Introduction to pH

Uvod v pH

Vrednost pH prsti tal in hranilne tekočine sta bistvena vidika dobrega načrta hranjenja. Vrednost pH nima neposrednega vpliva na rastlino, posredno pa vpliva na razpoložljivost hranil zanjo. Tudi rastlina lahko vpliva na pH prsti ob koreninah, kar bomo obravnavali kasneje v tem članku.

Avtor: CANNA Research

Da bi bolje razumeli vpliv pH na vaš pridelek, je treba najprej opredeliti pojem pH. Lestvica pH je standardno merilo za kislost, ki ga je razvil vodja oddelka za kemijo laboratorija Carlsberg leta 1909. Ta lestvica v bistvu predstavlja »moč vodika«, saj pomeni preprosto in univerzalno meritev količine vodikovih ionov v raztopini. Ti ioni vplivajo na njeno kislost in na to, kako bo raztopina kemično reagirala. Vrednost pH je opredeljena kot negativni logaritem koncentracije vodikovega iona. Je rezultat prisotnosti anionov (negativno nabitih hranil) in kationov (pozitivno nabitih hranil). Lestvica pH sega od 0 (kislo) do 14 (bazično), pri čemer je pH 7 nevtralna vrednost.

Uvod v pH
Slika 1: To je barvni elektronski mikrograf (SEM) mikorize; simbiotična povezavo med glivami v prsti in koreninami rastline. Gliva lahko dostopa do hranil v oblikah, ki rastlini niso na voljo, jih predela in jih prenese na korenine. Mikoriza za optimalno rast potrebuje nekoliko bolj kislo okolje.

Rastlina lahko vpliva na življenje v prsti v svoji rizosferi

Rizosfera je ozko območje prsti, na katerega neposredno vplivajo izločki korenin in ki vključuje s tem povezane mikroorganizme v prsti. Rastline se odzivajo na pomanjkanje hranil s spreminjanjem koreninske morfologije, da pritegnejo pomoč mikroorganizmov in spremenijo kemično okolje rizosfere. Sestavine v koreninskih eksudatih rastlinam pomagajo dostopati do hranil z zakisanjem ali spreminjanjem redoksnih pogojev v rizosferi ali s kelatiziranjem neposredno v hranilo. Eksudati lahko sproščajo hranila z raztapljanjem netopnih mineralnih faz ali z desorpcijo iz glinenih mineralov ali organskih snovi, pri čemer jih sproščajo v prst v raztopini, tako da jih lahko rastline absorbirajo. Gojitelji morajo pri pripravi hranilne raztopine zagotoviti, da je pH vode v določenem razponu vrednosti. Ta razpon vrednosti je optimalno ta, v katerem je rastlini na voljo kar največ hranil, torej 5.2–6.2. Po potrebi je hranilno raztopino mogoče preprosto prilagoditi, tako da dodamo kislino za zmanjšanje vrednosti pH ali bazo za zvečanje. Stvari pa so zelo drugačne v rizosferi, ki je neposredno okolje živih korenin. Korenine izločajo veliko snovi, ki spreminjajo vrednost pH substrata.

Uvod v pH
Slika 2: Vsak delec prsti vsebuje neto negativen električni naboj in ima zato sposobnost privlačenja in zadrževanja pozitivno nabitih elementov, kot sta kalij in kalcij. Te elemente delci prsti privlačijo kot magnet in zadržijo na svoji površini.  Glina in organska snov imata večji neto negativni električni naboj in zato večjo kapaciteto za zadrževanje pozitivno nabitih ionov ali kationov. Negativno nabiti ioni, kot so nitrati in fosfati, se običajno odbijajo.

Vrednost pH v rizosferi se lahko zelo razlikuje od tiste, izmerjene v hranilni raztopini. Glavni razlog za to je, da mora rastlina ostati v »nevtralnem« območju. Vsa hranila so, ko se se raztopijo v vodi, prisotna kot ioni. Ti ioni imajo vedno pozitivni ali negativni naboj. Pozitivno nabite ione, kot je K+, imenujemo kationi. Negativno nabite ione, kot je NO3-, imenujemo anioni. Nekatera hranila so prisotna v več oblikah. Na primer fosfati, ki se lahko pojavijo v oblikah PO4 3-, HPO4 2- in H2PO4-. Korenine lahko sicer absorbirajo le to zadnjo obliko. Površina korenine ima negativni naboj. V tem stanju se bodo negativno nabiti ioni, kot je H2 PO4-, odbili od površine korenine kot dva magneta z istim polom. Rastline so razvile več načinov omogočanja absorpcije anionov. Za vsak anion, ki ga rastlina absorbira, izloči anion, na primer hidroksida (OH-) ali bikarbonata (HCO3- ). Podobno rastlina za vsak kation, ki ga absorbira, izloči kation v obliki H+. Na ta način naboj rastline ostane uravnotežen. Stranski učinek tega pa je, da izločeni ioni vplivajo na pH rizosfere v substratu. Z izločanjem kationa se vrednost pH ob koreninah zmanjša (postane bolj kisla). Izločanje anionov zveča vrednost pH ob koreninah (postane bolj bazična).

