Цикл калия

Цикл калия (K) — это биогеохимический цикл Земли , который описывает движение калия в литосфере , биосфере , атмосфере и гидросфере .

Функции

Наряду с азотом и фосфором калий является одним из трех основных питательных веществ, которые необходимы растениям в больших количествах. ^[5] Калий необходим для контроля устьиц у растений, а также необходим для сокращения мышц у человека. ^[1]

Литосфера и почва

По весу К составляет 2,6% земной коры . ^[2] Калий , накопленный в первичных минералах ( полевой шпат , биотит и мусковит ), в результате химического выветривания высвобождает в почву калий, на который приходится до 11% потребности растений. ^[1] Некоторые растения и бактерии также выделяют в почву органические кислоты, которые делают калий доступным для их использования. ^[1]

В самых высоких концентрациях калий находится в самых верхних слоях почвы и хранится в трех пулах: фиксированном калии, обменном калии и растворе калия. ^[1] Фиксированный калий составляет 96-99% калия почвы и хранится в полевого шпата , слюды и иллита . минералах ^[2] Обменный калий представляет собой калий, адсорбированный на глинистых частицах и органическом веществе, и составляет 1-2% от общего содержания калия в почве. ^[6] Калий в почвенном растворе является наиболее доступной формой калия для поглощения растениями, но он составляет лишь 0,1-0,2% от общего содержания калия в почве. ^[2]

Запасы калия существуют в рудах и эвапоритах хлорида калия (KCl), обнаруженных в Германии, Франции, Канаде, США и рассолах Мертвого моря. ^[6]^[5] Примерно 32 х 10 ⁶ тонн (32 Тг) ^[1] калия ежегодно добывается из Земли, из них 28 х 10 ⁶ тонн (28 Тг) ^[2] вносятся на поля сельскохозяйственных культур ежегодно. Калий чаще всего применяется в виде хлорида калия (KCl), но его также называют поташем и K ₂ O . ^[6]^[5] Применение калия необходимо в сельском хозяйстве, поскольку удаление калия из почвы за счет поглощения растениями и удаления урожая происходит быстрее, чем замещение в результате выветривания горных пород. ^[6] , что при нынешних темпах потребления запасов K _{2 O хватит на 100 лет.}Ожидается ^[7] Истощение калия в почвах можно свести к минимуму, оставляя на почве растительные остатки, позволяя растительному веществу разлагаться и высвобождать накопленный калий обратно в почву. ^[7]

Биосфера

Наиболее распространенным ионом в растительных клетках является ион калия. ^[2] Растения потребляют калий для роста и функционирования растений. Часть поглощения калия растениями можно объяснить выветриванием первичных минералов, но растения также могут «выкачивать» калий из более глубоких слоев почвы, чтобы повысить уровень поверхностного калия. ^[2] Калий, хранящийся в растительных веществах, может быть возвращен в почву во время разложения, особенно в районах с большим количеством осадков, где наблюдается более высокая скорость выщелачивания . ^[1] Выщелачивание калия происходит с большей скоростью, чем азота и фосфора, вероятно, потому, что он существует только в форме растворимого иона (K ⁺) на заводе. ^[2] Азот и фосфор обычно входят в состав больших и сложных молекул, которые труднее выщелачиваться через клеточные мембраны, чем маленькие молекулы калия. ⁺ ион. ^[2] передают 10–32% калия для использования в других частях растения Лиственные растения, теряющие листья, перед опадением . ^[1]

Атмосфера

Некоторое количество калия обменивается между растениями и атмосферой через органические аэрозоли, выделяемые листьями растений. ^[1] Атмосферные выпадения калия колеблются от 0,7 до более 100 кг/га. ⁻¹ тот ⁻¹ в зависимости от географического положения и климата. ^[2] Кроме того, морские аэрозоли могут испаряться в атмосферу и возвращаться в виде осадков. ^[6]

Гидросфера

Гидросфера является крупнейшим резервуаром калия, вмещающим примерно 552,7 х 10 ¹² тонн (552,7x10 ⁶ Тг). ^[2] Выщелачивание и эрозия несут 1,4 х 10 ⁹ тонн (1400 Тг) год ⁻¹ калия из почвенного раствора в грунтовые воды, реки и океаны. ^[2] Некоторое количество калия в атмосфере также попадает в гидросферу с осадками. Калий в поровых жидкостях осадка удаляется из раствора в результате аутигенного образования глины, которая затем погружается вместе с отложениями калия и океаническим базальтом и возвращается в литосферу. ^[4]

