pH на почвата
pH на почвата е мярка за киселиността или алкалността на почвата. pH се определя като отрицателния логаритъм (с основа 10) на активността на хидрониеви йони (H+
или по-точно H
3O+
aq) в разтвор. При почвите той се измерва в суспензия от почва, смесена с вода (или солен разтвор, като например 0,01 M CaCl2) и обикновено е в границите от 3 до 10, като 7 се счита за неутрален. Киселинните почви имат pH под 7, а алкалните имат от 7 нагоре. Свръхкиселинните (pH < 3,5) и свръхалкалните (pH > 9) са рядко срещани.[1][2]
Червено – киселинна почва
Жълто – неутрална почва
Синьо – алкална почва
Черно – няма данни
pH на почвата се счита за една от главните променливи на почвата, тъй като засяга множество химични процеси. Особено засяга храненето на растенията, като контролира химичните форми на различни хранителни вещества и влияе на протичащите химични реакции. Оптималният pH диапазон за повечето растения е между 5,5 и 7,5.[2] Въпреки това, много растения са се адаптирали да живеят при стойности на pH извън тези граници.
Класификация редактиране
Често, диапазоните на pH на почвата се класифицират по следния начин:[3]
| Обозначение | pH диапазон |
|---|---|
| Свръхкиселинна | < 3.5 |
| Изключително киселинна | 3.5–4.4 |
| Много силно киселинна | 4.5–5.0 |
| Силно киселинна | 5.1–5.5 |
| Умерено киселинна | 5.6–6.0 |
| Слабо киселинна | 6.1–6.5 |
| Неутрална | 6.6–7.3 |
| Слабо алкална | 7.4–7.8 |
| Умерено алкална | 7.9–8.4 |
| Силно алкална | 8.5 – 9.0 |
| Много силно алкална | > 9.0 |
Фактори, засягащи pH на почвата редактиране
pH на естествената почва зависи от минералния състав на почвата. В топли и влажни среди, окисляване на почвата се случва с времето, докато продуктите от изветряне се просмукват във водата, която се оттича през почвата. В сухи условия, обаче, изветрянето на почвата е по-малко интензивно и pH на почвата често е неутрален или алкален.[4][5]
Източници на киселинност редактиране
Много процеси способстват окисляването на почвата. Сред тях са:[6][7]
- Дъждовни валежи: киселинните почви най-често се срещат в зони на големи валежи. Дъждовната вода има умерено киселинен pH (обикновено около 5,7), което се дължи на реакция с CO2 в атмосферата, което образува въглеродна киселина. Когато тази вода премине през почвата, тя изсмуква алкалните катиони от почвата (като бикарбонати), а това увеличава процентът Al3+ и H+ по отношение на другите катиони.
- Респирацията на корените и разлагането на органични вещества от микроорганизмите изпуска CO2, което повишава концентрацията на въглеродната киселина.
- Растеж на растенията: растенията приемат хранителни вещества под формата на йони и често приемат повече катиони, отколкото аниони. Все пак, растенията трябва да поддържат неутрален заряд в корените си. За да се компенсира за допълнителния положителен заряд, те изпускат H+ йони през корените си. Някои растения също отделят органични киселини в почвата, за да окислят зоната около корените си, което спомага разтворимостта на металните хранителни вещества, които са неразтворими при неутрален pH (например желязо).
- Използване на торове: амониевите (NH+
4) торове реагират с почвата (нитрификация) и образуват нитрати (NO−
3), като в процеса отделят H+
йони. - Киселинен дъжд: изгарянето на изкопаеми горива отделя оксиди на сяра и азот в атмосферата. Те реагират с водата в атмосферата, образувайки сярна и азотна киселина.
- Окислително изветряне: оксидацията на някои основни минерали, особено сулфиди и такива, съдържащи Fe2+
, произвежда киселинност. Този процес често бива ускоряван от човешка дейност.
Източници на алкалност редактиране
Общата алкалност на почвата се увеличава с:[8][9]
- Изветряне на минерали на силикати, алуминосиликати и карбонати, съдържащи Na+
, Ca2+
, Mg2+
и K+
. - Добавяне на силикати, алуминосиликати и карбонати в почвата – това може да се случи чрез преместване на материал, ерозирал от друго място, чрез вятъра или водата.
- Добавяне на вода, съдържаща разтворени бикарбонати (което се случва при напоителните системи с високо съдържание на бикарбонати).
