeżej wody morskiej.

Wystąpienie wszystkich wymienionychwyżej warunków sprzyja wysyceniuroztworu i krystalizacji soli, a następnietworzeniu się złoża. Współcześnie takieprocesy można obserwować w wielumiejscach na świecie, lecz najsilniejprzejawiają się na wybrzeżu MorzaMartwego w Izraelu (Fot. 4.2).

Tworzenie złóż soli rozpoczyna sięod osadzania się na dnie, w spąguzłoża, osadów ilastych. Postępującyproces parowania wywołuje cykl sedy-mentacji, w kolejności tworzących sięosadów: węglany (osady wapienne idolomit) ➞ siarczany (gips i anhydryt)➞ sole kamienne ➞ sole potasowe➞ sole magnezowe (rys. 4.2). Procesodkładania się osadów ma charakterciągły, cykliczny, a więc w złożach wys-tępują kolejne warstwy różniące sięgrubością. Okresy geologiczny powsta-wania złóż są bardzo różne. W wynikuruchów tektonicznych skorupy ziems-kiej pierwotnie powierzchniowe złożazostały przemieszczone w głąb skorupyziemskiej i przykryte osadami młodszy-mi. Tworzą dzisiejsze złoża kopalne,które należy odróżnić od złóż po-wierzchniowych, solanek.

4.2. Złoża i wydobycie soli potasow-ych w świecie

Zasoby potasu, o dużej wartościeksploatacyjnej, w skali globalnej, sza-

Fot. 4.1. Minerały potasu.


32

Fot. 4.2. W spółcześnie tworzące się złoża soli, Morze Martwe.

cuje się w bardzo szerokim zakresie od9 do 120 mld t. Przyjmując dolnąwartość oszacowania, zasoby te wys-tarczą na 350 lat eksploatacji, przy dzi-siejszym poziomie rocznego wydoby-cia. Zasoby podstawowe ocenia się naokoło 18 mld t (tab. 4.2). Geografia złóżpotasu jest bardzo nierównomierna (rys.4.3). Złoża potasu rozmieszczone są nawszystkich kontynentach, lecz najmniejodkryto w Afryce. Dwa kraje, mianowi-cie Kanada i Rosja skupiają 70% rezerwpodstawowych. W Europie największerezerwy złóż soli potasowych występująw Niemczech, około 5,3% zasobówświatowych. W pozostałych krajóweuropejskich, takich jak Ukraina,Francja, Hiszpania, czy też WielkaBrytania, rezerwy te są niewielkie.

Spośród wymienionych w tab. 4.1minerałów zawierających potas naj-ważniejszym jest sylwit, wydobywanyze złóż kopalnych jako sylwinit (miesza-nina sylwitu i halitu). Karnalit dominujew złożach izraelskich a kainit wewłoskich. Langbainit (siarczan potaso-wo-magnezowy) ma znaczący udział wzłożach amerykańskich. Średnio zawie-ra 22% K2O, 11% Mg i 22% S. Jest tominerał całkowicie rozpuszczalny wwodzie. Saletra potasowa, w ilościachekonomicznie opłacalnych, występujetylko w złożach chilijskich (fot. 4.1).

Światowa produkcja potasu, powo-li, lecz systematycznie rośnie. W roku2002 wyniosła 26,7 mln t i w porówna-niu do 1997 zwiększyła się o 3%.Głównymi producentami są Kanada,


33

Tabela 4.1. Gospodarczo ważne minerały potasu

Minerał potasowy Skład chemiczny Zawartość potasu, K2O %

Sylwit KCl 63Sylwinit KCl · NaCl, mieszanina obu soli 20-30Karnalit KCl · MgCl2 · 6H2O 17Kainit KCl · MgSO4 · 3H2O 19Langbainit K2SO4 · 2MgSO4 23Saletra KNO3 47Polihalit K2SO4 · 2MgSO4 · 2CaSO4 · 2H2O 16

Kanada

USA

AmerykaPołudniowa:BrazyliaChileArgentyna

Kongo

TajlandiaLaos

Rosja

Białoruś

Bliski WschódChina

Wielka Brytania

NiemcyFrancja

HiszpaniaZłoża eksploatowane

Złoża zinwentaryzowane

Rys. 4.3. Geografia złóż potasu.

Federacja Rosyjska, Białoruś i Niemcy.Te cztery kraje dostarczają w sumie76% światowej produkcji potasu, Izraeli Jordania – 12% a pozostałe sześćkrajów (Tabela 4.1) 12%.

4.3. Eksploatacja złóż solipotasowych

Generalnie wyróżnia się trzy pod-stawowe technologie eksploatacji złóżsoli potasowych, a mianowicie:

1. Kopalnictwo klasyczne

2. Wypłukiwanie soli ze złóż głębi-nowych, wodą.

3. Powierzchniowe.Klasyczny sposób eksploatacji złóż

soli potasowych, dominuje w produkcjisurowca i nie odbiega od metod stoso-wanych w wydobyciu węgla kamienne-go. W kopalni soli podstawowe wypo-sażenie stanowią dwa pionowe szyby,jeden do transportu obsługi a drugi dowywożenia urobku. Do pozyskiwaniasurowca ze złoża skalnego stosuje się


34

różne techniki, od prostych oskardów,poprzez materiały wybuchowe.Powstały surowiec skalny transportujesię na powierzchnię. W eksploatacji wielu złóż, głównie wKanadzie i USA, sól wypłukuje się zezłoża, wodą. W tej technologii, po zlo-kalizowaniu złoża wierci się otwory, wktóre rurami tłoczy się pod ciśnieniem

wodę. Woda docierając do złoża solne-go wypłukuje i rozpuszcza skałę apowstały roztwór solny, pod ciśnieniemtransportuje się na powierzchnię, gdzienastępuje jego dalsze zagęszczenie.

W gorących regionach świata solepotasowe produkowane są z powierz-chniowo występujących osadów lubpodpowierzchniowych solanek. W

Tabela 4.2. Rezerwy i światowe wydobycie potasu, mln t K2O

Kraj Rezerwy podstawowe Produkcja, 1997

Kanada 10 700 9,3Rosja 2 400 3,1Białoruś 1 100 2,9Niemcy 960 3,5Brazylia 660 0,3Izrael 640 1,4Jordania 640 1,3Chiny 350 0,1USA 260 1,6Pozostałe2 340 2,4

Łącznie 18 050 25,9

1 Źródło: IFA, 2002; 2 Argentyna, Australia, Dania, Egipt, Kazachstan, Kongo, Laos, Maroko, Meksyk, Nigeria, Pakistan,Rumunia, Polska, Turkmenia, Uzbekistan.

Fot. 4.3a. Maszyna z wiertłami dootworów strzałowych w złożach zpokładami spadzistymi.

Fot. 4.3b. Maszyna z wiertłami dootworów strzałowych w złożach zpokładami płaskimi.


35

Fot. 4.3c. Duży świder do otworówstrzałowych, przełomowych.

Fot. 4.3d. Kruszarka do rozdrabnianiasoli surowej.

Fot. 4.3e. Transport soli surowej ładowarką czołową o pojemności do 17 t.


36

pobliżu zasobów wody słonej (morza,jeziora) tworzy się specjalne, ewapora-cyjne osadniki. Parująca z osadnikawoda przyspiesza proces koncentracjisoli potasu, sodu i magnezu do stopniamożliwego do zastosowania w następ-nych etapach, to znaczy flotacji i kry-stalizacji. Metody te są stosowane wUSA (Wielkie Jeziora Słone Utah,Jezioro Searles – Kalifornia), Izraelu iJordanii (Morze Martwe).

4.4. Technologie produkcji nawozówpotasowych

Wyprodukowanie nawozu potaso-wego o określonym składzie che-micznym i zawartości potasu z solisurowych, wydobytych z kopalni,wymaga zastosowania szeregu, częstokosztownych technik. Współczesnetechnologie można ująć w trzy grupymetod, a mianowicie:

1. Termiczną. 2. Flotację.3. Separację elektrostatyczną.

Metodę termiczną stosuje celemrozdzielnia kryształów NaCl i KCl.Nasycony roztwór chlorku sodupodgrzewa się do 95° C. Drugi zezwiązków, czyli KCl rozpuszcza sięłatwo w tej temperaturze, natomiastNaCl pozostaje w postaci stałej.Uzyskany roztwór usuwa się znadosadu i transportuje przez próżniowechłodziarki, w których chlorek potasukrystalizuje (rys,. 4.4.).

Proces flotacji zachodzi w tempe-raturach normalnych. W pierwszymetapie pozyskany ze złoża surowiecmieli się w młynach tak dokładnie, abydoprowadzić do oddzielenia siękryształów soli potasowych od solichlorkowych. Tak przygotowany suro-wiec dodaje się do roztworu nasyco-nego soli. Związek flotacyjny dodanydo roztworu otacza kryształy KCl.Jednocześnie podane od dołupowietrze wynosi kryształy napowierzchnię roztworu, tworzącpianę.

Fot. 4.4. Fabryka nawozów potasowych w Zielitz, Niemcy.


37

roztwórbazowy

schładzanie

115°C

95°C256 g/l KCL

25°C

podgrze-wanie

zalewarozpuszczająca

zmielonasurowa sól

rozpuszczanie

filtrowanie

schłodzony...

filtrowaniei suszenie

roztwór gorący

krystalicznyKCl

osad(NaCl i kizeryt)

Rys. 4.4. Przetwórstwo surowych soli potasowych – metoda termiczna.


38

Zalewa

filtrowanie

środek flotacyjny

powietrze

roztwór flotacyjnyfiltrowaniei suszenie

koncentrat(kizeryt)

produkt(NaCl)

osad (NaCl i kizeryt)

Rys. 4.5. Przetwórstwo surowych soli potasowych – flotacja.


39

drobno zmielonasól surowa

kondycjono-wanie

separacjaelektrostatycznaprzy 120 000 V

osad(NaCl)

koncentrat(KCl + kizeryt)

Rys. 4.6. Przetwórstwo surowych solipotasowych metodą separacji elektro-statycznej ESTAR – metoda opatento-wana przez K+S KALI GmbH.

Elektrostatyczne rozdzielenie soliprzeprowadza się na sucho. Proces tenpolega na separacji składników zawar-tych w pozyskanym surowcu w poluelektrycznym. W pierwszym etapie pro-cesu, ujemnie naładowane cząstki solipotasowej (KCl) i kizerytu (K2SO4·H2O)są oddzielane od dodatnio naładowa-nych składników w separatorze ope-rującym w polu o napięciu 4-5 kV/cm.W drugim etapie procesu, kizeryt jestoddzielany od soli potasowej. Tą tech-nologię stosuje tylko K+S KALI GmbH.

4.5. Nawozy potasowePotas występuje w nawozach w

różnych formach fizycznych i chemicz-nych. Kryteria podziału:

a. forma fizyczna:- płynne;- stałe:

- krystaliczne, zwane pylistymi(różnej barwy i wielkości kryształów);

- granulowane (do produkcji blendingów).

b. skład chemiczny:- chlorkowe (KCl);- siarczanowe (K2SO4);a także - tiosiarczanowe;- fosforanowe;- węglanowe.

c. formulacje nawozowe:a. skład chemiczny:- nawozy proste – sól potaso-

wa, siarczan potasu;- nawozy wieloskładnikowe –

blendingi; kompleksowe (PK, NPK);

b. zawartość potasu:- niskoprocentowe

do 25% K2O );- średnioprocentowe

(26 – 40% K2O);- skoncentrowane

(powyżej 40% K2O).

4.6. Charakterystyka mineralnychnawozów potasowych

4.6.1. Sól potasowa 60Nawóz o skoncentrowanej zawar-

tości potasu. Zawiera 60-63% K2O i 45-47% Cl. Sól krystaliczna w formie syp-kiej lub granulowanej, barwy białej lubczerwonej. Nawóz rozpuszczalny wwodzie, lecz maksymalna koncentracjaK2O w roztworze wodnym nie przekrac-za 10%. W wodzie lepiej rozpuszcza sięforma biała. Większe stężenia można


40

o dużej zawartości sodu a małej pota-su. Zawiera w dużej ilości siarkę i mag-nez a także mikroskładniki. Przydatny wnawożeniu buraków cukrowych i naużytki zielone, jako źródło sodu. W kra-jach Unii Europejskiej zalecany w gos-podarstwach posiadających certyfikatprodukcji ekologicznej.

4.6.4. Siarczan potasuŹródło potasu i siarki. Zawiera 50-

53% K2O, 18% S i poniżej 2,5% Cl.

Nawóz krystaliczny, rozpuszczalny wwodzie, lecz słabiej niż sól potasowa.Nie jest używany do produkcji nawo-zów płynnych, poza zawiesinowymi.Polecany w uprawie wszystkich roślinwraźliwych na chlorki.

4.6.5. Siarczan potasowo-magnezo-wy (Patentkali)

Siarczan potasu wzbogacony wmagnez. Nawóz rozpuszczalny w wod-zie. Przydatny w uprawie wszystkichroślin wrażliwych na chlorki. W krajachUnii Europejskiej zalecany w gospo-darstwach posiadających certyfikatprodukcji ekologicznej.

uzyskać w roztworach zawiesinowych ziłem. Zalecany pod wszystkie uprawytolerancyjne na chlorki.

4.6.2. Sól potasowa 40 (Korn-Kali)Nawóz potasowy o dużej zawar-

tości potasu. Nawóz granulowany,rozpuszczalny w wodzie. Skład che-miczny sformułowany w taki sposób,aby poza potasem wprowadzić dogleby odpowiednie ilości magnezu,siarki i sodu.

Przydatny w uprawie buraków, rzepakui szeregu roślin wymagających magne-zu, siarki a także sodu. Służy także dosporządzania blendingów.

4.6.3. Kainit-magnezowyNawóz pochodzenia naturalnego,

rozpuszczalny w wodzie, granulowany


41

4.6.6. Saletra potasowaNawóz o dużej zawartości potasu.

Dobrze rozpuszczalny w wodzie. Służydo sporządzania płynnych nawozówpotasowych.

4.6.7. Rzadziej spotykane nawozypotasowe

W produkcji rolniczej mogą byćwykorzystywane także inne związkizawierające potas, a mianowicie:

1. Wodorotlenek potasu (KOH), rozpuszczalny w wodzie. Zawie-ra 75% K2O. Używany do pro-dukcji płynnych nawozów pota-sowych.

2. Ortofosforany potasu (KH2PO4; K2HPO4); używane do produkcji płynnych nawozów; mają niski

indeks solny, lecz z reguły wy-soką cenę.

3. Polifosforany potasu (K4P2O7); używane do produkcji płynnychnawozów fosforowych.

4. Węglany potasu (K2CO3 lub KHCO3). Zawierają odpowiednio67% i 47% K2O.

5. Tiosiarczan potasu (K2S2O3) jestwzględnie nowym produktem oferowanym na rynku rolniczym.Zawiera dwa cenne składniki, potas i siarkę w ilościach 25% K2O i 17% S. Dobrze rozpuszc-za się w wodzie i stąd używany do produkcji płynnych nawozów potasowych, zwłaszcza bez-chlorkowych.

Specyficznym sposobem wykorzysta-nia podstawowych nawozów potasow-ych, soli potasowej lub siarczanu pota-su, jest produkcja nawozów komplek-sowych PK lub NPK. Zawartość pota-su w tych nawozach jest uzależnionaod technologii produkcji, lecz general-nie mniejsza niż w surowcach użytychdo ich produkcji.

