A kálium szerepe a növényben és dinamikája a talajokban

Írta: - 2022 augusztus 05.

A kálium az egyik olyan makroelem, amelyre szinte kivétel nélkül minden növénynek szüksége van. A káliumműtrágyák a legtöbb esetben nem szintetikus műtrágyák, hanem a természetben előforduló nyerskálisókból készülő ásványi trágyák.

A Föld kálisólelőhelyei sok-sok millió évvel ezelőtt, a tenger vizének elpárolgása során keletkeztek. Van egy elmélet ezzel kapcsolatban, a tengerszoros elmélet, amely azt mondja, hogy a sós tengervíz a sekély tengerszorosokon keresztül a mélyebb síkságokra ömlött, ahol az erős napsugárzás következtében a víz egyszerűen elpárolgott. A visszamaradt területen a sókoncentráció megnövekedett, kálium-, magnézium- és nátriumsók kristályosodtak ki és rakódtak le. Ez a folyamat évezredeken keresztül ismétlődhetett, ami alapján akár kettő vagy több kálisóréteg is létrejöhetett. A földtörténet későbbi szakaszaiban hatalmas homokkő-, mész- és agyagrétegek rakódtak föléjük. A tengervíz sótartalma átlagban 33–37 g/l. Ez a szám önmagában nem mond semmit, de ha azt mondom, hogy körülbelül 27 liter vízben (egy nagy felmosóvödörnyi vízben) több mint 1 kg só van, úgy könnyebben érthető. Az oldott sók közül, melyeket több mint 30 elem alkot, a nátrium-klorid fordul elő a legnagyobb mennyiségben. Ez a hétköznapi konyhasó vagy asztali só. A konyhasót étkezési és ipari célokra egyaránt felhasználják. A sók további főbb összetevői a kén, magnézium, kalcium, kálium és bróm.

A káliumműtrágyák is ebből a visszanyert sórétegből származnak, és a kísérő sók leválasztásával, különböző tisztítási eljárással készülnek. Forró, száraz régiókban még ma is állítanak elő étkezési sót és kálisót a nagy sótartalmú tengervízből, párologtatással. Ez persze ma már elenyésző részét teszi ki a világ sófelhasználásának.

A makrotápelemek közül rendszerint a kálium fordul elő legnagyobb mennyiségben a kifejlett növényekben. Más esszenciális elemektől eltérően, mint például a nitrogén, foszfor, magnézium, kalcium és kén, a kálium nem épül be a szerves anyagba. A növényi sejtekben szabadon vagy a plazmakolloidokhoz lazán kötve lát el számos specifikus feladatot. Részt vesz az élettani folyamatokban, az ozmoregulációban, a szénhidrátok és fehérjék képzésében stb. A jó káliumellátás fokozza a növényélettani folyamatokat, többek között a fotoszintetikus aktivitást, így a termés mennyisége és minősége szempontjából egyaránt fontos. A káliumot a növények nagy mennyiségben, többnyire aktív folyamatokban veszik fel és szállítják a sejtmembránokon keresztül. Szerepe rendkívül fontos a növények vízháztartásában. Bizonyított tény, hogy a káliummal jól ellátott növények gyökérsejtjei jobban fel tudják venni a vizet a talajból, és a szállítószövetekben hatékonyabban képesek szállítani. A sztómák zárósejtjeinek jobb szabályozásával csökken a transzspirációs együttható, így a víz jobban képes hasznosulni. A káliummal jól el látott növények nem hervadnak olyan könnyen, és jobban átvészelik a száraz időszakokat. A kálium általánosságban képes növelni a növények ellenálló képességét a különböző stresszhatásokkal szemben. Ezt nevezzük a növény saját immunrendszerének, illetve a jó káliumellátás lényegesen javítja a növények fagytűrő képességét is, mivel nagyobb koncentrációja a sejtnedvben csökkenti a fagyáspontot. A kálium fokozza a növények ellenálló képességét különböző kórokozókkal, különösképp a gombákkal és a baktériumokkal szemben. Hatása azon alapszik, hogy erősebb sejtfalak képződnek, melyek megnehezítik a betegségek kórokozóinak behatolását.