Натрупването на алкалност в почвата се случва, когато има недостатъчен воден поток в почвата, който да изцеди разтворимите соли. Това може да се дължи както на пустинни условия, така и на лош почвен дренаж. При тези условия повече вода, която навлиза в почвата, или се консумира от растенията, или се изпарява.[8]
Въздействие на pH на почвата върху растежа на растението редактиране
Растенията, отглеждани на киселинна почва, могат да претърпят различни напрежения, включително алуминиева, водородна и/или манганова токсичност, както и недостиг на елементи като калций и магнезий.[11]
Алуминиевата токсичност е най-широко разпространеният проблем сред киселинните почви. Алуминият присъства във всички почви, но разтвореният Al3+ е токсичен за растенията. Al3+ е най-разтворим при ниски нива на pH (под 5).[12] Алуминият не представлява хранително вещество за растенията и следователно не се приема активно от тях, но навлиза в коренната им система пасивно чрез осмоза. Той възпрепятства растежа на корените, а върховете на корените се удебеляват. Знае се, че пречи на много физиологични процеси, включително приемането и транспорта на калций и други важни вещества, делението на клетките, образуването на клетъчни стени и действието на ензимите.[12][13]
Протоново (H+ йон) напрежение също може да ограничи растежа на растението. Високо протонно действие (pH между 3 и 4 за повечето растения) във външната растежна среда пречи на капацитета на клетката да поддържа цитоплазмен pH, а растежът спира.[14]
Почвите с високо съдържание на манганови минерали могат да предизвикат токсичност при pH от 5,6 и надолу. Манганът, като алуминия, става все по-разтворим с намаляване на pH. Манганът е важно хранително вещество за растенията и следователно бива транспортиран до листата. Класическите симптоми за манганова токсичност са набръчкване на листата.
Вижте също редактиране
Източници редактиране
- ↑ Slessarev, E. W. и др. Water balance creates a threshold in soil pH at the global scale // Nature 540 (7634). 21 ноември 2016. DOI:10.1038/nature20139. с. 567 – 569.
- ↑ а б Soil pH // www.qld.gov.au. Посетен на 15 май 2017.
- ↑ Soil Survey Division Staff. Soil survey manual. 1993. Chapter 3. // Soil Conservation Service. U.S. Department of Agriculture Handbook 18. Архивиран от оригинала на 2017-11-07. Посетен на 15 май.
- ↑ Soil pH // Guides for Educators: Soil Quality Kit. Архивиран от оригинала на 2017-05-01. Посетен на 15 май 2017.
- ↑ van Breemen, N. и др. Acidification and alkalinization of soils // Plant and Soil 75 (3). October 1983. DOI:10.1007/BF02369968. с. 283 – 308.
- ↑ Van Breemen, N. и др. Acidic deposition and internal proton sources in acidification of soils and waters // Nature 307 (5952). 16 февруари 1984. DOI:10.1038/307599a0. с. 599 – 604.
- ↑ Sparks, Donald; Environmental Soil Chemistry. 2003, Academic Press, London, UK
- ↑ а б Soil pH and pH buffering // Handbook of soil sciences: properties and processes. 2nd. Boca Raton, FL, CRC Press, 2012. ISBN 9781439803059. с. 19 – 1 to 19 – 14.
- ↑ Soil Alkalinity (Alkaline-sodic soils) // www.waterlog.info. Посетен на 16 май 2017.
- ↑ Finck, Arnold. Pflanzenernährung in Stichworten. Kiel, Hirt, 1976. ISBN 3-554-80197-6. с. 80.
- ↑ Brady, N. and Weil, R. The Nature and Properties of Soils. 13th ed. 2002
- ↑ а б Kopittke, Peter M. и др. Kinetics and nature of aluminium rhizotoxic effects: a review // Journal of Experimental Botany 67 (15). August 2016. DOI:10.1093/jxb/erw233. с. 4451 – 4467.
- ↑ Rout, GR и др. Aluminium toxicity in plants: a review // Agronomie 21 (1). 2001. DOI:10.1051/agro:2001105. с. 4 – 5. Посетен на 11 юни 2014.
- ↑ Shavrukov, Yuri и др. Good and bad protons: genetic aspects of acidity stress responses in plants // Journal of Experimental Botany 67 (1). януари 2016. DOI:10.1093/jxb/erv437. с. 15 – 30.