Potasiul in sol

Potasiul in sol

Potasiul din sol isi are originea in rocile pe care s-a format. In urma procesului de dezagregare si alterare chimica precum si sub actiunea organismelor, potasiul este trecut din mineralele primare ( feldspati, mica) in minerale secundare (caolinit, illit, clorit, montmorilonit, vermiculit).

In soluri potasiul se gaseste atat sub forme greu solubile si greu accesibile plantelor, cat si sub forme usor solubile in apa si usor accesibile. Raportul dintre aceste forme variaza in functie de natura mineralului argilos, procentul de argila, pH.

Continutul total de potasiu ( acest cuprinde potasiul nativ, potasiul din silicati primari si secundari usor alterabili, potasiul schimbabil, potasiul solubil din solutia solului) in solurile din Romania este cuprins in medie intre 1,25 si 1,90% K ( 1,5-2,3 % K₂O) ( D. Davidescu, Velicica Davidescu, 1979). Cand se vorbeste de potasiul total din punct de vedere agronomic se obisnuieste sa se dea continutul solului in K solubil in HCl concentrat la punctul de fierbere al amestecului. Dupa acest indice solurile din Romania au un continut in orizontul superior de K_HCl egal cu 0,5-1,5% K₂O. Cea mai mare cantitate o au solurile bogate in argila, cernoziomurile levigate si brune roscate, iar cantitatile cele mai mici se gasesc in podzoluri, solurile bazificate si cele cu textura usoara

Aprecierea starii de aprovizionare cu potasiu potential asimilabil se poate face conform tabelului 2.6.

Tab. 2.6.

Limitele de interpretare a continutului de potasiu din sol

O alta apreciere a starii de aprovizionare cu potasiu in functie de tipul de sol, este prezentata in tabelul de mai jos:

Tab. 2.7.

Gradul de asigurare al solurilor cu potasiu (ppmK) extractibil cu solutia AL ( IPI, 1997)

*) valorile inferioare pentru solurilenisipoase, cele superioare pentru solurile luto- nisipoase

**) valorile inferioare penru conditii locale bune, cle superioare pentru conditii locale nefavorabile

conditii locale: factorii fizico-chimici si biologici din sol in legatura cu mobilizarea, acumularea, retinerea de nutrienti si regimul de nutritie.

1.Formele de potasiu din sol

Potasiul nativ se gaseste ca element de constitutie in reteaua mineralelor primare si secundare si reprezinta cea mai mare parte din K din sol. Cea mai mare cantitate de potasiu este concentrata in aluminosilicati, dintre care un prim loc il ocupa feldspatul (ortoclaz) K₂Al₂Si₆O₁₆ continand 7-9% K; apoi mica neagra (biotit) K(Mg,Fe)₃((OH,Fe)₂(AlSi₃O₁₀)) cu un continut de 4,5-7% K; mica alba (muscovit) cu un continut de 6-9% K si illitul cu 7% K.

Mineralele primare constituie o sursa neinsemnata de aprovizionare imediata cu potasiu. Eliberarea si fixarea potasiului este influentata de structura cristalina si morfologica a mineralelor. Cel mai puternic se altereaza mica neagra, K eliberat trecand in solutie sau in forme schimbabile. Feldspatii si mica alba se descompun mai greu. In ordinea rezistentei la alterare mineralele primare se situeaza in urmatoarea succesiune:

Muscovit < ortoclaz < microclin < biotit (dupa D.Davidescu, V.Davidescu, 1979).

In urma proceselor de alterare a mineralelor primare, o parte din potasiu este retinut in reteaua cristalina a silicatilor secundari ( minerale argiloase), o parte este retinut adsorbit in complexul argilo-humic, iar o parte este indepartat prin levigare. Capacitatea de retinere si fixare a potasiului depinde de natura mineralogica a argilei si raportul cantitativ in care se afla.

Cu cat procesul de alterare a mineralelor primare este mai avansat iau nastere minerale secundare cu un continut mai scazut de potasiu in reteaua cristalina (caolinit, haloisit), dar cu o capacitate mai mare de schimb cationic

Potasiul fixat este forma de potasiu ce se gaseste retinut in spatiile dintre doua pachete de aluminosilicati ce alcatuiesc reteaua cristalina a mineralelor argiloase, in porii zeolitiilor si a permutitilor. Fixarea are loc prin umectari si uscari alternative ale solului, cand pachetele de aluminosilicati ce alcatuiesc particulele de argila se departeaza sau se apropie, iar ionii de potasiu patrund in aceste spatii odata cu moleculele de apa, satisfacand valentele negative libere ce rezulta in urma substitutiilor izomorfe. O fixare mai puternica a potasiului devine posibila daca substituirea izomorfa are loc la foita de octaedre de aluminiu, unde ionul Al³⁺ este inlocuit cu ioni divalenti de Mg²⁺ ( Lixandru, 1990).