Egyszerű és nagyszerű

A sejtek belső nyomása, más néven a turgor a tápanyag- és vízellátástól is függ. A jó káliumellátás nagy turgornyomást eredményezhet, ami elősegítheti a sejtek megnyúlását, és ezzel közvetlenül a növekedésre is kihathat. Ezért a kálium elsősorban a fiatal, növekvő, illetve a merisztémás szövetekben található. Számos enzim aktivátora egyben, több mint 60 enzimreakciót aktivál és/vagy katalizál. Az enzimreakciók révén képes segíteni a specifikus vegyületek képződését, szállítását és egyben a beépülését is. A kálium részt vesz a szénhidrátok (C6H2O6), a fehérjék és zsírok szintézisében, és tucatnyi tanulmány foglalkozik azzal, hogy azok a növények, melyek nagyobb mennyiségben halmoznak fel szénhidrátot, fehérjét vagy zsírt, több káliumot igényelnek. A kálium azonban nemcsak segíti az említett anyagok képződését és szállítását a tárolószövetekbe, hanem hozzájárul a tárolókapacitás növeléséhez is. Javítja a fotoszintetikus aktivitást és a képződött asszimiláták szállítását. A növényeknek a nagyobb molekulájú vegyületek felépítéséhez több energiára van szükségük, és az energiagazdag foszfátok, mint az ATP (adenozin-trifoszfát) képződését ugyancsak a kálium segíti. A kálium szerepe a növényekben kiemelt fontosságú, és szinte mindenhez köze van.

A kálium általánosságban képes növelni a növények ellenálló képességét a különböző stresszhatásokkal szemben

Vannak kutatások, amelyek azt szeretnék igazolni, hogy a kiegyenlített káliumellátás a levéltetű-kártételt is csökkenti. 1993-ban megjelent egy részletes magyar nyelvű kiadvány az akkori Nemzetközi Kálium Intézet gondozásában, „Kálium a termésbiztonság záloga” címmel, amelyben a kiadvány szerzői a kálium szerepéről, jelentőségéről és a káliumtrágyázás pozitív, negatív hatásairól is értekeznek. Objektíven bemutatják a tápanyag-gazdálkodás akkori helyzetét, rámutatnak a tápanyagtartalmat megcélzó vizsgálatok fontosságára, ismertetik a szaktanácsadás korábbi és újabb irányelveit, és természetesen szakértői ajánlásokat tesznek a szántóföldi és a kertészeti kultúrák trágyázással történő tápanyag-utánpótlására.

Fenntartható gazdálkodás

A fenntartható gazdálkodás egyik legfontosabb célkitűzése a talajtermékenység megőrzése, ami a világon minden gazdálkodó érdeke. Ez az eredményes gazdálkodás alapfeltétele, és csak így őrizhető meg a mezőgazdasági termelés mint lehetőség, mint hivatás, mint élelmiszerforrás a következő nemzedékek számára. A talaj tápanyagkészlete véges, ezért a terméssel elvont tápelemeket pótolnunk kell, a szerves és műtrágyázás elhanyagolása a talaj kizsarolásához vezet, termékenysége csökken. Ez a tápanyagmérleg, ami ha negatív értéket mutat, akkor rossz úton haladunk. A talaj megújítható természeti erőforrás, tápanyag-szolgáltató képessége csak és kizárólag szerves és műtrágyák termőhelyspecifikus, célzott alkalmazásával tartható fenn. A trágyák szakszerű, okszerű és gondos felhasználása ökonómiai és ökológiai szempontból egyaránt fontos. Céltudatos trágyázás nem képzelhető el talajtani, termesztési, illetve a trágyázás talajra és a növényekre gyakorolt hatásának ismerete nélkül. A káliumtrágyázás hatásairól és a hazai talajok káliumellátottságáról az 1990-es években több átfogó tanulmány jelent meg. Ezeknek a tanulmányoknak a szerzői már 30 évvel ezelőtt felhívták a figyelmet a minimális káliumfelhasználás veszélyeire. Talajaink egyharmada még az intenzív (túl-) műtrágyázás korszakában is gyengén ellátott volt, a káliumtrágyázás mellőzése a talajok további elszegényedéséhez és a káliumigényes növényeknél terméskieséshez vezethet.