Tabela 4.3. Mineralne nawozy potasowe, skład chemiczny, %

Nawóz potasowy N P2O5 K2O MgO S Na

Sól potasowa 601 - - 60 - - -

Sól potasowa 402 - - 40 6 4 3

Kainit magnezowy - - 11 5 4 4

Siarczan potasu - - 50 - 18 -

Siarczan potasowo-magnezowy - - 30 10 17 -

Saletra potasowa 14 - 44 - - -

Ortofosforany potasu - 30-60 30-50 - - -

Polifosforany potasu - 40-60 22-48 - - -1odniesione do procentowej zawartości potasu w nawozie;2Korn-Kali


42

- wilgotność gleby,- głębokość korzenienia się upra-

wianej rośliny, a także kolejnychroślin w zmianowaniu,

- odczyn,- zawartość azotu mineralnego w

glebie i poziom nawożenia azo-tem,

- zawartość pozostałych makro- imikroskładników w glebie.

5.2. Mechanizm pobieranie jonów K+

przez korzeń roślinyStężenie jonów K+ w roztworze gle-

bowym waha się od około 10 µM do 10mM. Średnio, rzadko jednak przekracza1 mM. Natomiast stężenie składnika w

5.1 . Warunki pobierania potasuSpośród kationów, potas jest pier-

wiastkiem pobieranym przez rośliny wilościach największych. Ścisłe zdefinio-wanie mechanizmów i czynnikówodpowiedzialnych za proces pobieraniapotasu, stanowi podstawę efektywnejstrategii nawożenia roślin uprawnych. Ilościowo pobieranie potasu przezroślinę uprawną kształtują:

- zapotrzebowanie rośliny na po-tas w fazie intensywnego przy-rostu biomasy,

- zawartość jonów K+ w roztwor-ze glebowym,

- ilość przyswajalnego potasu w glebie,

Rozdział 5.Pobieranie potasu przez rośliny uprawne


43

Czapeczka korzeniowa

Strefa podziału komórek

Strefa wydłużenia

strefa dojrzała

Wiązki przewodzące

Merystemkorzeniowy

Włośnikikorzeniowe

Przepływ masowy:NO3-, Mg2+, Ca2+

Intercepcja: Ca2+, H2O

Dyfuzja: H2PO4-, K+

Rys. 5.1. Strefy korzenia aktywne w pobieraniu wody i jonów.

roślinie waha się od 100 do 200 mM. Oodżywieniu rośliny potasem decydujeszybkość przemieszczania się jonów K+

z gleby w kierunku korzenia, czyli doorganu pobierania składników pokar-mowych przez roślinę z gleby.

Przemieszczanie się jonów K+ zokreślonego miejsca gleby na po-wierzchnię korzenia opisują trzy pod-stawowe procesy fizyczne (rys. 5.1), amianowicie

- kontakt bezpośredni (udział tegoprocesu kształtuje się w zakresiedo 5% wartości pobrania cał-kowitego),

- przepływ masowy (od 5% do 100%, średnio 20%)

- dyfuzja (proces dominujący, do 80%) (tab. 5.1).

Roślinę można traktować jako swoi-sty akceptor biologiczny, który akumu-lując potas w swej biomasie, wywołujeruch jonów K+ w kierunku korzenia. Zewzględu na fakt, że stężenie jonów K+ wroztworze glebowym jest generalnieniskie, procesy akumulacji składnika w

roślinie prowadzą do spadku stężeniaskładnika w obszarze kontaktu korze-nia z glebą (rys. 5.2). Strefę glebywokół korzenia, z wyrażnie zaznaczo-nym spadkiem koncentracji potasu,określa się mianem strefy wyczerpania(B). Rozmiar powstałej strefy definiujądwie zmienne, a mianowicie,

- wartość dyfuzji efektywnej jo-nów K+ w glebie,

- okres eksploatacji gleby przez korzeń.

Występujące zależności opisują równa-nia:

F = Deff·dc/dr+v·C1 [1]B = (Deff·t)1/2 [2]Deff = Dw·θ·f/b [3]

gdzie, F - przepływ jonów K+ w kierunku korzenia,

mol/cm2 korzenia·s Deff - współczynnik dyfuzji efektywnej jonów

K+ w glebie, cm2/sdc/dr - gradient koncentracji K+ [zmiana kon

centracji K+ (dc) w odległości odkorzenia (dr)]

C1 - koncentracja K+ w roztworze glebowym,mol/kg

t - czas, dni

Tabela 5.1. Względny udział podstawowych procesów fizycznych w akumulacjipotasu i innych pierwiastków na powierzchni korzenia kukurydzy1

Pierwiastek Pobranie Mechanizm przemieszczania się pierwiastków, %g/m2 Intercepcja Przepływ Dyfuzja

przez korzeń masowy

Azot 19,0 1 79 20Fosfor 4,0 2 4 94Potas 20,0 2 18 80Wapń 4,0 150 413 0Magnez 4,5 33 244 0Siarka 2,2 5 95 0Żelazo 0,2 - 53 -Mangan 0,03 - 133 0Cynk 0,03 - 33 -Miedź 0,01 - 400 0Bor 0,02 - 350 0Molibden 0,001 - 200 0

1Źródło : Clarkson 1985


44

dyfuzja

strefa wyczerpania dla K+

strefa wzrostu korzenia

Rys. 5.2. Korzeń i strefa wyczerpania gleby z potasu.

D1 - współczynnik dyfuzji K+ w wodzie, cm2/s

θ - wilgotność objętościowa gleby,cm3 /cm3

f - współczynnik drożności porówglebowych,

b - pojemność buforowa gleby względem K+, mol/kg

Szybkość pobierania jonów K+

przez roślinę, ściślej przemieszczaniaprzez błonę cytoplazmatyczną, jestfunkcją:

1. Zapotrzebowania na potas przezpędy nadziemne. Szybkość przepływu potasu z korzenia dopędu nadziemnego, reguluje szybkość przemieszczenia jo-nów K+ z komórek korzenia do ksylemu.

2. Stężenia K+ w wakuoli. Decydujeo szybkości przemieszczania jonów z apoplastu do cytoplaz-my. W komórce, stężenie K+ w cytoplaźmie pozostaje na względnie stałym poziomie.

3. Szybkości przemieszczania jo-nów przez błonę cytoplazma-tyczną, która kształtuje się w odwrotnej relacji do stężenia jonów K+ w środowisku wzrostu,

zakładając stałe stężenie potasuw komórce.

Badania przeprowadzone przedponad 40-laty przez Epsteina i współ-pracowników (1963) wykazały, żepobieranie jonów K+ ma, co najmniejcharakter dwufazowy. Dynamikę pobie-rania można opisać za pomocą krzyw-ych hiperbolicznych (rys. 5.3). Przebiegkrzywych, zależny od zawartości jonówK+ w roztworze wskazuje na stan odży-wienia rośliny potasem, zależnie odstężenia K+ w roztworze. Obie fazyodróżniają się parametrami kinetykipobierania jonów K+ . Pierwsza krzywa,tzw. izoterma dużego powinowactwado jonów K+ (ang. high affinity transportsystem) opisuje mechanizm pobieraniajonów K+ z roztworów o niskim stężeniupotasu. Druga krzywa, tzw. izotermaniskiego powinowactwa (ang. low affi-nity transport system) opisuje procesypobierania potasu z roztworów o wyso-kim stężeniu jonów K+. Zdolność roślinydo uruchomienia dwóch, tak różnychkinetycznie, systemów pobieraniajonów K+ z gleby, stanowi jeden z naj-bardziej zadziwiających przykładówadaptacji roślin lądowych do zróżnico-


45

wanych warunkach wzrostu, ściślejzaopatrzenia w sk�adniki pokarmowe(rys. 5.4).

Kinetykę pobierania jonów K+ przezkorzeń rośliny z roztworów o stężeniuponiżej 1 mM opisuje równanie kinetykiMichaelisa-Mentena (ryc. 5.5):

Vmax (C – Cmin)Km + (C – Cmin)

gdzie, V - netto pobranie jonów,

nmol/cm korzenia·h;Vmax - maksymalna szybkość pobie-

rania jonów, µM/cm·sKm - współczynnik powinowactwa

rośliny do jonu; stężenie K+ w roztworze, gdy V = 0,5 ·Vmax, µM/cm3

5.3. Czynniki definiujące pobieraniejonów K+ z gleby

Modelowe studia nad pobieraniemjonów K+, odniesione do warunków na-turalnych, wskazują na dynamikę wzro-

stu systemu korzeniowego, jako pod-stawowy czynnik określający pobiera-nie potasu z gleby a dopiero w dalszejkolejności na stężenie jonów potasu wglebie. Kolejność obu czynników suge-ruje kierunki działania praktycznego,które obejmują procesy:

- usunięcia działania czynnikówograniczających szybkość wzrostu kor-zeni w glebie;

- uzupełnienia stężenia jonów K+

w roztworze glebowym.Warunki ograniczające pobieranie po-tasu przez rośliny uprawne z gleby:

- niska temperatura;- niedobór wody, susza glebowa i

fizjologiczna;- obecność zagęszczonych

warstw w strefie ukorzenienia się rośliny;

- niedostateczne odżywienie roś-liny fosforem i azotem;

- zbyt niski lub zbyt wysoki odc-zyn gleby;

dużepowinowactwo

0,5 1,0 25 50koncentracja K+, mM/L

40

30

20

10

pobranie, mM/m2/s

niskie powinowactwo

Rys. 5.3. Ogólny model pobierania potasu przez rośliny (źródło: Chrispeels et al.(1999); modyfikacja).

V=


46

Koncentracja składnika na korzeniu

V 1/2 Vmax

KM

Vmax

Rośliny pobierają potas bezpośred-nio z roztworu glebowego w formie jo-nu potasowego (K+). Dostępność skład-nika kształtuje szereg naturalnych iagrotechnicznych czynników. Do naj-ważniejszych zaliczają się:

5.3.1. Wilgotność – zawartość wodyw glebie

Wyższy poziom dostępności wodyw glebie prowadzi, z reguły, do zwięks-zonego pobrania potasu, gdyż większawilgotność gleby ułatwia ruch jonów K+,czyli wzmaga dyfuzję potasu w kierun-ku korzenia rośliny. W praktyce rolnic-zej, wykorzystanie tego fizycznego pro-cesu, sprowadza się do kontroli kon-centracji jonów K+ w glebie. Intensywnenawożenie potasem, w niekorzystnychwarunkach wodnych, zwiększa stęże-nie jonów K+ w roztworze glebowym.Tym samym umożliwia lepsze zao-patrzenie rośliny w potas, co skutkujezmniejszeniem straty plonu.

5.3.2. PowietrzeNadmierna wilgotność gleby pro-

wadzi do niedoboru tlenu i w konsek-wencji do zmniejszonego pobraniapotasu. Niedobór tlenu w glebie wynika

nie tylko z nadmiaru wody, lecz także znadmiernego zagęszczenia niektórychwarstw gleby, w których korzenie roślinuprawnych nie rosną, a także z samejaktywności rośliny, która zużywa tlendo oddychania. Warunkiem dosta-tecznego zaopatrzenia roślin w tlen jestodpowiednia uprawa roli, włącznie zewzruszaniem warstw podornych(głęboszowanie).

5.3.3. TemperaturaWzrost temperatury gleby zwiększa

szybkość reakcji chemicznych w gle-

membranacytoplazmatyczna

wysoki

niski

pompaprotonowa

nośnikbiałkowy

białkokanalowe

K+ K+ H+

K+ K+ H+

potencjalelektrochemiczny

CYTOPLAZMA

APOPLAST

ATP

ADP

Rys. 5.4. Transport potasu do komórki rośliny.

Rys. 5.5. Kinetyka pobierania potasuprzez rośliny – model Michaelisa-Mentena, opis w tekście.


47

bie, aktywność korzeni, a zwłaszczaszybkość reakcji biochemicznych wroślinie. Wszystkie te procesy pro-wadzą do szybszego pobierania pota-su. Optymalna temperatura pobieraniapotasu przez rośliny uprawne kształtujesię w zakresie 15 – 25° C. W niższychtemperaturach gleby tempo pobieraniapotasu ulega znacznemu zmniejszeniu.

5.3.4. Glebowy kompleks sorpcyjnyWielkość glebowego kompleksu

sorpcyjnego określa zawartość cząstekilastych i próchnicy. Im większa, tymwięcej jonów K+ zwiąże gleba. Za-daniem rolnika jest zwiększanie wiel-kości tego naturalnego zasobnikaskładników pokarmowych gleby.Najprostszym, w zasadzie jedynympraktycznie możliwym do realizacjisposobem, jest nawożenie organiczne.

5.3.5. Głębokość korzenienia sięroślin uprawnych

Potas występuje nie tylko w warst-wie ornej gleby, lecz w znaczącychilościach także w warstwach głębs-zych. Pomimo, że dostępność potasuzmniejsza się, najczęściej z głębo-kością ukorzenienia się rośliny, to zaso-by składnika w warstwach podornychsą niezwykle ważne, głównie w okresiepełnej wegetacji rośliny. Zasoby potasuw głębszych warstwach gleby odgry-wają ważną plonotwórczą rolę,zwłaszcza w sytuacji, gdy występująsusze atmosferyczne. Roślina bowiemmoże korzystać z tych zasobów, podwarunkiem, że nie występują zarównonaturalne, jak i agrotechnicznie ogra-niczenia. Przykładowo, wywołaneobecnością warstw zagęszczonych,czy też zakwaszeniem. Brak tych ogra-niczeń pozwala roślinie korzystać zrezerw potasu.

5.4. Współdziałanie K+ z innymiskładnikami mineralnymi

Potas jest powszechne uznawany

za składnik pokarmowy, który wpływana wzrost rośliny współdziałając z inny-mi pierwiastkami, składnikami pokar-mowymi. Nie wszystkie możliwe dookreślenia współdziałania, zwłaszcza wwarunkach polowych, zostały naukowopotwierdzone. Podane poniżej przyk-łady winny być co najmniej zauważoneprzez rolników, gdyż w decydującymstopniu określają zbierane plony.