Aceasta forma de potasiu reprezinta o importanta rezerva potentiala de aprovizionare a plantelor cu acest ion, precum si o forma de tranzitie intre potasiul schimbabil si potasiul din reteaua cristalina.

Fixarea si eliberarea potasiului din soluri se face printr-un proces dinamic si reversibil, controlat de tipul si dimensiunea particulelor minerale si secundare prezente in soluri. Procesul este de asemenea afectat de structura solului, pH-ul solului, temperatura, uscare si umectare, inghet si dezghet (Goulding,1988).

Potasiul schimbabil este potasiul retinut sub forma ionica de sarcinile negative ale complexului adsorbant si care poate fi usor deplasat (prin schimb) cu solutii saline slabe. Prin urmare este vorba de ionii de potasiu ce se gasesc adsorbiti de coloizii solului, cantitativ reprezentand mai putin de 1% din potasiul total al solurilor minerale.

Importanta potasiului schimbabil pentru plante se datoreaza faptului ca poate trece cu usurinta in solutie prin schimb cu alti cationi. Acest potasiu poate fi adsorbit de perisorii radiculari prin schimb cu ionii de hidrogen care exista permanent in stare adsorbita la suprafata radacinii (Caramete si Popescu, 1970).

Accesibilitatea K schimbabil pentru plante depinde de insusirile fizico-chimice si fizice ale solurilor, de capacitatea de adsorbtie, de saturarea cu potasiu, de compozitia si cantitatea ionilor insotitori. Potasiul schimbabil este cu atat mai mobil cu cat este mai mica capacitatea de adsorbtie a solului si cu cat este mai mare continutul sau in potasiu. Saturarea solului cu Calciu micsoreaza mobilitatea potasiului

Potasiul solubil este forma cea mai accesibila pentru plante. Potasiul solubil este acel potasiu ce se gaseste in sarurile solubile din solutia solului si cel care se gaseste in solutie sub forma ionizabila in echilibru cu ionii adsorbiti de complexul coloidal. Aparitia potasiului solubil in apa este consecinta unei serii de procese:

hidroliza mineralelor potasice;

degradarea mineralelor de catre radacinile plantelor,

actiunea asupra acestor minerale a acidului azotic acumulat de bacteriile de nitrificatie si a altor produsi ai activitatii vitale a microorganismelor;

inlocuirea potasiului schimbabil de catre sarurile care ajung in sol cu ingrasamintele si de catre produsii de secretie ai radacinilor.

Concentratia ionilor de potasiu in solutia solului, dupa Mengel (1968) este de 0,1-3 ml/l, dupa Fried si Shapiro (1961) de 0,20-10x10³ moli/l, fiind in medie de 0,7 moli/l pe solurile acide si 1 mol/l pe solurile bazice, iar dupa Pontailler (1970) intre 0 si 5 mg/l. Dupa Wiklander (1958) continutul de potasiu solubil este 0,2-11 me/l solutie. In general reprezinta 1-10% din potasiul schimbabil.

La acelasi continut de potasiu schimbabil, concentratia potasiului in solutia solurilor usor nisipoase este considerabil mai mare decat in solurile grele (luto-argiloase si argiloase). Prin urmare, solurile cu textura fina trebuie sa aiba continuturi ridicate in potasiu spre a putea asigura o concentratie suficient de ridicata a potasiului din solutia solului.

Potasiul legat organic este potasiul ce se gaseste sub forma de ioni in sucul celular al resturilor organismelor superioare si ca ion retinut sub forme schimbabile de acidoizi organici, in complecsi organominerali. De asemenea ca potasiu legat organic poate fi considerat si cel din corpul microorganismelor din sol.

Prin actiunea microorganismelor din sol potasiul trece din formele organice in stare minerala. Comparativ cu alte elemente (N, P, S, Mg, Ca) nu se poate vorbi de imobilizarea potasiului sub forma unor compusi organici, ce se include in materia organica.

Materia organica din sol intensifica absorbtia potasiului, influentand efectul ingrasamintelor minerale cu potasiu, care este mai mic pe solurile bogate in humus. Materia organica se transforma treptat in humus, ceea ce sporeste si capacitatea de retinere prin schimb a cationilor si deci si a ionului de potasiu.