Ilyenkor jusson eszünkbe Liebig-féle minimumtörvény: Justus von Liebig, német tudós nevéhez fűződik a relatív minimumtörvény megfogalmazása. Liebig már az 1800-as évek második felében felismerte, hogy a növények növekedésében mindig az a tényező a meghatározó, amelyik minimumban van. Vagyis a növények a környezetükből felvett anyagokat és energiát csak megfelelő arányban tudják hasznosítani. Tehát hiába juttatunk ki például nagy mennyiségű nitrogént valamely növényi kultúrába, ha más tápelemekből hiány keletkezik, akkor a növény a nitrogén nagy részét nem tudja hasznosítani. Ez a felismerés jelentette a tápanyag-visszapótlás (műtrágyázás) modern szemléletének megalapozását. A termés és az azt meghatározó alapvető tényezők törvényszerűségét a világszerte ismert ún. „hordóelmélet” szemlélteti a legjobban: a hordó különböző magasságú dongáinál a beleöntött víz ott folyik ki, ahol a legalacsonyabb donga van. A tápelemek és az egyéb környezeti tényezők (a víz, a fény, a hőmérséklet) a hordó dongáinak felelnek meg. Mindegyik donga hossza más, az ellátottságtól függően. A hordóba töltött víz szimbolizálja a termés mennyiségét (termésszintet). Mindig az a (környezeti) tényező befolyásolja a termés mennyiségét, amelyikből a legkevesebb van.

A növények káliumigénye

A kalászos gabonafélék, kukorica, burgonya, cukorrépa, napraforgó, gyümölcs- és zöldségfélék káliumigénye a felsorolás rendjében növekszik. Ehhez a növény igényéhez alkalmazkodó, mérlegelven alapuló káliumtrágyázás szükségszerű. Ásványi talajokban a növények számára hozzáférhető kálium mennyiségét és a káliumdinamikát alapvetően az ionok mozgása határozza meg. A növény a gyökéren keresztül csak a talajoldatból képes közvetlen káliumfelvételre. A talajoldat viszont csak mintegy 5–45 kg K2O/ha káliumot tartalmaz, ezért a növények káliumellátásában különösen fontos szerep jut a kálium-utánpótlásnak a talajkolloidok és az agyagásványok felületéről. A talajnak azt a tulajdonságát, hogy képes a talajoldatból a gyökerek által felvett káliumot kationcsere-folyamatokban pótolni, illetve az agyagásványok felületéről káliumot a talajoldatba leadni és ezzel a talaj káliumion-koncentrációját állandó értéken tartani, káliumpufferoló képességnek nevezzük. A talajok káliumpufferoló képessége az agyag mennyiségétől és az agyagásvány-összetételtől függ.

A Föld kálisólelőhelyei a tenger vizének elpárolgása során keletkeztek

A talajban előforduló kálium biológiai szempontból 3 csoportra osztható:

‑ A vízben oldható kálium az anyagcserébe is képes bekapcsolódni, s az összes kálium mennyiségének kb. 1-2%-át adja. Teljes egészében ez szolgál káliumforrásul a magasabb rendű növények számára.

‑ A vízben oldhatatlan kálium gyakran igen jelentős mennyiségben képződik, de a magasabb rendű növények számára felvehetetlen.

‑ Az ásványokhoz kötött, közvetlenül szintén felvehetetlen a magasabb rendű növények számára. A talajok káliumtőkéje nagyrészt szilikátkötésben található a különböző ásványokban.