5.4.1. Potas - azotJest to jedna z najważniejszych

relacji metabolicznych zachodzącamiędzy pierwiastkami i w znacznymstopniu definiująca wzrost, i przyszłyplon uprawianej rośliny. Większadostępność potasu oznacza większąefektywność plonotwórczą azotu.Zjawisko to ma niezwykle dużeznacznie w okresie wiosennego rusze-nia wegetacji roślin ozimych, a jeszczewiększe w fazach intensywnego wzro-stu każdej rośliny uprawnej. Relacjemiędzy potasem a azotem są bardzozłożone, gdyż uwzględniają także rod-zaj jonu zawierającego azot. Współd-ziałanie azotu z potasem rozpoczynasię od kontroli procesu pobierania azo-tanów przez korzenie. Azotany pobiera-ne przez korzenie są następnie trans-portowane wraz z potasem do liścicelem redukcji, a następnie są zużywa-ne do produkcji białek. Jednocześnie,w liściach wytwarzany jest kwasjabłkowy, które częściowo w formiejabłczanu potasowego przemieszczanyzostaje do korzeni. W ten sposób cyklpobierania azotu się powtarza (rys. 2.9).Niedobór potasu, ogranicza transportazotanów, zmuszając niejako roślinę doczęściowej ich redukcji w korzeniach(rys. 5.6). W rezultacie w korzeniachakumulują się nisko-cząsteczkowebiałka, łatwo przyswajane przez pato-geny. Akumulacja tych związków w kor-zeniach, w warunkach dostatecznegozaopatrzenia w azot, lecz przy jednoc-zesnym niedostatecznym dopływie


48

Szybkie działanie N Wolne działanie N

K + C K + C

K + N K + N

Szybkie pobieranie iprzemieszczanie NDuże pobieranie N

Akumulacja azotuOgraniczone pobieranie N

zasobność gleby w potas

Duży plonDobra jakość

Mały plonSłaba jakość

a. dobra b. niska

Liśc

ieS

yste

m k

orze

niow

y

potasu, jest dla rośliny sygnałem doograniczenia pobierania azotu. W prak-tyce rolniczej proces ten oznaczazmniejszone działanie azotu zastoso-wanego w nawozach. Ponadto, o ilemiędzy jonami K+ a NO3

- zachodzi syn-ergizm, tak między jonami K+ a NH4

+ -antagonizm. Z tym, że to ostatnie zja-wisko ma charakter jednostronny, amianowicie jony amonowe (NH4

+)zmniejszają pobieranie jonów K+.

Wywód ten podkreśla brak sensow-ności nawożenia roślin uprawnychdużymi dawkami azotu przy jednoc-ześnie zbyt niskim poziomie odżywieniaroślin potasem.

5.4.2. Potas – fosforOba składniki są odpowiedzialne za

główne procesy fizjologiczne roślin.Oba określane są mianem pierwiast-ków warunkujących tzw. minimumwzrostu. Fosfor poprzez dodatni wpływna wzrost korzeni zwiększa pobieraniewody i innych pierwiastków, w tympotasu.

5.4.3. Potas – wapńRegulacja pobierania przez rośliny

kationów K+ i Ca2+ zależy od zawartościjonów wapnia i odczynu gleby. Naj-lepsze, dodatnie relacje między obuskładnikami występują w zakresie

Rys. 5.6. Reakcja rośliny na nawożenie azotem na tle zasobności gleby w potas.Źródło: Marschner i in., 1996 (modyfikacja).


49

odczynu gleby (mierzony w 1 M KCl) od5,5 do 7,2. W zakresach, zarównoponiżej, jak i powyżej, następuje za-kłócenie pobierania jonów K+. W dol-nym zakresie pobieranie K+ ograniczająkationy glinu a w górnym właśnie wap-nia.

5.4.4. Potas i magnezWzajemne relacje między potasem

a magnezem są znacznie bardziejskomplikowane, niż wyżej wymienionepierwiastki. Zakładany najczęściej ant-agonizm między obu jonami możnauznać za zbyt duże uproszczenie.Rośliny rosnące w glebie o dobrejzasobności w potas i magnez, pobie-rają azot w większych ilościach.

5.4.5. Potas i mikroelementyPrzyjmuje się, że kation K+ występu-

je jako antagonista kationów cynku,manganu, żelaza i miedzi. Jednakżetylko rośliny dobrze odżywione pota-sem reagują dodatnio na nawożenietymi mikroskładnikami.

5.5. Dynamika pobierania K przezrośliny

Potas, od początku rozwoju roślinyuprawnej, jest podstawowym składni-kiem pokarmowym większości roślin.Wynika, to (przedstawiono w rozdziale2) z różnorodności pełnionych przez tenpierwiastek funkcji, w tym związanychze wzrostem komórek merystema-tycznych. Jest to bowiem pierwiastekwarunkujący plonotwórcze działanieazotu.

Przedstawiona na rys. 5.7. krzywawzględnej akumulacji potasu wroślinach buraka cukrowego, jed-noznacznie wskazuje na przewagęilościowego pobrania potasu nad azo-tem. Taki kształt krzywych dynamikipobierania potasu odnotowano dlawielu roślin uprawnych, w tym pszeni-cy, rzepaku, ziemniaków, itd..

W fazie intensywnego wzrostu,dzienne zapotrzebowanie rośliny upra-wnej na potas waha się kilku do kilku-nastu kg/ha. Przykładowo, burak cuk-

29-05 18-06 8-07 28-07 17-08 6-09 26-09 16-10 5-110

140

120

100

80

60

40

20

% maksymalnego pobraniania

dni kalendarzow e

SkładnikiNK

Rys. 5.7. Dynamika pobierania azotu i potasu przez burak cukrowy.


50

rowy, w drugiej połowie czerwca i wlipcu może osiągać wartości w zakresie8-15 kg K/ha/dzień. Rzepak ozimy wokresie strzelania w pęd pobiera 3-7 kgK/ha/dzień. Jednakże w roślinie odpoczątku kwitnienia, niezależnie odgatunku, zachodzi systematyczny spa-dek ilości zakumulowanego potasu, natyle duży, że tzw. pobranie końcowetego składnika jest mniejsze niż pobra-nie maksymalne. Z tej też przyczynyobliczanie dawki potasu nawozowegow oparciu o tzw. pobranie końcowe,czyli przeprowadzone w czasie zbioru,jest obarczone błędem, rzędu 1/4-1/3.


51

Fot. 5.1. Burak cukrowy – wyznaczapoziom zasobności gleby w potas.

Rozdział 6.Potas a stresy

Termin stres (łac. stringere - wymus-zać reakcję) funkcjonuje w różnychdziedzinach życia, w tym w rolnictwie.Termin ten definiuje zarówno czynnikdziałający na organizm (czynnik stre-sowy), jak i reakcję organizmu (reakcjastresowa, stan stresowy). W rolnictwie,w produkcji roślinnej, ze względu naźródło stresu, czynniki stresowe dzielisię na dwie grupy, a mianowicie,

- abiotyczne;- biotyczne.

6.1. Stres-plon – potasRoślina uprawna w okresie wege-

tacji podlega oddziaływaniu stresów.Rodzaj czynnika stresowego, długośćjego działania wywołuje określonereakcje stresowe, z których w produkcjiroślinnej najważniejszym jest spadekplonu użytkowego. Ważnym elemen-tem efektywnej strategii nawożenia jesttermin ujawnienia się reakcji stresowej.Generalnie, im wcześniej działanie stre-su się ujawni i dłużej działa, tymgłębsze wywołuje skutki produkcyjne,czyli spadek plonu. Wczesne i popraw-ne rozpoznanie czynnika stresowegostanowi podstawę do podjęcia działańzapobiegawczych, naprawczych. Za-dania te, postawione przed rolnikiempolegają na opracowaniu takiej techno-logii uprawy, w tym przypadku strategiinawożenia, która umożliwi zmniejsze-

nie skutków reakcji stresowej. Interpretacja krzywych wzrostu

rośliny uprawnej pozwala na rozpozna-nia krytycznych faz rozwojowych roślinuprawnych, zwłaszcza dla tych pierwi-astków, które decydują o plonie w fazieintensywnego wzrostu biomasy rośliny(tzw. faza liniowa, rys. 6.1; tab. 6.1).Można postawić tezę, że faza inten-sywnego wzrostu rośliny odniesionagłównie do zaopatrzenia w potas, jestkrytyczna dla przyszłego plonu upra-wianej rośliny.

6.2. Stresy abiotyczneStresy pochodzenia abiotycznego

obejmują szeroką gamę czynnikówstresowych, w tym światło, temperatu-rę, wodę, składniki pokarmowe, itd., awięc grupę czynników jednocześniebędących czynnikami wzrostu rośliny.Działanie wszystkich tych czynników wistotnym stopniu zależy od odżywieniaroślin potasem.

6.2.1. Stres świetlny a objawy niedo-borów potasu

Klasyczne objawy niedoboru pota-su w roślinach przejawiają się krawęd-ziową chlorozą, która w zaawansowa-nym stadium przechodzi w nekrozę.Objawy te często opisuje się jako tzw.poparzenia liści (fot. 2.3; 2.4). Zjawiskoto jest przejawem zakłócenia procesów

Tabela 6.1. Krytyczne fazy odżywienia podstawowych roślin uprawnych potasem

Roślina uprawna Krytyczne fazy rozwoju

Zboża Strzelanie w źdźbło – kłoszenieRzepak Rozeta – kwitnienieBurak cukrowy Druga para liści – połowa sierpniaZiemniak Kwitnienie – zawiązywanie bulw – wzrost bulwKukurydza Piąty liść – kwitnienieGroch Do początku kwitnienia pędu głwnego


52

fotosyntezy, w następstwie któregopojawiające się reaktywne związki tlenuwywołujące destrukcję błon cytoplaz-matycznych komórek miękiszu palisa-dowego liści (szczegóły, rozdział 2).

6.2.2. Stres termiczny – wymarzanieroślin

Fizjologiczna rola temperatury wśrodowiska wzrostu rośliny sprowadza

się do oceny działania niskich tempera-tur, zarówno w fazie spoczynku roślin(zimowanie), jak i w okresie wegetacji(przymrozki), które mogą prowadzić dośmierci organizmu. Podatność roślin wdużym stopniu wynika z zawartości iform związków cukru w roślinie. Potaszwiększając syntezę skrobi obniżapunkt zamarzania soku roślinnegokomórki.

Tabela 6.2. Krytyczne fazy rozwoju głównych roślin uprawnych ze względu nastres wodny1

Roślina uprawna Krytyczne fazy rozwoju Symptomy stresu wodnego

Zboża Strzelanie w źdźbło – kłoszenie – Ciemnozielona barwa, przypaleniekwitnie – początek dojrzewania dolnych liści

Kukurydza Dwa tygodnie przed rozwinięciem Zwijanie się liści przed południem, wiechy, poprzez kwitnienie, aż do ciemnozielony kolor liściwypełnienia ziarniaków

Ziemniak Do kwitnienia, formowania bulw, aż Więdnięcie liści podczas upalnych do zbioru dni

Burak cukrowy Przyrost wtórny korzenia – do Więdnięcie liści podczas upalnych połowy sierpnia dni

1Źródło: Doorenbos et al., 1977)

stres

wzrost ciągły

wegetatywny reproduktywny dojrzałość

Fizjologiczny wiek rośliny

Kumultatywny wzrost rośliny(pędy lub korzenie)

Rys. 6.1. Stresy a wzrost rośliny w okresie wegetacji.


53

6.2.3. Stres wodny – niedobór wodyRola potasu w kontroli gospodarki

wodnej roślin stanowi o wadze tegopierwiastka w nawożeniu roślin upraw-nych. W regionach świata, w którychwzrost roślin uprawnych w dużym stop-niu zależy od przebiegu pogody wsezonie wegetacyjnym, wytworzenie iochrona plonu wymaga:

- efektywnego gospodarowania wodą zarówno z zapasów zimo-wych, jak i z opadów bieżących;

- wypracowania regionalnej, a na-wet lokalnej strategii uprawy (gospodarstwo, pole) umożliwi-ającej uprawianej roślinie efek-tywne korzystanie z zawartej w glebie i pobranej przez nią wody.

Realizacja obu celów jest możliwaprzez szczegółowe rozpoznaniezarówno krytycznych faz odżywieniapotasem, jak i krytycznych fazzapotrzebowania roślin uprawnych nawodę. Porównanie obu faz krytycznychwykazuje dużą zbieżność (tab. 6.1. i6.2). Można założyć, że gospodarkawodna roślin uprawnych jest ściślezwiązana z zaopatrzeniem w potas. Wlatach określanych umownie za opty-malne pod względem warunków wod-nych, intensywny przyrost biomasywymaga zarówno dobrego zaopatrze-nia w azot, jak również w potas, którywarunkuje pobieranie azotanów. Wlatach umownie określanych jakosuche, wzrost rośliny zależy głównie ododżywienia potasem, gdyż tylkowówczas roślina może efektywnie kon-trolować transpirację.

Niedobór wody w środowisku wzro-stu rośliny nie wywołuje natychmia-stowych, ujemnych, skutków produk-cyjnych. Reakcja rośliny na niedosta-teczne zaopatrzenie w wodę ujawniasię stopniowo, na różnym poziomieorganizacji organizmu, a mianowicie:

- molekularnym (komórka);

- tkankowym, organowym (liście, korzenie);

- całej rośliny.

Zmiany zachodzące w komórce obej-mują szereg procesów biochemicz-nych, które pojawiają się kolejno wrazze wzrostem natężenia stresu wodnegoi prowadzą do :

- zahamowania wzrostu komórekmerystematycznych;

- przyspieszonej budowy ściany komórki;

- spadku aktywności reduktazy azotanowej;

- spadku syntezy białek;- depresji fotosyntezy;- wzrostu oddychania ciemnio-

wego;- akumulacji specyficznych

białek, proliny;- akumulacji cukrów.

Pierwszym objawem stresu wodnego,nawet przy niewielkiej utracie turgoru(0,1-0,2 MPa), jest zmniejszenie sięszybkości wzrostu komórek. W komór-kach merystematycznych i komórkachstrefy wydłużania jony K+ są niezbędnew procesie wzrostu ściany komórko-wej. W tej specyficznej funkcji jon tennie może być zastąpiony przez innekationy, co jest natomiast możliwe worganach dojrzałych rośliny. W konsek-wencji zahamowania wzrostu komóreknastępuje zmniejszenie powierzchniliścia, lecz pomimo działania stresuroślina jest w stanie wiązać CO2 (rys.6.2).

Fizjologiczne i morfologiczne (wi-doczne) objawy stresu wodnego) wyni-kają ze zmian w stanie hormonalnymrośliny, gdyż następuje:

- wzmożona synteza kwasu abscysynowego (ABA),

- zmniejszony dopływ cytokinin


54

(w konsekwencji indukcja pro-cesu zamykania aparatów szparkowych i przyspieszone starzenie się liści);

- wzrost produkcji etylenu, który powoduje:

- zamykanie aparatów szpar-kowych;

- redukcję asymilacji CO2,

- opadanie liści i owoców.

Reakcja rośliny następuje sukcesywnie,objawiając się w kolejnych etapach:

a. zakłóceniem rytmu dobowego aparatów szparkowych (więd-nięcie starszych liści);

b. zwijaniem się liści (fot. 1.1);

c. zmniejszeniem się powierzchni liści i powierzchni asymilacyjnejrośliny;

d. wzmożonym, lecz tylko począt-kowo, wzrostem systemu korze-niowego;

e. zawężeniem stosunku korze-nie/pędy nadziemne.

Pogłębiający się stres wodny przejawiasię zahamowaniem wzrostu liści a wdalszej kolejności całej rośliny. Niedo-bór wody zmienia nie tylko proporcjeorganów, lecz także zakłóca rozwójcałej rośliny, gdyż następuje:

- przyspieszone kwitnienie roślin jednorocznych i opóźnione wie-loletnich;

- wzmożone opadanie liści, zawi ązków kwiatów, kwiatów i owo-ców;

- redukcja plonu (zależna od termi-nu wystąpienia suszy) (fot. 2.13).

6.2.4. Potas a stres wodnyAnty-stresowe działanie potasu

przejawia się w wieloraki sposób, wyni-kając głównie z funkcji tego składnikamineralnego w metaboliżmie rośliny.Wydzielić można kilka specyficznychfunkcji potasu, które mogą mieć dużeznaczenie gospodarcze:

Źródło: Gupta et al., 1989

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

niska umiarkowana duża

intensywność stresu wodnego

umol CO2/m2·s

kontrolaniedobór K

Rys. 6.2. Wiązanie CO2 przez liść pszenicy w warunkach narastającego stresu wod-nego.


