Boden und Pflanze
Das zweitwichtigste Nährelement ist ein Sonderfall. Kalium ist kein Bestandteil biochemischer Strukturen, das heißt weder in Enzymen noch in anderen Verbindungen zu finden; aber es ist an vielen wichtigen regulatorischen Prozessen beteiligt. Kalium dient als Katalysator für 60 verschiedene Enzyme, die Voraussetzung für das Pflanzenwachstum sind, u.a. für den Energiestoffwechsel. Das für die Stärkesynthese wichtige Enzym wird durch Kalium aktiviert. Bei Kalimangel ist die Fotosyntheseleistung verringert. Kalium reguliert alle wichtigen Schritte der Eiweißsynthese. Deshalb werden hohe Kali-Mengen für die Eiweißsynthese benötigt. Kalium erhöht die Widerstandsfähigkeit gegen biotischen und abiotischen Stress, das heißt gut mit Kalium versorgte Pflanzen leiden seltener an Krankheiten und anderen Schaderregern. Kalium ist verantwortlich für die Halmstabilität, die Winterhärte und für die Lagerfähigkeit.
Kalium-Mangel führt zu einer Ansammlung von Zucker und Aminosäuren in den Blättern. Besonders in den älteren Blättern sammelt sich der Zucker an, der dann weniger gut in die Früchte geleitet wird. Gleichzeitig steigt die Anfälligkeit für Pilzerkrankungen; aber oberhalb eines Optimums wird die Resistenz nicht weiter gefördert: Kalium-Mangel führt zu oxidativen Stress.
Kalium neutralisiert mehrere organische Säuren und andere Verbindungen und stabilisiert auf diese Weise den pH-Wert in den Pflanzen zwischen pH 7 und 8, was für viele Enzymreaktionen optimal ist. Die Menge an Kali bestimmt, wie viel enzymatische Reaktionen stattfinden können. Kalium reguliert die Öffnung der Stomata. Dadurch werden die Fotosyntheserate, der Wasser- und Nährstofftransport sowie die Kühlung der Pflanzen beeinflusst. Bei Trockenheit wird Kalium aus den Schließzellen rund um die Spaltöffnungen herausgepumpt; auf diese Weise stoppt die Verdunstung. In den Wurzeln wird durch Kalium der osmotische Druck erhöht, so dass mehr Wasser aufgenommen werden kann. Je höher die Bodenfeuchtigkeit umso mehr Kalium wird aufgenommen; bei Luftmangel wird die Aufnahme jedoch eingeschränkt. Gleiches trifft bei niedrigen Bodentemperaturen zu. Kalium beeinflusst auch die Blattstellung.
N E U ! Ferner hat Kalium einen Einfluss auf die Bodenstruktur. Bei guter Kalium-Versorgung ist die Scherfestigkeit verbessert (4 kPa gegenüber 2 kPa bei Kali-Mangel) und die nutzbare Feldkapazität erhöht 11 Vol-% ggü. 5-6 Vol.-%)
Die Böden in Deutschland haben einen natürlichen Kaliumgehalt von 0.3 – 3 %; allerdings gelten davon in der Regel nur 1 – 2 % als pflanzenverfügbar. Die Pflanzen besitzen aber ein hohes Aufnahmevermögen für Kalium, besonders der Mais. Innerhalb von vier Tagen saugten die Maiswurzeln aus einer 2 mMol-Nährlösung den größten Teil in die Wurzeln, so dass in der Nährlösung nur noch 0.14 mMol übrigblieben; das sind weit über 90 %. Die Mobilität des Kaliums in der Pflanze ist sehr hoch. Zum Vergleich: beim Kalzium sind es gerade 6 % und beim Phosphat 25 %.
N E U ! Die Pflanzenverfügbarkeit des Kaliums muss differenziert gesehen werden. In Böden mit einem niedrigen Gehalt an austauschbaren Kalium wird ein größerer Anteil aus der nicht austauschbaren Fraktion entnommen. Das können in einem mit Kali gedüngten Boden bis 20 %, in einem ungedüngten Boden bis 71 % sein; das zeigen Untersuchungen beim Raps und bei Weidelgräsern. Dieser Anteil wird laut Bodenunteruschung als nicht pflanzenverfügbar oder nur zu einem geringen Anteil pflanzenverfügbar eingestuft. Dieses als nicht austauschbar eingestufte Kalium stammt teilweise aus den Zwischenschichten der Tonmineralien. Selbst in intensiv durchwurzelten Böden gibt es keine gleichmäßige Kalium-Aufnahme. In den nicht durchwurzelten Bodenbereichen bleibt das leicht verfügbare Kalium unberührt, während in der Rhizosphäre die Wurzeln sich auch aus dem Pool an nicht verfügbarem Kalium versorgen! Das alles wird durch die herkömmliche Kalium-Analytik nicht erfasst. Selbst die Vorhersagemodelle, die sowohl Pflanzen- als auch Bodenfaktoren berücksichtigen, sind nicht genau genug. Bei mangelnder Kalium-Versorgung trifft die Vorhersage zu, nicht jedoch bei ausreichender Kalium-Versorgung. In diesem Fall wird die Kalium-Aufnahme um das Vierfache überschätzt. Das hängt mit den Regelkreisen zwischen dem Kalium-Gehalt in den Pflanzen und der Kalium-Aufnahme zusammen. Ist die Pflanze bereits gut mit Kalium versorgt, schränkt sie die Aufnahme weiteren Kaliums ein.
In trockenen Jahren kommt 60 % des Kaliums aus dem Unterboden; in feuchten Jahren sind es maximal 30 %.
Aus Marschner’s Mineral Nutrition of Higher Plants
Mais nimmt in den ersten Monaten erheblich mehr Kalium als Stickstoff auf.
Die Kaliumaufnahme ist bei Nitraternährung höher als bei Ammoniumernährung. Getreide sollte mindestens 1.8 % K2O enthalten; Mais und Sojabohnen mindestens 2.2 %. Die Nährstoffgehalte im Erntegut betragen 0,6 kg K2O je Dezitonne Frischmasse bei Wintergerste und Winterweizen, 1 kg bei Raps; die Gehalte im Stroh liegen mehr als doppelt so hoch.
Die Kaliumgehalte der Düngemittel betragen: 60 % K2O bei Kaliumchlorid, 50 % K2O bei Kaliumsulfat, 40 % bei Kornkali, 30 % bei Patentkali und 11 % bei Magnesiakainit. Schweinegülle enthält 3 – 5 kg K2O je cbm, Rindergülle 4 – 5 kg K2O je cbm. Hühnertrockenkot enthält 18 kg K2O je Tonne; separierter Gärrest 5.8 – 7 kg K2O je Tonne. Für eine Exaktdüngung ist es wichtig, die Gehalte zu bestimmen.
Mensch und Tier
5 % des Mineralgehalts im Körper besteht aus Kalium. Die Kaligehalte in den Zellen übertreffen den Natriumgehalt um das 20 bis 30fache. 56 % des Kaliums ist in den Muskeln enthalten, 11 % in der Haut. Kalium steuert den Säure-Basen-Haushalt und den Wasserhaushalt. Kalium reguliert den Herzschlag und aktiviert zahlreiche Enzyme, die u.a. für den Kohlenhydrat- und den Eiweißstoffwechsel verantwortlich sind. Der Mensch sollte jeden Tag 2.4 bis 4.8 Gramm K2O aufnehmen. Bei kohlenhydratarmen Diäten kann es zu niedrigen Kaliumgehalten im Blut kommen. Der Blutdruck wird durch Kalium gesteuert.
