A kálium a nitrogén és a foszfor után a harmadik legfontosabb növényi tápanyag, a 7. legelterjedtebb elem a földkéregben.

A kálium a növényi sejtekben a legnagyobb mennyiségben megtalálható kation, melynek kiemelt szerepe van a vízháztartásban, stessz-toleranciában.

Növeli a növény betegségekkel szembeni ellenálló képességét; javítja a termés minőségét és meghosszabbítja azok eltarthatóságát; növeli a növények stressztűrő képességét a szárazság, fagy, kártevők, betegségek okozta stresszhatások ellen. Szerepe van fotoszintézisben, szabályozza a víz felszívódását a növényi gyökerek által, az erőteljes gyökérrendszer kialakulásában is nélkülözhetetlen szerepe van.

A növények általi talajból történő felvétele kicsit hasonlatos a foszforéhoz: habár az esetek nagy részében bőven megtalálható a talajban, kevesebb, mint 2-3 %-a áll a növények rendelkezésére szabadon oldódó formában, 95%-a a talajban ásványi anyagokhoz kötve marad.

A kálium forrását a földkéreg kálium tartalmú ásványai, másodlagos agyagásványok jelentik. A kálium a rácsos szerkezetű agyagásványokon belül található, azok bomlásakor lassan szabadul fel. Ugyanakkor a jelentős mennyiségű, agyagásványokban kötött kálium a növények számára nem hozzáférhető. A talajban káliumot a talajoldatban (ionos formában, hozzáférhető), a talajkolloidok felületén megkötve, szerves anyagokban (kicserélhető forma), illetve az agyagásványokban kötve és káliumtartamú ásványok (földpát, csillám) kristályrácsában találunk (nem kicserélhető forma). A talajoldat káliumtartalma és a kicserélhető formák között viszonylag egyensúlyi állapot alakul ki, a nem kicserélhető, kötött kálium formák hozzáférhetősége azonban azon múlik, milyen sebességű az agyagásványok bomlása.

A káliumhiány az esetek többségében nem olyan mértékben szembetűnő a növényekben, mint például a nitrogén vagy a foszfor hiánya. Talán ez az egyik oka annak (a magas műtrágyaárak mellett), hogy a gazdálkodók a nitrogén és foszfor pótlására fektetnek nagyobb figyelmet.

2024-ben több száz levélanalízis vizsgálatot végeztünk az egész ország területén. Megdöbbentő volt számunkra, hogy gyakorlatilag a főbb kultúrák jelentős mértékben káliumhiányt mutattak országszerte. A 4-6 leveles napraforgó állományok 78%-ában, a 6 leveles kukorica állományok 67%-ában mértünk kálium hiányt a levelekből, fiatal repcék esetében is a táblák felében volt alacsony ez az érték.

A hazai talajvizsgáló laboratóriumok az úgynevezett könnyen felvehető káliumtartalmat adják meg, mely a talajkolloidok felületén kicserélhető, valamint a talajoldatban szabadon lévő kálium mennyiségét jelenti. Ez az ún. ammóniumlaktát-ecetsav (AL) kivonószerben oldható kálium vizsgálati módszer a talajok Arany-féle kötöttségi számát (KA) is figyelembe veszi. Ez a vizsgálat a skandináv, balti és közép-európai országokban elterjedt, míg az ún. ammónium acetátos (NH4OAc) módszer Nyugat-Európában használatos inkább.

A Magyarországon használt módszer esetében tehát joggal feltételezhetjük, hogy magas káliumtartalom eredmények esetében (termőhelyi kategóriától függően 250-350 mg/kg) a növények képesek a talajból megfelelő mennyiségben felvenni a szükséges káliumot. Ez azonban, ahogy a levélanalízis vizsgálatokból is kiderült, nem mindig van így.

Mi határozza meg tehát azt, mennyi káliumot tudnak a növények felvenni a talajból?

  1. Látnunk kell azt, hogy a növények aktív úton nagy mennyiségű káliumot vesznek fel, még a kis koncentrációjú oldatból is képesek sokat felvenni. Az aktív kálium felvételéhez a szükséges energiát az ATP szolgáltatja. Ahhoz tehát, hogy ez megfelelő mértékű legyen, a gyökerek O2-ellátása és szénhidráttartalma biztosított kell legyen, vagyis intenzív légzés szükséges hozzá. A gyökéraktivitás, és a káliumfelvétel tehát egy vízzel telített, oxigénhiányos talajban erősen lecsökken. (Ugyanakkor úgy tűnik, a nedves talajban javul az elérhetősége a növények gyökereihez történő mozgása miatt, száraz években tehát erőteljesebb hatása lehet a kálium pótlásnak.)
  2. Az agyagban gazdag talajok több káliumot tartalmaznak, nagyobb a pufferoló képességgel bírnak, mint a homoktalajok. Az agyagtartalmon túl azonban az agyagásványok minősége határozza meg jelentősen a lekötődés és feltáródás intenzitását. Tipikus káliumot is tartalmazó agyagásványok az illit, vermikulit, montmorillonit, klorit és kaolinit.