55

1. Stężenie potasu w roztworze glebo-wymPotas wprowadzony do gleby w for-mie nawozu mineralnego, czy też organicznego w pierwszej kolejnoś-ci uzupełnia zasoby roztworu glebo-wego. Spadek zawartości wody w glebie wydłuża drogę dotarcia jo-nów K+ do powierzchni korzenia. Tym samym system korzeniowy rośliny nie zawsze jest w stanie zao-patrywać organy nadziemne, zgod-nie z ich potrzebami metaboliczny-mi. Potas, w pierwszej kolejności, jest niezbędny roślinie do utrzyma-nia turgoru w ksylemie, co umożli-wia efektywne zaopatrzenie orga-nów nadziemnych w wodę a jed-nocześnie służy schładzaniu orga-nizmu. Prawidłowe zaopatrzenie rośliny w potas wymaga zwiększo-nego stężenia składnika w roztwor-ze glebowym (rys. 6.3.). Susze gle-bowe są najbardziej niebezpieczne w fazie intensywnego wzrostu roś-liny, w której krytycznymi do wzros-

tu są zarówno woda (tab. 6.2), jaki potas (tab. 6.1).

2. System korzeniowy Pędy nadziemne rośliny i korzenie pozostają w stanie funkcjonalnej równowagi, wyrażonej, między innymi, wielkością masy zakumulo-wanej w obu częściach organizmu. Zmniejszająca się zawartość wody w glebie skutkuje uruchomieniem się szeregu mechanizmów bioche-micznych i fizjologicznych rośliny, które wywołują zmiany w relacji przepływu asymilatów między orga-nami rośliny. W początkowej fazie niedoboru wo-dy, roślina z powodu zmniejszają-cego się zapotrzebowania na pro-dukty asymilacji przez organy nad-ziemne, zwiększa ich transport do korzeni, inwestując tym samym w system korzeniowy. W procesie transportu asymilatów we floemie niezbędne są jony K+. Korzenie roś-lin dobrze odżywionych potasem, wnastępstwie pogłębiającego się nie-

Rys. 6.3. Krytyczna koncentracja potasu w roztworze glebowym niezbędna dodostarczenia roślinom 5 kg K/ha/dzień.

0

100

200

300

400

500

600

700

0 1 2 3 4 5gęstość korzeni, cm/cm3

stężenie K, uM/l

warzywa

ziemniaki

zboża

burak cukrowy

rzepak

6Źródło: Johnston in. (1998)


56

doboru wody, wrastają w głębsze warstwy gleby, a tym samym mogąpobierać wodę i składniki pokarmo-we, pomimo suszy występującej w wierzchnich warstwach profilu gle-bowego.

3. Kontrola transpiracji Działanie potasu na dobowy rytm aparatów szparkowych należy uz-nać za podstawowy mechanizm

kontroli gospodarki wodnej rośliny (rys. 6.4). Rośliny dobrze zaopatrzo-ne w potas reagują na wzrost tem-peratury w ciągu gorącego dnia szybkim zamykaniem aparatów szparkowych. Tym samym jony K+

kontrolując transpiracyjne straty wody, efektywnie gospodarują CO2.Natomiast w warunkach niedoboru K+, roślina nie tylko, że nie produku-

wchłanianiejonów i wody

wydalaniejonów i wody

zamykanieaparatu szparkowego

otwieranieaparatu szparkowego

komórkiprzyszparkowe

K+ Cl- K+ Cl-

Rys. 6.4. Potas a cykl dobowy pracy aparatów szparkowych.

Tabela 6.3. Wpływ wody i potasu na plony korzeni buraka cukrowego

Czynniki doświadczalne Plon Plony względne Względne zyski/stratyt/ha % %

Nawożone KNawadniane1 62,3 124 + 24 Susza I 43,8 87 - 13Susza II 37,2 74 - 26warunki naturalne 50,3 100 0

Nienawożone KNawadniane 49,2 98 - 2Susza I 34,1 68 - 32Susza II 33,2 66 - 34warunki naturalne 43,0 85 - 15

Źródło: Musolf (2003) 1Nawadniane – nawadniane w lipcu i sierpniuSusza I – symulowana susza w lipcuSusza II – symulowana susza w sierpniu


57

je asymilatów, to także w liściach pojawiają się w nadmiernych iloś-ciach wolne elektrony, które redu-kują tlen do wolnych rodników, czyteż nadtlenku wodoru. Rośliny sła-bo odżywione potasem nie kontro-lują ruchów komórek szparkowych,słabo gospodarują wodą i w konse-kwencji wydają mniejszy plon użyt-kowy, przykładowo korzeni bura-ków cukrowych (tab. 6.3).

4. Dynamika wzrostu organów nad-ziemnych Rośliny dobrze odżywione potasemintensywnie pobierają azot azotano-wy z gleby (rozdz. 5.1). Proces ten zwiększa asymilację CO2 i w konse-kwencji powierzchnię asymilacyjną uprawianej rośliny. W rezultacie następuje wcześniejsze zakrycie powierzchni gleby, co w rezultacie zmniejsza parowanie wody bezpoś-rednio z gleby, tym samym zmniejs-za nieproduktywne straty wody z gleby.

5. Wcześniejsze dojrzewanie roślin Dobre odżywienie roślin potasem przyspiesza kwitnienie roślin, a jed-nocześnie wydłuża fazę nalewania ziarna. Tym samym rośliny rosnące w regionach z corocznie stałymi okresami niedoboru wody, przy-spieszają szybkość wzrostu, tak aby wydać plon przed nastaniem okresu suchego.

6.3. Stresy biotyczneRośliny, począwszy od pierwszych

faz rozwoju, poddane są działaniustresów biotycznych. Wielkość strat, wlatach 1988-1990, z powodu działaniaczynników biotycznych, oszacowanona 240 mld USD, co stanowiło 41%globalnej produkcji roślinnej. Trzygłówne, biotyczne, czynniki stresowe, amianowicie chwasty, patogeny (choro-by i wirusy) oraz szkodniki zmniejszają,

średnio, wielkość plonów odpowiednioo 13%, 13% i 15% (rys. 6.5).

6.3.1. GrzybyWzrost podatności roślin upraw-

nych na porażenie przez grzybyzachodzi w warunkach niezbilansowa-nego nawożenia, głównie przy niedo-borze potasu, z jednoczesnym nadmia-rem azotu. Organy przetrwalnikowegrzybów, spory pochodzące z roślindobrze odżywionych potasem charak-teryzują się

- wolniejszym wzrostem strzępek;- mniejszą energią kiełkowania

zarodników.

6.3.2. BakterieChoroby bakteryjne powodują pa-

sożyty fakultatywne, które wywołujątrzy główne typy objawów, a mianowi-cie:

- plamistość liści,- zgnilizny korzeni,- choroby naczyniowe.

Pierwsza grupa pasożytów atakuje

Rys. 6.5. Stresy biotyczne a procento-wa utrata plonu potencjalnego.

plon zebranystraty: chwasty

straty: chorobystraty: insekty

59%

13%

13%

15%

Źródło: Oerke i in (1995)


58

roślinę poprzez aparaty szparkowe anastępnie rozprzestrzenia się w apo-plaście. Reakcja odpornościowa roślinyjest taka sama jak grzybów fakulta-tywnych, którą potęguje niedobórazotu. Stopień porażenia rośliny przezpasożyta wzrasta wraz ze stopniemniedożywienia potasem i wapniem.Druga grupa pasożytów, wywołującazgnilizny korzeni (Erwinia spp.,Xanthomonas spp.) atakuje roślinę wni-kając do jej wnętrza poprzez pęknięcia,rany. Jedną z przyczyn pękania tkanekokrywowych roślin (rzepak) jest nie-dobór boru. Zdolność rośliny do obronywynika ze zdolności do tworzeniawarstwy korkowej wokół powstałejrany. Proces ten zachodzi tym szybciej,im roślina jest lepiej odżywiona pota-sem.

6.3.3. SzkodnikiPod pojęciem szkodniki roślinne

ujmuje się szeroką grupę organizmówpasożytniczych, takich jak insekty,nicienie. Organizmy te dysponując apa-ratem gębowym oraz wydalniczym niewykazują tak dużej specyfiki, jak grzy-by, czy też bakterie pasożytnicze.Podstawowe mechanizmy odpornoś-ciowe wynikają z tworzenia przezroślinę barier (i) fizycznych (barwa liści,zmiana właściwości tkanek powierz-chniowych – wosk, włoski) (ii) mecha-nicznych (akumulacja włókna, krzemi-onki) (iii) chemiczno-biochemicznych(wzrost zawartości związków stymu-lujących wzrost, toksyn, repelentów).Działanie wszystkich tych trzech grupmechanizmów w różnym stopniu zależyod stanu odżywienia rośliny.

Rys. 6.6. Ogólny schemat zależności: roślina – choroby, szkodniki.

Środowisko(woda, temperatura, itd.)

Choroby; szkodnikiRoślina uprawna

warunki glebowe wzrosturośliny

StanOdżywienia roślinyazotem i potasem

Źródło: Bergmann (1992) (modyfikacja)


59

Rośliny narażone są na atak szkod-ników, głównie w fazach wzrostumłodocianego, gdyż wówczas charak-teryzują się stosunkowo słabo rozwini-ętą tkanką mechaniczną. Niezależnieod fazy wzrostu, rośliny rosnące włanach zbyt gęstych, nie sprzyjającychpełnemu wykształceniu tkanki mecha-nicznej, są szczególnie podatne są naatak szkodników.

6.4. Potas a podatność roślin upraw-nych na stresy biotyczne

Generalnie odporność roślinyuprawnej na aktywność patogenów jestcechą genetyczną organizmu. Środo-wisko wzrostu, w tym nawożenie możesilnie modyfikować zarówno podatnośćrośliny na atak, jak i aktywność tychżeorganizmów względem rośliny. Zależ-ności te są wysoce złożone. Zbilan-sowanie składników pokarmowych, wtym potasu w roślinie pozwala na

znaczącą redukcję aktywności patoge-na i wynikającego z jego działania spad-ku plonu (rys. 6.6). Przyczyny tej reakcjisą wielorakie, wynikają ze zmian :

- w metaboliźmie azotowym rośliny;

- w budowie anatomicznej tkanekokrywających rośliny (grubsza warstwa epidermy, większy stopień lignifikacji tkanek mecha-nicznych rośliny, czy też większazawartość krzemionki w ścianiekomórkowej;

- w produkcji związków bio-chemicznych, naturalnychinhibitorów patogenów.

Rola potasu w tworzeniu mecha-nizmów odpornościowych roślinynajsilniej wyraża się w kontroli jej meta-bolizmu azotowego. Niezależnie odtypu patogena (obligatoryjny, fakulta-tywny) rośliny dobrze odżywione pota-

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

grzyby insekty wirusy bakterie

grupy patogenów

stopień reakcji, %

42

-70

36

-63

78

-41

57

-69

wzrost plonu spadek porażenia

Źródło: Haerdter (1997)

Rys. 6.7. Nawożenie potasem, odporność roślin na patogeny a plony.


60

sem wykazują mniejszą podatność najego działanie. Zdecydowanie bardziejodmiennie przedstawia się reakcja tejsamej rośliny rozpatrywana w aspekcieodżywienia azotem. Pasożyty obligato-ryjne atakują rośliny dobrze odżywione,a fakultatywne niedożywione azotem(rys. 6.7, 6.8). Ponadto odnotowanowiększą odporność niektórych roślin naatak grzybów, gdy kationowi potasutowarzyszył anion chlorkowy. Przykładutakiego dostarcza Gaeumannomycesgraminis var. tritici w pszenicy.

Rola potasu w budowie odpornościroślin uprawnych na atak szkodnikówjest dobrze udokumentowana. Zwracasię uwagę na co najmniej trzy składoweodporności, a mianowicie:

- zmianę metabolitów komórki (spadek zawartości nisko-czą-steczkowych związków azotu);

- zawartość cukrów (spadek za-wartości związków nisko-czą-steczkowych);

- udział tkanki mechanicznej (wzrost udziału stwarza barierę mechaniczną dla szkodnika).

Pierwsze dwa czynniki zmniejszająodżywczą wartość soku roślinnego atrzeci zmniejsza możliwość mecha-nicznej infekcji przez szkodnika.Przykładowo, niedobór potasu możezwielokrotnić populację mszyc naroślinach. Niektóre szkodniki żerujątylko na liściach ubogich w potas(Lema melanopus). W odniesieniu doszerokiej grupy szkodników, a mianowi-cie Nephotettix sp., Tipula sp., Cnapha-locrocis sp., odnotowano, że jednoc-zesna aplikacja azotu i potasu w sto-sunku jak 1 : 1,5 zmniejsza silnie podat-ność tych roślin (głównie ze strefy tropi-kalnej) na atak wymienionych gatunkówszkodników.

0

1

2

3

4

5

N- N+ K- K+składniki pokarmowe

stopień porażenia

obligatoryjne fakultatywne

Źródło: Marschner (1995)

Rys. 6.8. Zaopatrzenie roślin w azot i potas a stopień porażenia przez pasożytyobligatoryjne i fakultatywne (1-średni, 5-bardzo wysoki).


61

7.1. Definicja jakościPlon i jakość są pochodną właś-

ciwości genetycznych uprawianej roś-liny oraz siedliska jej wzrostu. O ile rol-nik nie ma wpływu na cechy gene-tyczne, to częściowo poprzez właściwydobór zabiegów agrotechnicznych,takich jak, uprawa, zmianowanie,ochrona roślin, a przede wszystkimnawożenie (w tym nawożenie potasem)może modyfikować warunki siedliska.W warunkach niedoboru lub nadmiaruskładników pokarmowych w glebie,zachwianiu ulega równowaga jonowa wroślinie, co przejawia się zakłóceniemprocesów fizjologicznych, które warun-kują plon o pożądanych cechachjakościowych.

Współcześnie, to znaczy w warun-kach dużej konkurencji rynkowej, efekt

ekonomiczny uprawy poszczególnychgatunków roślin mierzy się nie tylkowysokością uzyskanego plonu, lecztakże a może nawet głównie, jakością.Należy, zatem postawić podstawowepytanie, o definicję jakości. Odpowiedźna to pytanie nie jest prosta, gdyż kry-teria jakościowej oceny plonu uzależ-nione są od szeregu czynników, międzyinnymi od kierunku użytkowania roślin,przydatności wytworzonych produktówrolnych do celów konsumpcyjnych,paszowych, a także przemysłowych.Spośród wielu terminów opisującychjakość produktów rolnych, wybranodefinicję sformułowaną przez Abalaka(Krauss 2000): jakość jest istotnąwłaściwością żywności określającąpodstawowe wymagania, które musispełniać. W analogiczny sposóbmożna sformułować definicję jakości

Rozdział 7.Potas a jakość plonów

Rys. 7.1. Kryteria oceny jakości produktów rolnych.

Jakość płodówrolnych

Wartość odżywcza,paszowa

cechyorganoleptyczne

Właściwościhigieniczne

funkcjonalność wartośćekologiczna


62

Źródło: Krauss, 2000, modyfikacja

pasz i produktów rolnych przeznaczo-nych do przetwórstwa przemysłowego.