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж Шлезингер, Уильям Х. (2020). «Некоторые мысли о биогеохимическом круговороте калия в наземных экосистемах» . Биогеохимия . 154 (2): 427–432. дои : 10.1007/s10533-020-00704-4 . ISSN 1573-515X . S2CID 222179713 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м Сарданс, Хорди; Пенуэлас, Хосеп (2015). «Калий: забытое питательное вещество в глобальных изменениях: стехиометрия калия и глобальные изменения» . Глобальная экология и биогеография . 24 (3): 261–275. дои : 10.1111/geb.12259 .
^ Кронберг, Б.И. (1985). «Динамика выветривания и перемешивание геосфер в связи с калиевым циклом» . Физика Земли и недр планет . 41 (2): 125–132. дои : 10.1016/0031-9201(85)90027-5 . ISSN 0031-9201 .
^ Jump up to: ^а ^б Сунь, Сяоле; Хиггинс, Джон; Турчин, Александра В. (2016). «Диффузионные потоки катионов в глубоководных отложениях и понимание глобальных геохимических циклов кальция, магния, натрия и калия» . Морская геология . 373 : 64–77. дои : 10.1016/j.margeo.2015.12.011 . ISSN 0025-3227 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Гилель, Дэниел (2008), Гилель, Дэниел (редактор), «11. - Плодородие почвы и питание растений» , «Почва в окружающей среде» , Сан-Диего: Academic Press, стр. 151–162, doi : 10.1016/b978-0 -12-348536-6.50016-2 , ISBN 978-0-12-348536-6
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Блейк, Джордж Р.; Стейнхардт, Гэри Дж.; Помбал, Х. Понтеведра; Муньос, Х. К. Новоа; Кортисас, А. Мартинес; Арнольд, RW; Шаецль, Рэндалл Дж.; Стагнитти, Ф.; Парланж, Ж.-Ю. (2008), «Цикл калия» , в Чесуорте, Уорде (редактор), Энциклопедия почвоведения , Дордрехт: Springer Нидерланды, стр. 583–587, doi : 10.1007/978-1-4020-3995-9_461 , ISBN 978-1-4020-3995-9
^ Jump up to: ^а ^б Диллон, Дж.С.; Эйкхофф, Э.М.; Маллен, RW; Раун, WR (2019). «Мировая эффективность использования калия в зерновых культурах» . Агрономический журнал . 111 (2): 889–896. дои : 10.2134/agronj2018.07.0462 . ISSN 1435-0645 .

[:3-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж Шлезингер, Уильям Х. (2020). «Некоторые мысли о биогеохимическом круговороте калия в наземных экосистемах» . Биогеохимия . 154 (2): 427–432. дои : 10.1007/s10533-020-00704-4 . ISSN 1573-515X . S2CID 222179713 .

[:0-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м Сарданс, Хорди; Пенуэлас, Хосеп (2015). «Калий: забытое питательное вещество в глобальных изменениях: стехиометрия калия и глобальные изменения» . Глобальная экология и биогеография . 24 (3): 261–275. дои : 10.1111/geb.12259 .

[:1-3] Кронберг, Б.И. (1985). «Динамика выветривания и перемешивание геосфер в связи с калиевым циклом» . Физика Земли и недр планет . 41 (2): 125–132. дои : 10.1016/0031-9201(85)90027-5 . ISSN 0031-9201 .

[:4-4] Jump up to: ^а ^б Сунь, Сяоле; Хиггинс, Джон; Турчин, Александра В. (2016). «Диффузионные потоки катионов в глубоководных отложениях и понимание глобальных геохимических циклов кальция, магния, натрия и калия» . Морская геология . 373 : 64–77. дои : 10.1016/j.margeo.2015.12.011 . ISSN 0025-3227 .

[:52-5] Jump up to: ^а ^б ^с Гилель, Дэниел (2008), Гилель, Дэниел (редактор), «11. - Плодородие почвы и питание растений» , «Почва в окружающей среде» , Сан-Диего: Academic Press, стр. 151–162, doi : 10.1016/b978-0 -12-348536-6.50016-2 , ISBN 978-0-12-348536-6

[:2-6] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Блейк, Джордж Р.; Стейнхардт, Гэри Дж.; Помбал, Х. Понтеведра; Муньос, Х. К. Новоа; Кортисас, А. Мартинес; Арнольд, RW; Шаецль, Рэндалл Дж.; Стагнитти, Ф.; Парланж, Ж.-Ю. (2008), «Цикл калия» , в Чесуорте, Уорде (редактор), Энциклопедия почвоведения , Дордрехт: Springer Нидерланды, стр. 583–587, doi : 10.1007/978-1-4020-3995-9_461 , ISBN 978-1-4020-3995-9

[:62-7] Jump up to: ^а ^б Диллон, Дж.С.; Эйкхофф, Э.М.; Маллен, RW; Раун, WR (2019). «Мировая эффективность использования калия в зерновых культурах» . Агрономический журнал . 111 (2): 889–896. дои : 10.2134/agronj2018.07.0462 . ISSN 1435-0645 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]