A klorit és kaolinit káliumtartalma és raktározó képessége, a káliummegkötés intenzitása kicsi. Az illit már káliumban gazdag agyagásvány, de az nagyon erősen kötődik az agyagásvány rétegrácsai között, nagyon nehezen válik felvehetővé a növények számára. A vermikulit és montmorillonit káliumtartalma e két csoport közötti, nagy kationmegkötő képességgel bírnak, de míg a vermikulit a káliumionokban elszegényedett rétegek közé olyan erősen fixálja a káliumot, hogy a hozzáférhetősége a növény számára csaknem megszűnik, a montmorillonit ezzel szemben a rétegrácsok közé beépített káliumot is nagyrészben újból le tudja adni a talajoldatba, így a növények számára felvehető lesz.

  1. Gyakran szembesülhetünk azzal, hogy a talajvizsgálati eredmények magas magnézium szinteket mutatnak, a magasabb nátrium tartalommal együtt ez a szikesedési folyamatok megindulását vetítik előre. A talaj magas magnéziumtartalma ugyanakkor a kálium felvételét is gátolja a talajból, így a növényekben kálium hiány léphet fel. Ez fordítva is igaz, megemelkedett magnéziumszint csökkenti a kálium elérhetőségét, főképpen a nagy káliumigényű növényeknél.
  2. A talaj kémhatása szintén fontos tényező a káliumfelvétel szempontjából. Egyrészt a túl sok kalcium (magas talaj pH) korlátozhatja a kálium felvételét, másrészt a savanyú talajokban a káliumfelvételt más kationok, többek között a hidrogén, az alumínium és a vas átlagosnál magasabb szintje is negatívan befolyásolhatja a növényekbe jutó kálium mennyiségét.
  3. Említést érdemel még a talajhőmérséklet befolyásoló hatása is. A talajhőmérséklet emelkedése a gyökéraktivitás, a biokémiai folyamatok fokozódásával jár, melynek hatására erőteljesebb kálium felvétellel számolhatunk. Alacsony talajhőmérsékleten pedig csökken a káliumfelvétel.

Láttuk azt, hogy a talajoldat viszonylag kevés, csak mintegy 5-45 kg K2O-ot tartalmaz hektáronként, ezért a növények káliumellátásának szempontjából különösen fontos a talajkolloidok és az agyagásványok felületéről történő pótlás. Ez azonban nem csak a talajkémiai folyamatoktól, hanem a talajbiológiától is függ.

Számos mikroorganizmusról ismert, hogy káliumot szabadítanak fel az ásványi anyagokból a növények számára is hozzáférhető formában. Ilyen baktériumok többek között az Aminobacter fajok, Arthrobacter fajok, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus cereus, Bacillus circulans, Bacillus coagulans, Bacillus edaphicus B. megaterium, Bacillus subtilis, Cladosporium, Paenibacillus és Pseudomonas fajok. A gombák között is találunk káliummobilizáló szervezeteket, ilyenek például az Aspergillus niger, Aspergillus fumigatus és Aspergillus terreus gombák.

A mechanizmusoknak, melyekkel a talajoldatba juttatják ezek a szervezetek a káliumot, így a növények számára is elérhetővé teszik, nem minden eleme tisztázott, feltárt teljesen. Az egyik ismert mechanizmus a foszfor feltárásához hasonlatos, vagyis a szerves és szervetlen savak előállításával (legjelentősebbek a borkősav, a citromsav, a borostyánkősav és az oxálsav), valamint a protonok termelésével szabadítanak fel az ásványokból káliumot.

A másik ismert mechanizmus az extracelluláris poliszacharidokhoz (exopoliszacharidok – EPS) kötődik. A biofilmet alkotó baktériumsejtek termelik ezt az anyagot, mellyel védik és rögzítik is magukat. Ezek a mikroorganizmusok biofilmet képeznek ásványi vagy kőzetfelületeken, az optimális mikrokörnyezet kialakítása okán.

Bacillus subtillis kiemelkedő káliumszolubilizációs képessége Aleksandrow-agaron (Fotó: Phylazonit – Dr. Kiss Alexandra)

A megtermelt EPS valószínűleg úgy növeli a földpátok oldódási sebességét, hogy a bennük lévő egyes ionokkal komplexeket képez, illetve a biofilm megnöveli a víz tartózkodási idejét a kőzet vagy ásvány felszínén, így fokozva az ásványi mállást.

Európában több mikrobiológiai készítményt is találunk, melyeket kimondottan az oldhatatlan káliumformák feltárására fejlesztettek ki. Hazánkban még nincs forgalomban ilyen speciális készítmény, de a kutatások előrehaladtával, és a probléma jelentőségéből adódóan valószínűsíthető, hogy előbb vagy utóbb piacra kerülnek ilyen biostimuláns termékek.

Összegzésképpen elmondható, hogy a növénytermesztés sikerességét erőteljesen meghatározó kálium elérhetőségét a jövőben még nagyobb figyelem fogja övezni, látva a kálium műtrágyák árának emelkedését, az egyes talajtípusok kálium kimerülését, valamint a növényi analízisek káliumhiányt mutató eredményeit. Eredményeinkről természetesen ezután is folyamatosan beszámolunk.