Lebieg növényi anyagok kémiai összetételével kapcsolatos kutatásai óta a káliumot a növények számára esszenciális tápanyagként osztályozzák. Ezt megerősítették a növényi sejtek életfolyamataiban betöltött szerepének későbbi részletes vizsgálatai is. Az alkálifémek csoportján belül ez az elem egyedülálló helyet foglal el a magasabb és alacsonyabb rendű növények növekedésében és fejlődésében betöltött fontossága tekintetében. Ezért a növények szövetei jelentős mennyiségben tartalmazzák ezt az elemet. A kálium a földkéreg alkotóelemei között a nyolcadik helyen áll, közel 2,5%-kal. A káliumsók a kőzetekben találhatók, amelyek mechanikai és kémiai mállás révén fokozatosan feldarabolják ezeket az ásványi anyagokat, K+ ionokat szabadítva fel a talajoldatban. Kis mennyiségű kálium a légkörben is megtalálható, például a permetezett talaj részecskéiben, valamint a szél által szállított tengervíz füstjében és cseppjeiben.
- A növények káliumfelvétele.
A kálium elsősorban diffúzióval éri el a gyökér felszínét. A növények közvetlen káliumfelvételét, azaz a gyökérsejt citoplazmatikus membránján időegység alatt átáramló K+ ionok mennyiségét a következők határozzák meg:
• a háncs káliumkoncentrációja, amely meghatározza a hajtás mennyiségi igényét erre a tápanyagra;
• a vakuólum K+ kationkoncentrációja, amely meghatározza az iontranszport sebességét a gyökérsejtből a xilémba;
• a káliumionok mozgásának sebessége a gyökér apoplasztjából a citoplazmamembránon keresztül a citoplazmába.
Nagyon alacsony káliumkoncentrációjú oldatokban, amikor a gyökér apoplasztjában a K+ ionkoncentráció nem haladja meg a 0,5 mmol-t, a kálium aktív felvétele hordozók segítségével történik, a HAS (nagy affinitású transzportrendszer) görbe szerint, az elektrokémiai gradienssel szemben. Magas
, 0,5-1,0 mmol feletti K+ koncentrációjú oldatokban a K+ ionok citoplazmatikus membránon keresztüli transzportja a LATS (alacsony affinitású transzportrendszer) görbét követi, passzívan, fehérjeion-csatornákon keresztül, elektrokémiai potenciálkülönbségek alapján, jelentősen alacsonyabb hordozóhatékonysággal. Ezért a növények kálium-táplálkozását inkább a környezeti feltételek határozzák meg, mint a tápanyagigényük. A káliumfelvétel mértéke különösen magas a
fiatal növényekben, de idővel a káliumkoncentráció a sejtekben csökken az idősebb szervekből a fiatalabbakba történő újraelosztás miatt. - A kálium szerepe a növényekben.
A kálium számos fiziológiai funkciót lát el a növényekben, elsősorban két tulajdonságának köszönhetően: a K+ ionok szelektív átjutásának sebessége a biológiai membránokon, valamint számos enzim aktiválása. Az előbbi határozza meg a vízháztartásra gyakorolt jótékony hatását; ez az elem befolyásolja a sejtes plazmakolloidok hidratáltsági állapotát, míg az utóbbi a szénhidrát- és nitrát-anyagcserében betöltött szerepét határozza meg. A káliumról ismert, hogy több mint 60 enzimet aktivál. A legtöbb esetben az enzimekre gyakorolt hatása specifikus, ami azt jelenti, hogy más lúgos elemek nem helyettesíthetik. Ez közvetlenül összefügg a hidratált ionok térfogatával és ezen elemek toxicitási fokával. Így a hidratált állapotban kis térfogatú kationok (Rb+ és Cs+) és a K+-hoz hasonló méretűek nagyobb képességgel rendelkeznek az enzimek aktiválására, mint a hidratált állapotban nagy térfogatú kationok (Na+ és Li+). Az Rb+ és Cs+ azonban nem játszhat jelentős szerepet, mivel az enzimek aktiválásához szükséges koncentrációk mérgezőek lennének a növényre.
- A nitrogén és a kálium kölcsönhatása a növények trágyázásában.