Znano je, da dušikova gnojila vplivajo na vrednost pH ob koreninah. Ta vpogled je pomemben, saj rastlina prevzame toliko dušika, da je učinek lahko precejšen. Ta učinek se pojavlja pri vseh hranilih ali gnojilih. Gojitelji lahko dušik dodajamo v različnih oblikah. Amonij (NH4+ ) kislo deluje na prst. Nitrat (NO3- ) deluje bazično. Preprosto bi lahko sklepali, da je rešitev v gnojenju z amonijevim nitratom (NH4NO3). Vendar ni vse tako preprosto. Amonij bo rastlina absorbirala veliko hitreje kot nitrat, posledica pa bo zakisanje prsti. Upoštevati je treba vse te reakcije, saj ima vsako hranilo svoj optimalni razpon vrednosti pH v prsti glede na razpoložljivost za rastline. Pri nekaterih elementih je to ozek razpon pH in s preprostim merjenjem pH v hranilni raztopini ne boste izvedeli, kaj se dogaja v rizosferi.

Eksudati

Uvod v pH
Slika 3: Ta slika kaže, da rastlina za vsak absorbirani kation (moder) izloči kation v obliki H+. Rastlina za vsak absorbirani anion (rdeč) izloči ion hidroksida (npr. OH-). Tako neto naboj rastline ostane uravnotežen. Stranski učinek tega je, da izločeni ioni vplivajo na pH rizosfere v substratu. Ko rastlina izloči kation, se vrednost pH v bližini korenin zmanjša. Izločanje anionov zveča vrednost pH ob koreninah.

V preteklosti so spoznali, da korenine izločajo veliko snovi in s tem neposredno vplivajo na življenje v prsti prsti okrog površine korenin. Tem snovem pravimo »eksudati«. Glavni eksudati so sladkorji in organske kisline. Kisline, kot so citronska, oksalna kislina in jabolčna kislina, so v veliki meri prisotne v celični vlagi korenin. Ti elementi imajo lahko tudi vpliv na vrednost pH v prsti, moč tega vpliva pa je odvisna od posamezne rastline. Če se kisline izločijo iz korenin, se raztopijo kot anioni in prst ob koreninah bo postala bolj kisla, podobno kot je z ostalimi anioni. Običajno ti eksudati le malo vplivajo na pH v primerjavi z močnim učinkom izločanja iona H+. Izjemno pa je, da vsak del koreninskega sistema ne deluje enako. Na konici korenine se izloča več ionov H+, v spodnjem delu korenine pa se izloči več anionov. To je verjetno povezano z razlikami pri absorbciji gnojil.

Vrednosti pH vplivajo na razpoložljivost hranil in rast rastlin

Vrednost pH vpliva na razpoložljivost hranil in s tem posredno tudi na njihovo. Vrednost pH lahko vpliva na absorbcijo hranil v koreninah. Pri vsakem hranilu sicer ni istega učinka, večina hranil pa je na voljo rastlini v razponu pH 5,2–6,2 (glejte sliko 4). Preden lahko rastlin uporabi hranilo, ga mora raztopiti v raztopini prsti. Večina mineralov in hranil je bolj topnih in zato tudi razpoložljivih v bolj kisli prsti v primerjavi z nekoliko bazično prstjo. V nevtralnih do nekoliko bazičnih prsteh se lahko nekateri elementi »deaktivirajo« in rastlini ne bodo več na voljo. Ti elementi vključujejo železo, mangan, baker, cink in bor. Po drugi strani se topnost fosforja, kalcija in magnezija v zelo kisli prsti zmanjša. Fosfor ni nikoli dobro topen v prsti, je pa najbolj razpoložljiv, ko je vrednost pH prsti približno 6,5. Ta vrednost je pri različnih substratih različna. Kisla prst (pH 4,0–5,0) lahko vsebuje visoke koncentracije topnega aluminija, mangana in železa, ki so lahko toksični za rast nekaterih rastlin. Hranila za zdravo rast rastlin so razdeljena v različne kategorije: makrohranila (elementi, potrebni v večjih količinah), ki se prav tako delijo na primarna in sekundarna hranila in mikrohranila ali elementi v sledovih (elementi, potrebni v zelo majhnih količinah). Pomanjkanje sekundarnih hranil in mikrohranil je mogoče večinoma preprosto popraviti, tako da ohranjamo optimalni razpon vrednosti pH v substratu. Nizke vrednosti pH (3–5) v kombinaciji z visoko temperaturo (nad 26 °C) lahko vplivajo tudi na rast nekaterih glivičnih bolezni. Zelo kisla prst lahko zavira dejavnost bakterij, ki razgrajujejo organsko snov v prsti. To preprečuje, da bi se organska snov razgradila, zaradi česar se bo začela kopičiti, hranila pa se ne bodo sproščala v prst, kar velja zlasti za dušik, ki je zaklenjen v organski snovi. To lahko posledično zavira rast rastlin. V substratih iz organske prsti so koristne glive, imenovane mikorize. Ti mikroorganizmi za optimalno rast potrebujejo nekoliko bolj kislo okolje. Pomemben dejavnik je tudi bazičnost vode. Če je bazičnost vode večja od 200–250 ppm CaCO3, je treba v rastni substrat dodajati kislino, da zmanjšamo vpliv na pH.

