pH на почвата
Червено – киселинна почва
Жълто – неутрална почва
Синьо – алкална почва
Черно – няма данни
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]
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 | редактиране на кода]
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 | редактиране на кода]
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 | редактиране на кода]
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 | редактиране на кода]
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 | редактиране на кода]
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 | редактиране на кода]
Източници[редактиране | редактиране на кода]
- ↑ 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.