A nitrogén és a kálium esszenciális makrotápanyagok, de eltérő fiziológiai funkciókat látnak el a növényekben. A nitrogén, amely a sejtszerkezeteket és enzimeket építő fehérjék alkotóeleme, a növényekben ásványi formában, NO3-ionok formájában fordul elő, csak kis mennyiségben. A kálium, amely koenzim és a sejtek hidratációjának szabályozója, a sejtnedvben csak ionos formában van jelen. Ennek a tápanyagnak a nem megfelelő ellátása növeli a citoplazma viszkozitását, korlátozva a sejtek növekedését, és következésképpen az egész növényét. Bizonyított, hogy a kiegyensúlyozott nitrogén- és káliumtrágyázás növeli mindkettő hatékonyságát. A kálium egy kation, amely segíti a nitrát szállítását a xilémben, így jelentősen befolyásolja a növény nitrogénegyensúlyát. A kálium felhalmozódásának mértéke a növényekben azonban nagymértékben függ a nitrogéntrágyázás szintjétől. Magas nitrogéndózisok esetén a növények többet vesznek fel mind a nitrogénből, mind a káliumból. A megfelelő nitrogénellátás több levélképző sejt termelődését eredményezi, nagyobb térfogattal. - Kálium-kalcium-magnézium kölcsönhatások és kölcsönhatások anionokkal.
Más kationok jelentős hatással vannak a növények káliumfelvételére, különösen magas koncentrációban. Ennek a kölcsönhatásnak a mechanizmusa nem mindig teljesen ismert. Ismert azonban, hogy ezek a kölcsönhatások nagyon összetettek, és mind közvetlen, mind közvetett ionkölcsönhatásokat tartalmaznak. A káliumfelvételt csökkentő kationok leggyakrabban a kalcium, a magnézium és néha a nátrium.
A Ca és K közötti antagonizmust korábban "kalcium-magnézium arány törvényének" nevezték. Ma már elfogadott, hogy ez egy meglehetősen általános jelenség, amely az ionok közötti versengést foglalja magában a plazmamembránban található hordozókért. Egy ion feleslege gátolhatja egy másik ion kötődését a hordozóhoz, ezáltal csökkentve annak felvételét. Úgy vélik, hogy más kationok és a kálium közötti versengés csak akkor fordul elő, ha a káliumkoncentráció alacsony. Valójában, ha a káliumkoncentráció elegendő, a kalcium hatása a K+ ionfelvételre nagyon kicsi. Ezért a túl alacsony vagy túl magas Ca2+ ionkoncentráció nem befolyásolja kedvezően a növények káliumfelvételét.
Optimális Ca:K aránynak kell léteznie ahhoz, hogy mind a tápanyagok felvétele, mind a növény növekedése megfelelő legyen. Hasonlóképpen, alacsony káliumkoncentrációknál a magnéziumionokkal való kölcsönhatás fokozódik. Magasabb káliumkoncentrációknál azonban a magnéziumfelvétel csak kismértékben csökken. Az anionok közül a korábban tárgyalt NO3 ionok mellett a kloridionok is kedvezően befolyásolják a káliumfelvételt. A szulfátionok (SO4 2-) akadályozzák a növények K-felvételét, és a szulfátionokhoz hasonlóan a HCO3 ionok is gátolják a növényi szövetek káliumfelvételét.
- A K-hiány és -túltengés tünetei.
Az elem nagyfokú mobilitása miatt a hiánytünetek az idősebb leveleken apró fekete pontokként kezdődnek, amelyek idővel látható lyukakká nagyodhatnak. A legidősebb levelek klorózisa is előfordulhat, amely nekrózisig progrediálhat. A léziók elsősorban a levélcsúcsot vagy a szegélyszöveteket érinthetik. A túltengés tünetei leggyakrabban a növény nitrogén- és kalciumfelvételének gátlásával járnak, és a nitrogén- és kalciumhiányra jellemzőek.
-Lityński T., Jurkowska H "Talajtermékenység és növénytáplálkozás" PWN 1982, Franck B. -Salibury, Cleon Ross "Növényélettan" PWRiL 1975,
-Zurzycki J. Michniewicz M. "Növényélettan" PWRiL 1979,
-Anna Nowotna-Mieczyńska "A növények ásványi táplálkozásának élettana". PWRiL 1965,
-Diana Walstad "Növények az akváriumban. "Vízinövények ökológiája" Oriol 2007,
-VD Fageria (2001) Tápanyag-kölcsönhatások haszonnövényekben, Journal Of Plant Nutrition, 24:8, 1269-1290,
-Xinxiang Xu, Xin Du, Fen Wang, Jianchuan Sha, Qian Chen, Ge Tian, Zhanling Zhu, Shunfeng Ge és Yuanmao Jiang
“A káliumszint hatása a növények növekedésére, a szén felhalmozódására és eloszlására, valamint a nitrát anyagcserére az alma
törpe alanypalántákban” Front. Plant Sci., 2020. június 23.