Uvod v pH
Slika 4: Večina hranil je rastlini na voljo v razponu pH 5,2–6,2.

Kako in zakaj v hidroponskih sistemih gojenja vrednost pH pogosto spreminja?

Absorbcija anionov (negativno nabitih hranil) in kationov (pozitivno nabitih hranil) pri rastlini lahko znatno vpliva na pH sistema. Če rastlina absorbira več kationov kot anionov, se bo vrednost pH zmanjšala. Če absorbira več anionov kot kationov, se bo vrednost pH zvečala. Rastlina lahko dušik (element, potreben v velikih količinah za zdravo rast rastlin) prejme kot kation (amonij – NH4+ ) ali kot anion (nitrat – NO3-), razmerje teh dveh oblik dušika v raztopina hranil pa lahko pomembno vpliva na hitrost in na smer sprememb vrednosti pH v času. Spremembe vrednosti pH se lahko pojavijo presenetljivo hitro. Večina sort zelenjave najbolje raste v hranilni raztopini z vrednostjo pH 5,2–6,2 in pri temperaturi med 20–22 °C.

Kadar je na voljo malo svetlobe (na oblačne dni ali pri gojenju v zaprtih prostorih), rastline iz raztopine hranil absorbirajo več kalija in fosforja, kar poveča njeno kislost (pH se zmanjša). Pri šibki svetlobi je tudi hitrost dihanja nižja, kar zmanjša absorbcijo kalcija. V kombinaciji z nizko vrednostjo pH v substratu se lahko pojavijo simptomi pomanjkanja kalcija. Kadar je na voljo veliko intenzivne svetlobe (na jasne dni), rastline iz hranilne raztopine absorbirajo več dušika. Zato se kislost zmanjša (pH se zveča).

Uvod v pH
Slika 5: S to preglednico si lahko pomagate odkrivati pomanjkanje hranil.

Kaj se zgodi, če je vrednost pH previsoka ali prenizka in kako prepoznati simptome?

Prvi simptomi pomanjkanja hranil se pojavijo na listih. Do pomanjkanja železa (Fe) lahko na primer pride zelo hitro. Pri vrednostih pH 7 in več bo rastlinam na voljo manj kot 50 % Fe. Pri vrednostih pH 8 bo zaradi oboritve železovega hidroksida (Fe(OH)3-), ki se sčasoma pretvori v rjo, v raztopini ostala le majhna količina Fe. Sliko 5 lahko uporabljate kot orodje za ugotavljanje pomanjkanja hranil pri rastlinah. Kloroza je porumenelost ali pobledelost zelenega rastlinskega tkiva zaradi izgube klorofila. Nekroza je odmiranje rastlinskega tkiva in je vidna kot temno rjava obarvanost npr. na delu lista.

Simptomi se lahko pojavijo v različnih delih rastline (v starih ali mladih listih) glede na mobilnost elementa po rastlini. Elementi, ki se z zelo nizko mobilnostjo so bor, kalcij, baker, železo, mangan, molibden in cink. Pomanjkanje teh elementov najprej opazimo na mlajših listih. Ti elementi se z rastlinskim sokom prenašajo v mlade liste. Ne premikajo se po rastlini. Bolj mobilni elementi so dušik, kalij in magnezij. Simptomi pomanjkanja teh elementov so vidni na starejših listih rastlin, saj se elementi pomikajo iz starejših listov v mlajše, ki pri rasti potrebujejo več hranil.

Ocenite članek: 
še neocenjen