Charakterystyka poszczególnychgrup cech jakościowych płodów rol-nych (rys. 7.1):

1. Właściwości odżywcze definiuje sięjako zawartość poszczególnych składników, między innymi takich jak, białko, olej, tłuszcz, skrobia, związki mineralne, włókno i witami-ny.

2. Właściwości higieniczne odnoszą się głównie do obecności szkod-ników i chorób oraz ich metabo-licznych produktów, które mogą być toksyczne dla konsumenta lub wywoływać stany alergiczne. Po-nadto dotyczą obecności związków

obcych (zanieczyszczenia) lub ska-żeń metalami ciężkimi, które po-chodzą z chemikaliów stosowanychw rolnictwie.

3. Właściwości organoleptyczne są wysoce subiektywne. Opisują wyg-ląd, kolor, strukturę, smak i zapach danego produktu. Jako klasyczny przykład subiektywności tego kryte-rium, podaje się skłonność przewa-żającej grupy konsumentów do wy-boru jabłek o barwie ciemnoczer-wonej, chociaż nie stwierdza się różnicy w wartościach odżywczychw stosunku do owoców o barwie żółtej czy zielonej.

4. Właściwości funkcjonalne związanesą z właściwościami produkcyjnymi(technologicznymi) produktów rol-

Tabela 7.1. Trendy zmian jakości bulw ziemniaka pod wpływem nawożenia N, P i K

Cecha Składniki nawozowe

N P K KCl ^K2SO4

Jakościowa

Plon bulw a + a

Udział bulw o wartości rynkowej + o (+) +Zawartość suchej masy _ o () _ o (_)Zawartość skrobi _ a a

Zawartość białka a ZmiennieZawartość witaminy C _ + a

Smakowitość - + o,zmiennieDojrzałość technologiczna

Odporności na

Uszkodzenia mechaniczne Zmiennie + +Straty przechowalnicze - +Czarna plamistość miąższu Zmienne + +Intensywność barwy frytek - + +Jakość gotowania +,zmiennie + +Ciemnienie miąższu surowego +Ciemnienie miąższu po ugotowaniu -(o) o(+) +

Źródło: Martin-Prevel (1989); Prokoshew, Dieriugin (2000); Rogozińska (2002)a- wzrost jakości; _- spadek jakości; o - brak zmian; + - trend korzystny; - - trend niekorzystny


63

nych, takimi jak, zawartość cukru wkorzeniach buraka lub w trzcinie cukrowej, skrobi w ziemniakach, kwasów tłuszczowych w nasionachroślin oleistych. Do tej kategorii za-licza się również odporność upraw na stresy biotyczne i abiotyczne, przykładowo na zasolenie, suszę, upał, zimno lub tolerancję na zach-waszczenie.

5. Właściwości ekologiczne produk-tów rolnych (zdrowa żywność, bez-pieczna żywność) stają się coraz częściej ważnym argumentem uwz-ględnianym przez konsumentów przy wyborze produktów.

7.2. Nawożenie potasem a jakośćplonów, wybrane przykłady

7.2.1. ZiemniakiZiemniak jest jednym z gatunków

roślin uprawnych, który wykazujeznaczną ilościową (plon bulw) ijakościową reakcję na nawożenie pota-sem. W tabeli 7.1 zestawiono cechyjakościowe ziemniaków wraz ocenąreakcji na zawartość składników mine-ralnych. W odniesieniu do tej roślinycharakterystyczna jest także reakcja,nie tylko na dawkę potasu, lecz takżena formę chemiczną składnika w nawo-zie.Spośród wymienionych powyżej cech,uwzględnianych w produkcji ziemniakakonsumpcyjnego, w tym przeznaczo-nego do przemysłu przetwórczego(chipsy, frytki, krochmal) uwagę skupi-ają te, które można ocenić bezpośred-nio, organoleptycznie. Taką cechą jestciemnienie bulw, po przekrojeniu.Cecha ważna przy zakupie ziemniakówkonsumpcyjnych, a ujawnia się już popół godzinie od przekrojenia surowejbulwy. Przyczyną ciemnienia jest obec-ność melanin, jako efekt utleniania tyro-zyny. Aktywność enzymu tyrozynazyzależy od zawartości potasu w bul-

wach, im większa tym mniejsze ciem-nienie bulw. Producent ziemniaka możetą cechę kontrolować, nawożąc ziem-niaki odpowiednio wysokimi dawkamipotasu. Stwierdzono, bowiem, że wmiarę wzrostu zawartości potasu w bul-wach zmniejsza się ich skłonność dociemnienia, a bulwy zawierającepowyżej 2,5% K w suchej masie prak-tycznie nie ciemnieją (rys. 7.2).

W konsumpcji frytek, czy teżchipsów ważna jest barwa produktu. Wtym przypadku zależy od zawartościcukrów redukujących. Dobre zao-patrzenie ziemniaków w potas obniżazawartość cukrów redukujących (gluko-za, fruktoza), które powodują ciemnieniechipsów i frytek oraz nadają gorzkismak. Z tej przyczyny bulwy przeznac-zone na chipsy mogą zawierać nie wię-cej niż 0,15%, a do produkcji frytek0,25% cukrów redukujących (rys. 7.3).

Nawożenie potasem wpływa kor-zystnie na zawartość suchej masy,białka surowego i witaminy C (tab.7.2).Poza tym wzrost nawożenia tymskładnikiem zwiększa zawartość skro-bi. Przy czym wzrost ten jest krzywoli-niowy, a swoje maksimum osiągawcześniej niż krzywa plonowania.Dlatego konieczne jest wyznaczenieoptymalnego zakresu zaopatrzeniaroślin ziemniaka w potas, w którym toplon bulw i zawartość skrobi przełożysię na maksymalny plon skrobi (rys. 7.4).

Ziemniaki jako roślina wrażliwa nachlorki powinna być nawożona formąsiarczanową potasu, gdyż chlorpogarsza ich jakość. Przykładowoobniża zawartość skrobi, jak i powodu-je ciemnienie bulw ziemniaka po ugoto-waniu. Zwiększona zawartość chlorkóww roztworze glebowym wpływa ujemniena przemiany węglowodanów w roś-linach ziemniaka oraz zmniejsza szyb-kość transportu asymilatów z liści dobulw.


64

7.2.2. Buraki cukroweBurak cukrowy jest następną pota-

solubną rośliną uprawianą w Polsce.Celem uprawy tej rośliny jest oc-zywiście produkcja cukru. Akumulacjasacharozy w korzeniu buraka cukrowe-go jest złożonym problemem metabo-

licznym. Jak omówiono w rozdzialedrugim, jony K+ stymulują aktywnośćmetaboliczną syntetazy skrobiowej,czyli proces przekształcenia sacharozyw skrobię. Burak cukrowy wykazujejednakże dużą zawartość jonów Na+,które także aktywują ten sam enzym,

Tabela 7.2. Dawki potasu a zawartość witaminy C w bulwach ziemniaka

Dawka K2O, kg/ha Sucha masa, % Białko surowe Witamina C

mg/100 g bulw

0 17,6 413 33,875 17,9 436 34,4150 17,9 451 39,3

Źródło: Imas (1999)

100

50

0

1,5 2,0 2,5% K w bulwachŹródło: Prummel (1978)

ciemnienie bulw, %

Rys. 7.2. Odżywienie roślin ziemniaka potasem a ciemnienie bulw.


65

lecz 4-krotnie wolniej. Zatem zawartośćsacharozy w korzeniu buraka cukrowe-go zależy od współdziałania obu pier-wiastków. Rola potasu sprowadza sięgłównie do stymulacji procesów foto-syntezy, stąd wpływ nawożenia pota-sem przejawia się w sposób bardzozłożony i rzadko przejawia się wzro-stem zawartości sacharozy.

Z badań przeprowadzonych przezGutmańskiego (2002) wynika, że wzrostpoziomu nawożenia potasem na gle-bach o średniej zawartości potasuprzyswajalnego prowadzi do wzrostuzawartości cukru w korzeniach (tab.

Jakość chipsów

nie zadowalająca zadowalająca wyróżniająca

Wysoka Zawartość cukrów redukujących Niska

Złe Zaopatrzenie ziemniaków w potas Dobre

Źródło: Rogozińska (2002)

Rys. 7.3. Zawartość cukrów redukujących a jakość chipsów.

7.3). W badaniach przeprowadzonychw Wielkopolsce przez Katedrę ChemiiRolnej w Poznaniu pod koniec lat 90-tych na glebach lekkich i średnich ośredniej zasobności w potas (32 obiek-ty w kolejnych 3 latach), odnotowanotrend wzrostu zawartości sacharozy od0,04% do 0,57% stosując dawkę 80 kgK2O/ha. Niestety wraz ze wzrostemdawki potasu zwiększała się w korzeni-ach zawartość potasu niepożądanego.Ponadto, wzrost zawartości potasu wkorzeniu połączony jest z jednoczes-nym wzrostem zawartości tego składni-ka w wakuoli, jako tzw. związku mela-


66

sotworczego, który obniża wydajnośćtechnologiczną cukru z korzeni w pro-cesie ekstrakcji.

7.2.3. RzepakPotas odgrywa ważną rolę w akty-

wacji enzymów kontrolujących przek-ształcanie węglowodanów w tłuszcze.W doświadczeniach niemieckich, naglebach ubogich w ten składnik zwi-ększone dawki potasu, przy odpowied-nim zaopatrzeniu w azot, zwiększałyzawartość tłuszczu w nasionach rzepa-ku do 1,5%. W doświadczeniu przepro-wadzonym w Chinach wzrost nawoże-nia potasem zwiększał zawartośćtłuszczu aż o 4,0% (rys. 7.5). Badania

prowadzone w statycznym doświad-czeniu nad rzepakiem jarym wykazały,że potas sam lub w kombinacji z fosfo-rem działa niezwykle korzystnie, a azotprowadzi do spadku zawartości tłuszc-zu. Jednakże plon tłuszczu, jakopochodna plonu nasion, w większymstopniu zależy od zaopatrzenia roślinyw azot (tab.7.4). W badaniachwłasnych, przeprowadzonych na gle-bach zasobnych w potas, reakcja nanawożenie potasem nie była już takwyraźna, aczkolwiek zaznaczył sięnegatywny wpływ wzrastających da-wek azotu, średnio 1% na każdora-zowy wzrost dawki azotu o 80 kg/ha(tab. 7.5).

Źródło: Muller (1988)

200

100

300

400

0 0

100

50

21

19

17

0 30 60 90 180 300 kg/ha K2O

niedostateczne optymalne luksusowe

Plon skrobi

Zawartość skrobi, %

Plon skrobi, dt/ha

Plon bulw, dt/ha Plon bulw

Zawartość skrobi

Zaopatrzenie w potas

Rys. 7.4. Nawożenie potasem a plon bulw, zawartość skrobi i plon skrobi.


67

Tabela 7.3. Wpływ dawki potasu na jakość technologiczną korzeni burakacukrowego

Dawka potasu, Polaryzacja Melasotwory, mmol/100 g korzeni

kg K2O/ha % K Na N-α-NH2

60 16,20 4,94 0,48 1,9980 16,47 5,14 0,51 1,97160 16,69 5,29 0,55 2,04240 16,84 5,44 0,54 2,11320 16,90 5,51 0,55 2,15

Źródło: Gutmański (2002)

Tabela 7.4. Plony rzepaku ozimego, statyczne, wieloletnie, doświadczenienawozowe

Warianty doświadczenia Plony Zawartość tłuszczu Plon tłuszczudt/ha % dt/ha

Kontrola 17,4 45,7 7,95Obornik 31,1 42,9 13,34Obornik + NPK 35,1 41,2 14,46NPK 29,0 43,9 12,73 NPK + Ca 25,5 45,2 11,53

Źródło: Blecharczyk i inni (1993)

0

0,5

1,0

1,5

2,0

0 60 120 180Nawożenie potasem, kg K2O·ha-1

20

25

30

35

40

45

Plon nasionZawartość tłuszczu

Zawartość tłuszczu, %Plon nasion, t·ha-1

Źródło: Yousheng i in. (1991)

Rys. 7.5. Nawożenie potasem a plon nasion i zawartość tłuszczu.


68

7.2.4. Inne, mniej potasolubne rośliny Pszenica ozima

Pszenica ozima, wbrew utartympoglądom, jest rośliną bardzo wrażliwąna zaopatrzenie w potas. Łan plonującyna poziomie 8-10 t/ha ziarna, w faziemaksymalnego wzrostu akumuluje 200-250 kg K2O/ha, czyli niewiele mniej niżplantacja buraków cukrowych plonującana poziomie 40-45 t/ha. Zapotrze-bowanie pszenicy, zwłaszcza konsump-cyjnej, na potas wynika z funkcji jakieten pierwiastek pełni w roślinie, ściślezwiązanych z pobieraniem azotu i prze-mianą składnika w białko a także aku-mulacją skrobi w fazie nalewania ziarna.Prawidłowe odżywienie pszenicy ozimejpotasem sprzyja uzyskaniu plonów ziar-na o korzystnych cechach jakościo-wych, które wyrażają się:- wzrostem zawartości białka i

glutenu,- wzrostem masy tysiąca ziaren,

- poprawą liczby opadania i wy-równania ziarna,

KukurydzaKukurydza jest rośliną bardzo wrażliwąna zaopatrzenie w potas w okresie od5/6 liścia aż do kwitnienia. Odpowied-nie odżywienie roślin w tej krytycznejfazie wzrostu skutkuje:- zmniejszonym niebezpieczeństwem

wylegania – lepiej wykształcona tkanka mechaniczna;

- lepszym zaziarnieniem kolby;- większą masą ziarniaków – dłuższa

faza nalewania ziarna;- równomiernym dojrzewaniem i

mniejszą zawartością wody w faziedojrzewania.

LenPotas jest podstawowym składni-

kiem w nawożeniu lnu, ponieważ pozaplonem zwiększa udział włókna długie-

Tabela 7.5. Wpływ azotu i potasu na zawartość tłuszczu w nasionach rzepakuozimego, %

Nawożenie K Nawożenie N, kg N·ha-1 Średnia

kg K2O·ha-1 0 80 160 240

0 44,50 43,73 42,62 41,55 43,1080 44,96 43,54 42,85 41,95 43,32160 45,36 43,62 42,78 41,57 43,33240 44,88 43,39 42,66 41,41 43,09

Średnia 44,92 43,57 42,73 41,62

Źródło: dane własne, niepublikowane (Brody 2002)

Tabela 7.6. Wpływ nawożenia potasem na plon i jakość technologiczną lnu

Wskaźnik jakości N P N P K

Plon włókna, dt/ha 7,45 8,0w tym włókna długiego, dt/ha 5,30 6,5

Wydajność włókna, % 20,4 21,3Wytrzymałość włókna, kg 15,3 16,7Elastyczność włókna, mm 63,0 62,0

Źródło: Prokoshew i in., (2000)


69

go, jego wytrzymałość i elastyczność(tab. 7.6).