2. Echilibrul dintre diferitele forme de potasiu

Intre formele de potasiu din sol se stabileste un anumit echilibru. Daca se schimba concentratia si activitatea unei forme, atunci are loc o miscare de compensare reversibila a tuturor formelor de potasiu pana cand se realizeaza un non echilibru.Viteza de deplasare a echilibrului depinde de gradul de modificare a concentratiei intr-una din fazele sistemului, de abundenta mineralelor cu potasiu, structura lor cristalina, gradul de alterare, umiditatea solului, pH, continutul in argila, capacitatea de tamponare a solului pentru potasiu.Eliberarea potasiului din forme neschimbabile pentru restabilirea echilibrului incepe numai dupa ce forma schimbabila atinge un "nivel minim". Eliberarea potasiului neschimbabil decurge mai rapid din mineralele secundare de tip biotit, vermiculit, decat din caolinit si clorit.Adaugarea de ingrasaminte duce la modificarea echilibrului; in acest caz va avea loc fixarea potasiului in forme schimbabile si blocarea eliberarii lui din forme neschimbabile.

Echilibrul dintre potasiul liber din solutia solului si potasiul schimbabil prezinta importanta pentru aprecierea starii de aprovizionare in cursul perioadei de vegetatie, iar echilibrul dintre potasiul schimbabil si potasiul neschimbabil arata starea potentiala de aprovizionare pe o perioada mai lunga de timp.

Puterea tampon a solului fata de potasiu, definita drept usurinta mai mare sau mai mica a ionilor de potasiu de a trece dintr-o forma in alta, determina o echilibrare a repartitiei potasiului intre diferitele forme.

De asemenea echilibrul dintre diferitele forme de potasiu este influentat si de retrogradarea (fixarea ) potasiului, adica de trecerea din solutia solului sau din stare schimbabila in stare neschimbabila. Acest potasiu fixat poate fi eliberat, devenind accesibil pentru plante.

In urma a numeroase cercetari s-a determinat ca principali factori care influenteaza retrogradarea potasiului sunt:

- pH-ul solului. Cresterea pH-ului duce la fixarea potasiului , care este in legatura cu prezenta ionilor de Al³⁺. La valori ale pH-ului > Al³⁺ precipita sub forma de Al(OH)₃, iar la pH < 5,5 este schimbabil, putand satisface o serie de sarcini ale complexului adsorbitiv. Odata cu cresterea pH-ului (5,5-8), capacitatea de schimb a aluminiului scade, ca urmare potasiul va fi retinut mai puternic de complexul adsorbitiv.

La pH < 3,5, ionul de potasiu este slab retinut din cauza ionului de hidroniu (H₃O⁺) care disloca usor potasiul.

Ca urmare a debazeificarii, solurile acide sunt sarace in potasiu. Prin amendarea lor cu calciu, pana la valori ale pH-ului > 6 , creste continutul de potasiu din solutia solului ca urmare a schimbului cationic. Amendarea pana la pH > 7,5 duce la o descrestere a potasiului accesibil plantelor.

- alternanta umectarii si uscarii solului. Cresterea umiditatii duce la diluarea solutiei solului, avand loc o adsorbtie mai intensa a cationilor divalenti si desorbtia cationilor monovalenti. Ca urmare mobilitatea ionilor de potasiu creste fata de cea a cationilor divalenti si se imbunatateste nutritia plantelor cu potasiu. Totusi pe solurile cu exces de umiditate s-a constatat o aprovizionare slaba a plantelor cu potasiu. Explicatia este pusa in legatura cu aeratia slaba a solurilor din zona de raspandire a sistemului radicular (Lixandru,1990).

In cazul uscarii solului are loc o fixare mai accentuata a potasiului. Aceasta se explica prin pierderea apei dintre pachetele de montmorilonit sau vermiculit, apropierea mai accentuata a acestora si imobilizarea potasiului in spatiile interlamelare.

Potasiul fixat in conditii de umectare este mai solubil decat cel retrogradat in conditii de uscaciune.

- natura mineralelor argiloase. Fixarea potasiului in forme neschimbabile are loc prin trecerea potasiului in spatiul interlamelar al mineralelor si inchiderea lamelelor retelei cristaline a mineralului argilos. Cu cat solul are un continut mai ridicat de argila de tip deschis (illit) sau expandabil ( montmorilonit, vermiculit, biotit) creste cantitatea de potasiu fixat.

- prezenta unor ioni insotitori in solutia solului ( Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺) impreuna cu un pH bazic duc la fixarea mai intensa a K⁺.

Hidroxizii de fier si de aluminiu inhiba fixarea potasiului datorita blocarii pozitiilor lui de fixare. Deasemenea NH₄⁺ concureaza ionul de potasiu in pozitiile de adsorbtie intrucat razele ionice sunt apropiate.