A réti agyagokon és agyagos láptalajokon megfelelő káliumtrágyázás mellett is gyakran káliumhiány-tünetek figyelhetők meg a növényeken. Ilyen esetekben a talaj konkurense a növényeknek, ugyanis nem hozzáférhető formában köti meg, azaz fixálja a trágyákkal bevitt káliumot. Mivel magyarázható ez a jelenség? A háromrétegű, illit típusú agyagásványok rétegrácsai folyamatos káliumelvonás esetén a széleken kitágulnak, a káliumionok helyét kalciumionok foglalják el. A rétegek kitágulása azonban csak akkor következik be, amikor a felületen megkötött, kicserélhető káliumkészlet már kimerült, és a rétegrácsok törésfelületein megindul a káliumtartalékok leadása. Ha ezt folyamatos utánpótlással meg tudjuk előzni, akkor ez elkerülhető.

A szerveskálium-tartalmú anyagok mineralizációja

A folyamatban mindazok a mikroorganizmusok részt vesznek, amelyek az elhalt növényi maradványok lebontását végzik. Az így felszabadított kálium igen fontos káliforrást jelent a magasabb rendű növények számára. A szervetlenkálium-tartalmú anyagok átalakulása során az ún. „szilikátbaktériumok” képesek az alumíniumszilikátok széthasítására, a kálium felszabadítására. Az ide tartozó baktériumok mind egy fajhoz, a Bacillus circulanshoz tartoznak. A káliumot erősen fixáló talajokra jellemző, hogy jól látható káliumhiány-tünetek észlelhetők a kultúrnövényeken, és szélsőséges esetekben teljes terméskiesés is bekövetkezhet. A káliumban erősen elszegényedett termőhelyeken a talaj káliumfixáló kapacitását, vagyis azt a tulajdonságát, hogy a trágyák káliumionjait a rétegrácsok között a növények számára nem hozzáférhető módon képes megkötni, meg kell szüntetni, a talajt nagy káliumadagokkal kell telíteni. Fentebb említettük, hogy a tápanyagszükséglet alapvetően a termés mennyiségével és annak tápelemtartalmával arányos. A káliumszükséglet meghatározásához adatokra, egy kis időre és energiára van szükség. Kiindulási támpontként szolgálhat egy-egy növényfaj termésével átlagosan kivont tápanyagmennyiség. A várható termés és a fajlagos értékek alapján becsült hatóanyag-mennyiséget kell pótolni. A kedvezőtlen érvényesülési feltételek további növelést tehetnek szükségessé. Az „igen jó” és „túlzott” jelzővel illetett talajokon nem indokolt a káliumtrágyázás. A számított káliumadag csökkenthető a felhasznált szerves trágyák, beszántott szalma, kukoricaszár, répalevél hatóanyag-tartalmának egy részével.

– Istállótrágya használata esetén az első évben 10 tonnánként 40 kg K2O, a második évben 20 kg K2O hatóanyag érvényesülésére számíthatunk, ami levonható a tápanyag-gazdálkodási terv készítése közben. – A hígtrágyák átlagos káliumtartalma szarvasmarha esetén: 4–6 kg/m3 K2O, sertéstrágya esetében pedig: 2,5 kg/m3 K2O, baromfiénál: 5,0 kg/m3 K2O. – Szalma, illetve kukoricaszár vagy egyéb nagy tömegű szármaradvány beszántása esetén 5-6 tonnás termésnél a káliumadag hektáronként 50–60 kg K2O hatóanyaggal csökkenthető hektáronként.

A kálium pótlása a természetőrző gazdálkodás szempontjait szem előtt tartva elengedhetetlen minden növénykultúránál, a szántóföldi termesztésben éppúgy, mint a kertészeti kultúrákban, függetlenül attól, hogy az épp hajtatott vagy szabadföldi. Azonban erősen ajánlott tápanyag-gazdálkodási terv készítése, mert szélsőséges esetben túl is tudjuk terhelni a talajainkat és a növényeinket is.

Magyar Nikolett