Użytki zieloneZawartość potasu w paszach zielo-

nych jest ważna ze względu na reakcjęzwierząt, gdyż pierwiastek ten pełnipodstawowe funkcje życiowe (bilanswodny, utrzymanie ciśnienia osmo-tycznego, bilans kwasy-zasady, akty-wacja enzymów, metabolizm węglowo-danowy i białkowy, pracę męśni iserca). Zwierzęta przeżuwające wyma-gają większego stężenia potasu wpaszy, niż pozostałe. Żywieniowcyprzyjmują, że zawartość K nie powinnaprzekraczać 2% s.m. Jednakże pomi-mo tego ograniczenia, potas wpływakorzystnie na produkcję masy zielonejpoprzez:

- zwiększenie odporności roślin wieloletnich na niskie tempera-tury zimą,

- lepsze ukorzeniem się roślin,

- wzrost zawartości białka,- wzrost liczby i aktywności bro

dawek roślin motylkowatych w runi,

- wzrost zawartości witamin i składników mineralnych,

- wzrost ogólnej strawności pasz zielonych.

7.3. Fizjologiczne mechanizmy ja-kości produktów roślinnych

Działanie potasu na cechy jakoś-ciowe produktów roślinnych, przejawiasię aktywacją określonych enzymów,odpowiedzialnych za podstawowe ispecyficzne procesy metaboliczne wroślinie. Procesy i skutki zebrano wkilka następujących grup:

1. Wzrost aktywności fotosyntetycznejrośliny powodujący wzrost zawar-tości węglowodanów (sacharoza, skrobia, węglowodany strukturalne – celuloza).


70

0

1

2

3

4

5

6

słabe dobreOdżywienie potasem

mg N/roślinę

białko białko rozpuszczalne NO3-

Źródło: Koch i Mengel (1974)

Rys. 7.6. Wpływ odżywienia tytoniu potasem na związki azotu w młodych roślinach.

2. Kontroli produkcji i przemian cu-krów w roślinach – produkcja cu-krów, a także smak, zapach, kolor:a. produkcja sacharozy w korzeni-

ach buraków cukrowych,b. produkcja skrobi w bulwach

ziemniaków,c. kontroli produkcji cukrów redu-

kujących (ziemniaki, barwa fry-tek, chipsów),

d. kwasów organicznych (kwas cy-trynowy – ziemniaki).

3. Zmniejszenie się zawartości azotu w roślinie, tzw. białka surowego;Intensywny przyrost zawartości wę-glowodanów prowadzi do względ-nego spadku zawartości białka (zwany efektem rozcieńczenia). Z tym, że zawartość białka właściwe-go zmniejsza się wolniej, niż zawar-tość białka surowego. W efekcie produkcja białka właściwego wzra-sta.

4. Wzrasta zawartość witamin, międzyinnymi karotenu (prowitamina A), B1, C.

5. Kontroli enzymów odpowiedzialnych za a. przechowywanie ziemniaków

(oddychanie – spadek zawartoś-ci skrobi);

b. produkcję melanin (czarna pla-mistość ziemniaków; ciemnie-nie);

c. produkcję kwasu askorbinowe-go. Wzrost w miarę wzrostu zawartości potasu w roślinie prowadzi do zmniejszenia inten-sywności procesów utleniania –enzymatycznie brązowienie owoców (jabłka, gruszki), ciem-nienia ziemniaków. Kwas askor-binowy zmniejsza intensywnośćprocesów starzenia się produk-tów roślinnych.

d. budowę ściany komórkowych. Mniejsza podatność na uszkod-zenia mechaniczne i jakość miąższu owoców.


71

Głównym celem produkcji roślinnejw gospodarstwie rolnym jest uzyskaniedużego plonu o wysokiej jakości kon-sumpcyjnej, paszowej, czy też prze-mysłowej. Celem pośrednim nawożeniapotasem, z reguły nie zauważanymprzez rolników, jest wzrost efek-tywności azotu, a tym samym zmniej-szenie nakładów i zagrożenia jakiestwarza produkcja rolna dla środowiska(rys. 8.1).

8.1. Podstawy systemu nawożeniapotasem w gospodarstwie

Spełnienie podstawowego celu na-wożenia roślin uprawnych potasemwymaga określenia:1. Kierunku produkcji roślinnej w gos-

podarstwie.2. Zdolności roślin w zmianowaniu do

pobierania potasu. 3. Wartości pobrania jednostkowego

potasu przez uprawianą roślinę.4. Dynamiki pobierania potasu w se-

zonie wegetacyjnym. 5. Stanu odżywienia roślin potasem w

krytycznych fazach rozwoju.

8.1.1. Pobranie jednostkowe potasuPotrzeby pokarmowe roślin upraw-

nych określa poziom uzyskiwanychplonów, które w największym stopniukształtuje zaopatrzenie roślin w azot.Efektywność plonotwórczą azotu, wpierwszej kolejności, definiuje potas,ściślej zasobność gleby w przyswajalnypotas (rozdział 5, rys. 5.6). Generalnązasadą jest większe pobranie i większewykorzystanie azotu w stanowiskachzasobnych w potas.

Parametr, jakim jest jednostkowepobranie potasu (- Kj), definiuje ilośćpotasu przypadającą na jednostkę

plonu użytkowego wraz z odpowiedniąmasą plonu ubocznego. Wartości jed-nostkowego pobrania składnikówpokarmowych wyznacza się podczaszbioru roślin. W odniesieniu do mak-symalnej akumulacji potasu w roślinie,wartości parametru Kj są zaniżone od1/3 do 1/4. Wartości tego parametrupodlegają także dużym sezonowymwahaniom, zależnie od działania czyn-ników środowiskowych. Spośródczynników żywieniowych główną rolęodgrywa azot. Pomimo sezonowejzmienności jest to ważny parametr,niezbędny do szacowania zapotrzebo-wania uprawianej rośliny na potas (tab.8.1).

Niskie plony to względnie niskiezapotrzebowanie roślin na potas, z jed-noczesną relacją K : N, jak 1 : 1 lubnawet węższą. Wzrost plonów, bez-pośrednio wynikający z większej efek-tywności azotu nawozowego, prowadzido większego jednostkowego zużyciapotasu a stosunek K : N, przyjmujewartości szersze od 1,0 (tab. 8.2).

8.1.2. Pobieranie potasu – czynnikiroślinne i glebowe

Połączenie potrzeb pokarmowychrośliny z wielkością systemu korzenio-wego rośliny pozwala zdefiniowaćoptymalny poziom zasobności gleby wprzyswajalny potas. Optymalny poziomzasobności gleby uprawnej w potasjest zdecydowanie wyższy dla roślinliściastych (okopowe, strączkowe i rze-pak), niż dla zbóż. Pierwsza gruparoślin, ze względu na słabiejwykształcony system korzeniowy, rea-guje większym spadkiem plonu na nie-dostateczny poziom zasobności gleb wpotas (rys. 8.2). W praktyce rolniczejoptymalny poziom zasobności gleby wpotas wyznacza się w odniesieniu do

Rozdział 8.System nawożenia potasem


72

najbardziej wymagającej rośliny w zmi-anowaniu, przykładowo dla rzepaku,buraków cukrowych (rys. 8.3). Okresywegetacji zbóż w zmianowaniu sąagrotechnicznie niezbędne celem przy-

gotowania stanowiska pod roślinyliściaste. Aktualnie, przyjmując zarów-no kryteria ekonomiczne a zwłaszczaśrodowiskowe, zasobność gleb potaspowinna utrzymywać się w okresie

Tabela 8.1. Pobranie potasu przez rośliny uprawne

Roślina uprawna Część rośliny Sucha masa Plon kg K2O/t% Główny/uboczny

Pszenica ozima Ziarno 85 1 : 1,1 4,0 – 6,0Słoma 85 10,0 – 15,0

Pszenżyto ozime Ziarno 85 1 : 1,3 4,0 – 6,0Słoma 85 10,0 – 16,0

Żyto ozime Ziarno 85 1 : 1,4 4,0 – 6,0Słoma 85 10,0 – 15,0

Jęczmień ozimy Ziarno 85 1 : 1,0 4,0 – 7,0Słoma 85 10,0 – 16,0

Jęczmień jary Ziarno 85 1 : 1,0 4,0 – 7,0Słoma 85 10,0 – 14,0

Owies Ziarno 85 1 : 1,5 4,0 – 7,0Słoma 85 16,0 – 22,0

Kukurydza Ziarno 85 1 : 1,2 4,0 – 7,0Słoma 85 16,0 – 26,0

Rzepak Nasiona 90 1 : 3,0 10,0 – 12,0Słoma 86 16,0 – 24,0

Groch Nasiona 1 : 1,5 14,0 – 18,0Słoma 16,0 – 20,0

Bobik Nasiona 1 : 1,5 12,0 – 16,0Słoma 18,0 – 24,0

Łubiny Nasiona 1 : 1,4 14,0 – 20,0Słoma 16,0 – 20,0

Burak cukrowy Korzenie 22 1 : 0,8 1,5 – 2,0Liście 15 4,0 – 6,0

Burak pastewny Korzenie 10 1 : 0,5 2,0 – 3,0Liście 15 4,0 – 7,0

Ziemniaki Bulwy 22 1 : 0,1 3,0 – 5,0Łęciny 50 2,0 – 3,0

Kukurydza Całe rośliny 100 3,5 – 5,5KiszonkowaLucerna Całe rośliny 100 4,0 – 6,0Koniczyna Całe rośliny 100 4,0 – 6,0Trawy Całe rośliny 100 6,0 – 7,0


73

Tabela 8.2. Wartości stosunku K : N dla dwóch roślin przy różnych poziomachplonowania

Roślina Plon i pobranie składników

t/ha N, kg/ha K2O/ha t/ha N, kg/ha K2O/ha

Burak1 cukrowy 40 180 180 60 240 320

K : N 1 : 1 K : N 1 : 1,33

Kukurydza2 6,3 163 119 9,5 191 235

K : N 1 : 0,73 K : N 1,23

1GRZEBISZ, dane niepublikowane; 2World Fertilizer Use Manual, IFA

EkonomikaProdukcji roslinnej

Jakość płodówrolnych

Opłacalność produkcjiw gopodarstwie

zwiększaWielkość Skład mineralny

Skład organicznyStabilność

zmniejszaTowarowość Walorykonsumpcyjne

Nawożenie potasem

Nakłady naprodukcję roślinną

zimotrwałość Choroby i szkodniki Zboża – wyleganie

Fizjologiczny stan roślin uprawnych w okresie wegetacji

Rys. 8.1. Wielofunkcyjna rola nawożenia potasem w produkcji roślinnej.


74

wegetacji roślin wrażliwych na pozio-mie średnim, w górnym jego zakresie.

8.1.3. Stan odżywienia potasemPotas jest składnikiem niezbędnym

roślinie od początku wegetacji, gdyżdecyduje o szybkości wzrostu organówwegetatywnych. Dynamika pobieraniaskładnika przez rośliny zależy odgatunku, odmiany, dynamiki przyrostubiomasy w sezonie wegetacyjnym, zao-patrzenia łanu w inne składniki pokar-mowe. Niedobór składnika w kry-tycznych fazach wzrostu prowadzi doszeregu negatywnych skutków, w tymspadku plonu organu użytkowego (ziar-no, nasiona, bulwy, korzenie), a częstodo pogorszenia jakości. Ponadtozmniejsza odporność rośliny uprawnejna aktywność organizmów patogen-nych (tab. 8.3).

8.2. Elementy systemu nawożeniapotasem

Założenia przedstawione w popr-zednim podrozdziale stanowią podsta-

wę do opracowania systemu nawoże-nia potasem w gospodarstwie,rozważanym ilościowo dla konkretnegopola a w szerszej skali dla gospodarst-wa. W powstającym systemie należyustalić:1. Ilościowe zapotrzebowanie roślin

uprawianych w zmianowaniu na potas:- plon użytkowy i ogólny,- pobranie jednostkowe potasu.

2. Dynamikę pobierania potasu przez rośliny w okresie wegetacji.

3. Fazy krytyczne zapotrzebowania napotas.

4. Zasobność gleby w przyswajalny potas.

5. Zabiegi uprawowe warunkujące po-bieranie potasu przez rośliny z gleby:- system uprawy podstawowej,- wzruszanie warstw zagęszczo-

nych (głęboszowanie),- system wapnowania.

Rys. 8.2. Plony potencjalne roślin uprawnich w zależnosci od zasobności gleby wpotas.

Źródło: Kerschberger i Richter, 1988

50

60

70

80

90

100

bardzo duża duża średnia niskaklasy zasobności w potas

plony, %

rośliny: zbożowe liściaste


75

6. Wartość nawozową innych, poza nawozami mineralnymi, źródeł potasu.- resztki roślinne,- nawozy organiczne.

7. Dawkę nawozową potasu.8. Formę chemiczną potasu w nawozie.9. Technikę stosowania nawozów.

8.2.1. Potrzeby nawozowe roślinZakładając optymalny układ warun-

ków glebowych, czynnikiem podsta-wowym wyznaczającym wielkość po-trzeb pokarmowych rośliny względempotasu, jest wielkość plonu użytkowe-go (nasiona, ziarno, bulwy, korzenie,masa zielonki, masa siana) kolejnychroślin w zmianowaniu dla konkretnegopola. Elementy bilansu potasu, w skali pola,przedstawia równanie nr 1:

Kpu + Kprr + Ksn = Kdn + Kob + Kn

[kg K2O/ha] [1]

Dawkę potasu nawozowego wyznaczasię z równania nr 2:

Kn = [Pu ± Prr + Ksn] – [Kdn + Kob] ± δKg[kg K2O/ha] [2]

gdzie:Kpu - pobranie K z plonem użytkowym,

Kprr - akumulacja K w plonie ubocznym(resztki roślinne),

Ksn - straty naturalne (wiązanie przez glebę, wymywanie, erozja),

Kdn - dopływ naturalny (opady atmosferyczne),

Kob - nawozy organiczne i inne źródła organiczne K,

Kn - dawka K2O w nawozie potasowym,

δKg - zmiana zawartości potasu przyswajalnegow glebie.

Podstawową metodą wyznaczeniadawki nawozowej potasu jest bilanspotasu przeprowadzony dla konkretne-go zmianowania (tab 8.4). W uproszczo-nej wersji bilansu można pominąć tzw.straty i zyski naturalne, gdyż ilościowosą nieznaczne, a ponadto trudne dokwantyfikacji. Warunkiem podstawow-

Rys. 8.3. Plon buraków cukrowych jako funkcja potasu przyswajalnego w glebie.

0

20

40

60

80

100

120

0 50 100 150 200 250K2O, mg/kg gleby

plony korzeni, % plonu maksymalnego

95% plonu

niska średnia bardzo wysoka

linia trendu plonu

klasa zasobności w K: wysoka

krytyczna zasobność gleby w K


76

Tabela 8.3. Ocena stanu odżywienia roślin potasem w okresie wegetacji1, % K w s.m.

Roślina Część Termin Ocena stanu odżywienia

uprawna rośliny pobierania Niedobór Niski Dosta- Wysoki Luksu-prób Teczny sowy

Pszenica Cała roślina Kłoszenie < 1,25 1,25 - 1,50 - > 3,00 –1,49 3,00

Jęczmień Cała roślina Kłoszenie < 1,25 1,25 - 1,50 - > 3,00 –1,49 3,00

Kukurydza Liść kłosa Wiecha < 1,20 1,31 - 1,80 - 2,40 - > 2,901,70 2,30 2,90

Soja Górne liście2 Kwitnienie2 < 1,30 1,30 - 1,80 - 2,60 - > 4,501,70 2,50 4,50

1Źródło: Rehm i Schmitt (1997) 2najmłodszy, lecz w pełni dojrzały trójdzielny liść, na początku kwitnienia;

Tabela 8.4. Bilans potasu i potrzeby nawozowe roślin w zmianowaniu1,kg/ha K2O; zmianowanie: burak cukrowy – jęczmień jary – pszenica ozima

Elementy bilansu Typ gospodarstwa

Klasyczny Roślinny

Straty Dopływ Straty Dopływ

Całe zmianowanie 521 189 521 331

Burak cukrowy2 50 t/ha Korzenie 100 – 100 – Liście 200 – 200 180

Jęczmień 5 t/ha Ziarno 25 – 25 – Słoma 70 – 70 63

Pszenica 7 t/ha Ziarno 28 – 28 –Słoma 98 – 98 88

Obornik 30 t/ha – 189 – –

Saldo bilansowe - 332 - 190

Potrzeby nawozowe 332 190

1Średni poziom zasobności gleby w przyswajalny potas; 2plony organu użytkowego;


77

ym, prawidłowo przeprowadzonegobilansu potasu jest natomiast realnaprognoza plonu. Racjonalne podejściedo prognozowania wielkości plonuzakłada możliwość uzyskania plonuśredniego, biorąc pod uwagę ostatniepięć lat i ewentualny 5-10% wzrost.W równaniu 2-gim dwie składowewymagają szczególnej uwagi, podczastworzenia systemu nawożenia pota-sem, a mianowicie :1. Sposób zagospodarowania plonu

ubocznego - Kprr; Wywiezienie z pola liści, czy też sło-my to znaczna strata potasu, istot-nie zwiększająca tym samym zapo-trzebowanie na potas nawozowy;

2. Zmiana poziomu zasobności gleby w potas - δKg. Za optymalny przedział zasobności

gleby w przyswajalny potas należyuznać klasę średnią. Zadaniem rolnikajest doprowadzenie zasobności glebydo tej klasy a nawet określonejwartości. Obliczenie wartości parame-tru δKn przeprowadza się w oparciu orównania 3 lub 4, zależnie od założone-go celu, kierunku zmiany (aneks 1):

+ δKn = (Ksd - Ka) · 3 [3]- δKn = (Ka - Ksd) · 3 [4]

gdzie:Ksd - górny poziom zawartości K w średniej klasie

zasobności, mg K2O/kg gleby,

Ka - rzeczywisty poziom zasobności gleby w K, mg K2O/kg gleby,

3 - współczynnik przeliczeniowy zasobnościgleby w K na dawki K2O/ha.

Aneks 1. Przykład regulacji zasob-ności gleby w przyswajalny potasWarunki: 1.Gleba średnia

2.Górna wartość zasob-ności wK, 200 mg K2O kg-1 gleby.

Wariant 1. Gleba uboga w potas; zawartość przyswajalnegoK, 80 mg K2O kg-1 glebyKn = [200 - 80] · 3 = 120 · 3= 360 kg K2O · ha-1

Wariant 2. Gleba średnia; zawartośćprzyswajalnegoK, 300 mg K2O kg-1 glebyKn = [300 - 200] · 3 = 100 · 3= 300 kg K2O · ha-1

W tym drugim przypadku można wciągu kilku lat zmniejszać poziomzasobności w potas, redukującsystematycznie dawki nawozów po-tasowych.

8.2.2. Wskaźniki przeliczeniowe potr-zeb pokarmowych na dawki nawozo-we potasu w zmianowaniu

Uproszczony system przeliczaniapotrzeb pokarmowych na dawki potasuw zależności od zawartości przyswajal-

Tabela 8.5. Współczynniki przeliczeniowe wartości potrzeb pokarmowych nadawki potasu

Klasa zasobności Produkcja klasyczna1 Produkcja roślinna

Współczynniki Zmianowanie2 Współczynniki Zmianowanie

Bardzo niska 1,93 622 2,58 490Niska 1,56 502 1,95 370Średnia 1,00 322 1,00 190Wysoka 0,52 172 0,21 52Bardzo wysoka - - - -

1obornik, dawka – 30t/ha, co 3 lata; 2zmianowanie : burak cukrowy – jęczmień jary – pszenica ozima


78

nego potasu w glebie zamieszczono wtabeli 8.5. W tabeli tej przedstawionowartości współczynników przelicze-niowych dla dwóch skrajnych syste-mów produkcji, a mianowicie klasycz-nego i roślinnego. W pierwszym wari-ancie założono, że cała masa plonuubocznego zostaje wywieziona z pola ajedynym źródłem zewnętrznym potasujest obornik. W drugim założono nato-miast, że z pola wywożony jest tylkoplon użytkowy.

Aneks 2.Wartości współczynników korek-cyjnych zmieniają się zależnie odsystemu gospodarowania materiąorganiczną i składnikami pokarmow-ymi w gospodarstwie, i w zmianowa-niu. Współczynniki korekcyjne na-leży opracowywać na podstawiebilansu potasu, indywidualnie dokażdego zmianowania.

8.3. Termin nawożenia potasemRacjonalny, a więc efektywny,

system nawożenia potasem opiera sięna założeniu dostosowania technologiinawożenia do potrzeb żywieniowychnajbardziej wrażliwej rośliny w zmiano-waniu. Podstawową zasadą tego syste-mu jest zatem doprowadzenie gleby dooptymalnego stanu zasobności gleby wpotas, wymaganego przez roślinę wra-żliwą. Praktyczne zadanie, postawioneprzed rolnikiem, sprowadza się doustalenia terminu lub terminów stoso-wania potasu w zmianowania.

Terminy nawożenia potasem wyni-kają z działania szeregu czynnikównaturalnych i agrotechnicznych. Warianty nawożenia potasem w zmia-nowaniu:1. Klasyczny - pod roślinę

Nawożenie pod każdą roślinę, wterminie przed siewem, przeprowadza

się zależnie od stanu zasobności gleby,typu gleby i rodzaju nawozu. General-nie, im mniejsza zasobność gleby wprzyswajalny potas, tym większadawka i częstotliwość stosowanianawozu mineralnego. System ten gene-ralnie obowiązuje na glebach prze-puszczalnych (bardzo lekkie, organ-iczne) o dużym ryzyku wymycia pota-su. Stosowanie nawozów wieloskładni-kowych, typu NPK, PK, także uzasad-nia aplikację nawozu pod roślinę, nie zewzględu na potas, lecz fosfor i ewentu-alnie azot. Zbyt duże, jednorazowedawki potasu, ze względu na wysokiindeks solny nawozów potasowych,stanowią potencjalne zagrożenie dlakiełkujących nasion, zwłaszcza dla sia-nych punktowo.

2. Dawki dzieloneDzielenie całkowitej dawki potasu w

uprawie jednej rośliny jest możliwe, lecztylko w kilku przypadkach, a mianowi-cie:1. Rodzaj gleby: piaszczyste i organ-

iczne – ograniczenie dawki jesiennejz powodu zagrożenia potencjalnymwymywaniem jonów K+.

2. Niekorzystny stan finansowy gos-podarstwa w okresie jesiennym.

3. Nawożenie startowe.

Najbardziej uzasadnione jest dziele-nie dawki potasu na glebach piaszczy-stych i organicznych. Głównym czynni-kiem, wspomagającym decyzję rolnikajest niebezpieczeństwo wymywaniajonów K+ w okresie spoczynku zimowe-go roślin. Na glebach przepuszczalnychdawka potasu musi być bezpośrednioodniesiona do potrzeb nawozowychrośliny w okresie jesiennej wegetacji.Na glebach lekkich o niskiej zasobnościw potas, wielkość pierwszej dawkiwyznacza jesienne zapotrzebowanierośliny. W praktyce około 1/2 dawkicałkowitej powinno stosować się jesie-


79

nią. Termin stosowania 2-giej częścidawki przypada, najpóźniej na okreswczesnowiosenny, tuż przed ruszeniemwegetacji. Wybór nawozu potasowegoma znaczenie drugorzędne. Większąrolę odgrywa cel zabiegu i cena jed-nostkowa K w nawozie. Na glebachśrednich i ciężkich metoda dawek dzie-lonych nie jest agrotechnicznie i ekono-micznie uzasadniona.

Trzeci wariant stosowania potasu wdawkach dzielonych jest najbardziejzaawansowanym elementem technolo-gii nawożenia wysoko-wydajnychupraw rolniczych. Podstawowym celemzastosowania niewielkiej dawki potasu,tuż przed ruszeniem wegetacji, jestprzyspieszenie szybkości wzrosturoślin wiosną. Przy czym metoda ta mauzasadnienie tylko w sytuacji, gdyspodziewać się można plonu większe-go od dotychczas zbieranego. Dawkęstartową potasu należy stosowaćmożliwie jak najwcześniej, gdyż terminpóźniejszy, niż ruszenie wegetacji,może być ekonomicznie niecelowy a toz powodu szybkiego rozwoju roślin i

wynikającego stąd dużego zapotrzebo-wania łanu na potas (tab 8.6).

8.4. Techniki nawożenia Techniczne rozwiązania w zakresie

metod stosowania nawozów potasow-ych są rozliczne, lecz sprowadzić jemożna do trzech zasadniczych wari-antów technologicznych: 1. Rzutowe (aplikacje rzutowo – powi-

erzchniowe; powierzchniowo-paso-we);Metody rzutowe mają na celu pod-niesienie poziomu zasobności glebyw całej warstwie, z którą zostaną wymieszane.

2. Rzędowe (aplikacji nawozu rzędowa z warian-tami umieszczania nawozu z boku rzędu nasion; poniżej; wgłębnie) (rys. 8.4; fot. 8.1); Metody rzędowe, ściślej zlokalizo-wane, mają na celu minimalizację kontaktu gleba-nawóz, co tym sa-mym zapewnia wysoką koncentrac-ję składnika i jego dostępność dla

Tabela 8.6. Nawożenie potasem w systemie dzielonym w uprawie rzepaku ozimego1

Warianty nawożenia Potrzeby nawozowe Przykłady Dawkakg/ha nawozów Nawozu

P2O5 K2O N kg/ha

105 180 160

K – nawóz Jesień 90 – – P-20 450

– 100 – K-60 or K-40 170/250Wiosna – – 40 N-27 150

– 80 K-60 or K-40 130/20085+854 N-34 250+250

K – NPKJesień 70 110 40 NPK2 500Wiosna 35 70 63 NPK3 300

854 N-34 250 1Przykład : rzepak ozimy, plon nasion 3,5 t/ha; średni poziom zasobności gleby w K2mieszanka nawozowa – blending; 3nitrofoska; 4druga dawka azotu


80

6,8

7,0

7,2

7,4

7,6

7,8

8,0

8,2

8,4

8,6

kontrola rzutowy rzędowy kontrola rzutowy rzędowysystemy nawożenia

ziarno, t/ha

stanowiska reagujące na nawozenie K wszystkie stanowiska

Źródło: Better Crops 82/3, 1998

Rys. 8.4. System nawożenia kukurydzy potasem a plony ziarna.

Fot. 8.1. Rzędowe stosowanie nawozów.


81

rośliny. Metody te wskazane są w uprawie roślin sianych w szerokie rzędy a jednocześnie o małym systemie korzeniowym. Metody te szczególnie zalecane są w technologiach bezorkowych, w których zachodzi sukcesywny pro-ces akumulacji potasu w wierz-chnich warstwach gleby, przy jed-noczesnym ubożeniu warstw głębs-zych. Wskazanym jest więc wgłęb-na aplikacja nawozu.

3. DolistneDolistna aplikacja potasu jest możli-wa, lecz nawet jednorazowe zasto-sowanie nawozu w fazie krytycznejnie pokryje potrzeb życiowych roś-liny. Wielokrotne zabiegi oznaczają jednocześnie duże koszty, nie tyle nawozu co samego zabiegu-oprys-ku.

4. Inne metody nawożenia potasem:a. jednoczesny wysiew nasion z

nawozami; Pojawia się niebezpieczeństwo zasolenia w strefie kiełkowania nasion.

b. fertygacja ( jednoczesne nawad-nianie z nawożeniem; odpo-wiedni dobór nawozu);

c. iniekcja (punktowa lub rzędowa)

Przeprowadzone eksperymenty, w tymtylko nieliczne w Polsce, wykazały zde-cydowaną przewagę form alterna-tywnych, względem klasycznych – rzu-towych.

Zalety metod rzędowych:- zmniejszona ilość stosowanego

nawozu;- większa jednostkowa produk-

tywność nawozu;Wadą tych metod jest generalnie wyso-ka cena sprzętu.


82

Amberger A. 1996. Pflanzenernäh-rung. Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart,319.

Aiken R.M., Smucker A.J., 1996.Root system regulation of whole plantgrowth. Annul Rev. Phytopathol., 34,325-346.

Barber S.A. 1985. Potassium availa-bility at the soil-root interface and fac-tors influencing potassium uptake. W:(ed. Munson R.D.) Potassium inAgriculture. ASA-CSSA-SSSA, 677South Segoe Road, Madison, USA,309-324.

Barraclough P.B., Leigh R.A. 1993.Critical plant K concentrations forgrowth and problems in the diagnosisof nutrient deficiences by plant analy-sis. Plant and Soil, 155/156, 219-222.

Bergmann W. 1992. Nutritional dis-orders of plants. Verlag Gustav Fisher,Jena, 741.

Blecharczyk A., Małecka I. 2000.Wpływ zmianowania, monokultury oraznawożenia organicznego i mineralnegona plonowanie rzepaku jarego. W: (ed.Grzebisz W.) Zbilansowane nawożenierzepaku – aktualne problemy. ARPoznań: 185-189.

Cakmak I. 2003. The role of potas-sium in alleviating detrimental effects ofabiotic stresses in plants. W: (ed.Johnston A.E.) Feed the soil to feed thepeople. The role of potash in sustai-nable agriculture. Proceedings of IPIGolden Jubilee Congress, 1951-2002,Basel, 8-10 October 2002 , 325-343.

Cruiziat P. 1989. Measurements ofplant water status for comparative stu-dies on drought resistance in plants.Proceedings of the 21st IPI Coll. onMethods of K- research in plants.Louvain-la-Neuve, Belgium, 235-251.

Czuba R. 2001. Znaczenie potasu wpolskim rolnictwie. IPI, Basel/Switzer-land, 37.

Czuba R., Fotyma M., Glas K.,Anders E. 1994. Potas – składnik decy-dujący o wielkości i jakości plonów. IPI,Basel/Switzerland, 56.

Day W. 1981. Water stress and cropgrowth. w: Johnson C.B. (ed.) Physio-logical processes limiting plant produc-tivity, Butterworths, London, 199-215.

Doorenbos J., Pruitt W.O. 1977.Water requirement. FAO Irrigation andDrainage Paper. No. 24, FAO Rome,144.

Farat R., Kępińska-Kasprzak M.,Kowalczak P., Mager P. 1995. Susze naobszarze Polski w latach 1951-1990.Mat. Bad. IMGW, Seria: GospodarkaWodna i Ochrona Wód, 16.

Finck A. 1992: Dünger und Dün-gung. VCH, Weinheim, RFN, 488.

Fotyma M., Gosek S. 2000. Zmianyw zużyciu nawozów potasowych i ichkonsekwencje dla żyzności gleby ipoziomu produkcji roślinnej w Polsce.Nawozy i Nawożenie 1 (2): 9- 50.

Foxt Ch., Guerinot M.L. 1998.Molecular biology of cation transport inplants. Annul Rev. Plant Physio. PlantMol. Biol., 49: 669-96.

Gething P.A. 1993. The potassium-nitrogen partnership. IPI Res. Topics, nr13, 51.

Gosek S., Fotyma M. 1998. Longterm potassium balance in Poland.Fragmenta Agronomica 3/98: 443-453.

Grzebisz W., Musolf R., Barłóg P.,Potarzycki J. 2002. Potassium fertiliza-tion, water shortages during vegetationand crop yielding variability, the case ofsugar beets. Biul. IHAR, 222: 19-30.

Rozdział 9.Literatura


83

Grzebisz W. 2003. Nawożenie rze-paku potasem. IPI/AR Poznań, 48.

Gutmański I. 2002. Znaczenie na-wożenia potasem dla efektywnejuprawy buraka cukrowego. IPI, Ba-sel/Switzerland, IHAR, Radzików/Pols-ka, 32.

GUS 1990, 1991, 1992, 1993, 1994,1995, 1996, 1997, 1998, 1999, 2000,2001, 2002, 2003. Roczniki Sta-tystyczne Rolnictwa. Warszawa.

Haerdter R. 1997: Crop nutritionand plant health of rice based croppingsystems in Asia. Agro-Chemicals Newsin Brief, vol. 20, No. 4: 307-316.

Imas P. 1999. Nutrition manage-ment of potato. Report at The GlobalConference on Potato. December, NewDelhi, India.

Johnston A:E; Barraclough P. B;Poulton P. R; Dawson C.J. 1998. Anassessment of some spatially variablefactors limiting crop yield. ProceedingsNo. 419, Inter. Fert. Society, York,Wielka Brytania, 48.

Johnston A.E, Poulton P.R., SyersJ.K. 2001. Phosphorus, potassium andsulfur cycles in agricultural soils. Pro-ceedings No. 465, The In. Fert. Society,York, Great Britain, 44.

Junk A., Claassen A. 1986. Avai-lability in soil and acquisition by plantsas the basis for phosphorus and potas-sium supply to plants. Zeitschrift fürAcker und Pflanzenbau, 152, 151-157.

Kochian L.V., Lucas W.J. 1988.Potassium transport in roots. Adv. Bot.Res. 15:93-178.

Krauss A. 2000. Quality productionat balanced fertilization: the key forcompetitive marketing of crops. Role ofFertilizers in Sustainable Agriculture.Int. Symposium of CIEC. 21-22 August,Suceava, Romania, 23-37.

Kuchenbuch R.O. 1987. Potassiumdynamics in the rhizosphere and potas-sium availability. Proceedings of the20th Colloquium of the IPI onMethodology in soil-K research, 23-25June, Baden/Vienna. Bern/Switzerland,199-218.

Läuchli A. 1989. Selectivity andenergy-coupling of cation uptake.Proceedings of the 21st Colloquium ofthe IPI on Methods of K-research inplants. Louvain-la-Neuve, Belgia. Bern,Switzerland, 13-26.

Leigh R.A. 1989. Potassium con-centrations in whole plants and cells inrelation to growth. Proceedings of the21st Colloquium of the IPI on Methodsof K-research in plants. Louvain-la-Neuve, Belgium, 117-126.

Lindhauer M.G. 1983. Effect ofpotassium on water use efficiency.Proceedings of the 17th Coll. IPI, Berno,Switzerland, 81-97.

Lindhauer M.G., 1989. The role of K+

in cell extension, growth and storageassimilates. W: Proceedings of the 21st

Colloquium of the IPI on Methods of K-research in Plants. Louvain-la-Neuve,Belgium 1989,161-187.

Lomas J. 1995. Climate and agricul-tural production. Proceedings; W: (eds.Grzebisz W., Kowalczak P., SzymczykR.) Agrometeorology of Cerels, IMGW,Poznań, 41-58.

Martin-Prevel P.F., 1989. Physio-logical processes related to handlingand storage quality of crops. W: Pro-ceedings of 21st Colloquium of the IPI,Lovain-la-Neuve, Belgium, 255-284.

Marschner H. 1995. Mineral nutriti-on of higher plants. Academic Press,London, 674.


84

Martin P. 1989. Long-distancetransport and distribution of potassiumin crop plants. W:Proceedings of the21st Colloquium of the IPI on Methodsof K-research in Plants. Louvain-la-Neuve, Belgium 1989, 83-100.

Mäser P., Gierth M., Schroeder J.I.2002. Molecular mechanisms of potas-sium and sodium uptake in Plants,Plant and Soil 244, 43-54.

Maathuis F.J.M., Sanders D., Me-chanism of high-affinity potassiumuptake in roots of Arabidopsis thaliana.Proc. Natl.Acad. Sci. USA, 91, 9272-9276, 1994.

Maathuis F.J.M., Ichida A.M.,Sanders D., Schroeder J.I. 1997. Rolesof higher plant K+ channels. PlantPhysiol. 114,1141-1149.

Mengel K. 1985. Potassium move-ment within plants and its importancein assimilate transport. W: (ed. MunsonR.D.) Potassium in Agriculture. ASA,CSSA, SSSA, Madison, USA, 397-411.

Mengel K. 1989. Experimentalapproaches of K+ efficiency in differentcrop species. W: Proceedings of the21st Colloquium of the IPI on Methodsof K-research in Plants. Louvain-la-Neuve, Belgium 1989, 67-76.

Mengel K. 1991. Ernährung undStoffwechsel der Pflanze. Gustav Fi-scher Verlag, Jena, RFN, 466.

Merbach W., Schmidt L., Witten-mayer L. 1999. Die Dauerdüngungs-versuche in Halle (Saale). B.G. Teubner,Stuttgart-Leipzig, 56-65.

Mercik S. 1993. Regeneracja glebysilnie wyczerpanej z dostępnych formpotasu i fosforu. Zesz. Nauk. ARKraków 277 (37), 3-14.

Monneveux P., Belhassen E. 1996.The diversity of drought adaptation inthe wide. Plant Growth Regulation 20,85-92.

Mortvedt J.J., Murphy L.S., FOLLETR.H. 1999: Fertilizer technology andapplication. Meister Publishing Co.,Willoughby, USA, 199.

Müller K. 1988. Kartoffelbau, Jahr-gang. 39, 102-105.

Orlovius K. 2000. Wyniki badań nadwpływem nawożenia potasem, magne-zem i siarką na rośliny oleiste wNiemczech. W: (ed. Grzebisz W.)Zbilansowane nawożenie rzepaku. ARPoznań, 229-240.

Perrenoud S. 1990. Potassium andplant health. IPI-Research Topics No. 3,2nd edition. IPI, Basel, Switzerland,365.

Prokoshew V.V., Dieriugin I.P. 2000.Potas i nawozy potasowe – zaleceniapraktyczne. Moskwa.: Ledum, 185.

Spalding E.P., Hirsch R.E., LewisD.R., QI Z., Sussman M.R., Lewis D.D.1999. Potassium uptake supportingplant growth in the absence of AKT1channel activity. J. Gen. Physiol., 113(6), 909-918.

Rehm G., Schmitt M. 1997:Potassium for production. Paper No.FO-06794-GO. Univ. of Minnesota, 7.

Rogozińska I. 2002. Znaczeniepotasu dla uzyskania wysokiej jakościziemniaków w Polsce. IPI Basel/Swit-zerland, Zakład Przechowalnictwa iPrzetwórstwa Produktów RoślinnychA.T.R. Bydgoszcz/Polska, 19.

Smucker A.J.M., Aiken R.M. 1992.Dynamic root responses to water defi-cits. Soil Science 154 (4), 281-289.

Steudle E. 2000. Water uptake byplant roots: an integration of views.Plant and Soil, 226, 45-56.

Syers J.K. 2003. Potassium in soils:current concepts. Proceedings of theIPI Congress on Feed the soil to feedthe people. The role of potash in sustai-nable agriculture. (ed. Johnston A.E.),IPI Basel, Switzerland, 301-310.


85

Taylor H.M., Klepper B. 1978. Therole of rooting characteristics in thesupply of water to plants. Advances inAgronomy 30, 99-128.

Tretyn A. 2002. Podstawy struktu-ralno-funkcjonalne komórki roślinnej.W: Kopcewicz J., Lewak S. Fizjologiaroślin. PWN, Warszawa, 22-87.

Walker D.J., Leigh R.A., Miller A.J.1996. Potassium homoestasis in va-cuolate plant cells. Proc. Natl.Acad.Sci., USA, 93, 10510-10514.

Wojciechowski A., Szczepaniak W.,Grzebisz W. 2002. Wpływ nawożeniapotasem na plony i jakość technolo-giczną buraka cukrowego. Część I.Plony korzeni i cukru. Biuletyn InstytutuHodowli I Aklimatyzacji Roślin- Rad-zików. Nr 222, 57-64.

Wyrwa P., Diatta J.B., Grzebisz W.1998. Spring triticale reaction to simu-lated drought and potassium fertilizati-on. W: Proceedings of the 11th Inter-national Symposium on ”Codes ofgood fertilizer practice and balancedfertilization”, 27-29 September 1998,Puławy, Poland, 255-259.

Yousheng X., Chengfeng L., Fang C.1991. Influence of boron and potassiumapplication on the yield and quality ofrapeseed. Proc. Intern. Symposium Onthe Role of Sulphur, Magnesium andMicronutrients in Balanced PlantNutrition.

Zagdańska B. 1992. Fizjologicznekryteria odporności roślin na suszę.Biuletyn IHAR, 183, 11-17.

Zhu J.-K. 2002. Salt drought stresssignal transduction in plants. AnnulRev. Plant Biol., 53: 247-273.


86

Międzynarodowy Instytut Potasowy(ang. International Potash Institute - IPI)został założony w roku 1952 w Bernie(Szwajcaria) przez niemieckich i fran-cuskich producentów nawozów pota-sowych. Jest to pozarządowa, nie za-robkowa organizacja, wspomaganaprzez Europejski i Blisko-Wschodniprzemysł potasowy. Członkami IPI sąspółki:• Arab Potash Company, Amman,

Jordania • Belaruskali, Soligorsk, Białoruś • Dead Sea Works Ltd., Beer Sheva,

Izrael• International Potash Company,

Moskwa, Rosja • K+S KALI GmbH, Kassel Niemcy• Silvinit, Solikamsk, Rosja• Tessenderlo Chemie, Bruksela,

Belgia• Uralkali, Berezniki, Rosja

Celem IPI jest• popieranie naukowych i praktycz-

nych metod zwiększania żyzności gleby, poprzez stosowania nawozów,w szczególności potasowych;

• promowanie zbilansowanego nawo-żenia, które ma przyczyniać się do utrzymania żyzności gleby, konkuren-cyjności rolników, tworzenia dochodui rozwoju obszarów wiejskich;

• gromadzenie wyników i informacji o skutkach zbilansowanego nawożenia;

• upowszechnianie wiedzy na temat rol ipotasu w glebie, roślinie i jego wpły-wie na plon, jakość produktów rol-nych oraz odporność roślin na stres.

IPI zatrudnia, włącznie z pracownikamicentrali w Bazylei (Szwajcaria), 10 koor-dynatorów, którzy swym działaniemobejmują Europę Centralną i Wschod-

nią, Chiny, Azję Południowo-Wschod-nią, kraje byłego Związku Radzieckie-go, Łotwę, Litwę, Estonię, Indie, SriLankę, Bangladesz, Argentynę, Bra-zylię, Azję Zachodnią i Północną Afrykę. Koordynatorzy promują nawożenieroślin uprawnych potasem, wykorzy-stując trzy podstawowe metodydziałania:• projekty regionalne – demonstracje

polowe i ścisłe doświadczenia polo-we, cel – ciągłe poszerzanie wiedzy;

• konferencje – dni pola, seminaria, sesje treningowe, warsztaty nauko-we, cel – zdobywanie umiejętności przez rolników;

• publikacje – broszury i biuletyny te-matyczne z zakresu nawożenia roślin uprawnych, a także plakaty, materiałykonferencyjne, raporty krajowe, cel –upowszechnianie wiedzy.

Międzynarodowy Instytut Potasowy

i innymi składnikami

Prof. Dr. Witold Grzebisz

2003

International Potash Institute Basel/SwitzerlandAkademia Rolnicza w Poznaniu

Katedra Chemii RolnejWojska Polskiego 71 F, 60-625 Poznań, Polska

Nawożenierzepaku potasem

POZNAN

LO

NIC

ZA

AK

AD

E

MI

POTAS W TOWAROWEJ UPRAWIE

ROŚLIN SADOWNICZYCH

Fizjologiczna rola oraz praktyczne znaczenie potasu w

uprawie roślin sadowniczych

Rośliny sadownicze wymagają nawożenia zbilansowanego z ich potrzebamipokarmowymi. Ze względu na typowy dla nich wieloletni cykl uprawowy takisposób zasilania składnikami mineralnymi drzew, krzewów i truskawek jestszczególnie ważny. Dobór różnych podkładek drzew owocowych dookreślonych stanowisk i potrzeb uprawowych, różnorodność odmian orazstosowanie na plantacjach roślin sadowniczych wielu zabiegów agrotech-nicznych takich jak m.in. formowanie koron, cięcie prześwietlajace - znaczniemodyfikują gospodarkę składnikami mineralnymi drzew i krzewów.Zrównoważone dostarczanie roślinom składników pokarmowych na plantac-jach towarowych, w dawkach dostosowanych do aktualnej zasobności glebyw składniki pokarmowe, korzystnie wpływa na ich wzrost, kwitnienie i zaw-iązywanie owoców, oraz ich dojrzewanie, a w konsekwencji na plonowanie ijakość owoców. Racjonalne zasilanie makro i mikroskładnikami pokarmowy-mi różnych gatunków drzew owocowych, krzewów jagodowych i truskawek

Potas –system nawożenia


87

W Europie Środkowej i Wschodniej IPIrozpoczęło swą działalność w latach90-tych XX wieku. W tym okresie, wewspółpracy z wieloma instytucjaminaukowymi, między innymi z AkademiąRolniczą w Poznaniu, przeprowadzonodużą liczbę doświadczeń polowych,demonstracji polowych, seminariów,sesji treningowych i wydano szeregpublikacji, czego najlepszym przykła-dem jest książka "Potas w produkcjiroślinnej” (właśnie się ukazała). Wszystkie rodzaje aktywności, podej-mowane przez IPI, pomagają rolnikowiw zrozumieniu roli potasu w produkcjiroślinnej. Potas jest pierwiastkiem,który w różnoraki sposób wpływa nasukces rolnika w produkcji roślinnej,zarówno poprzez wzrost plonu i popra-wę jego jakości (barwa, smak), jak ipoprzez wzrost odporności roślin na

choroby i szkodniki, a także tolerancjiroślin na niskie temperatury i suszę. Międzynarodowy Instytut Potasowypromując stosowanie nawozów pota-sowych jest partnerem rolnika.


88

Potas w produkcji roślinnejpotas Wyniki badań Okręgowych Stacji Chemiczno-Rolniczych, prowadzone...

Documents

Transcript of Potas w produkcji roślinnejpotas Wyniki badań Okręgowych Stacji Chemiczno-Rolniczych, prowadzone...