pH субстрата и его влияние на здоровье растений

29.11.2023 Автор: RastOk Hydroponics

Права: RastOk Hydroponics

pH субстрата и воды, поглощаемой растением, являются важными аспектами хорошего и правильного плана питания растений.

pH не оказывает прямого влияния на растение, но влияет на доступность питательных веществ для растения. В свою очередь, элементы питания могут влиять на рН возле корней, о чем мы поговорим далее в статье.

✔️ Чтобы лучше понять влияние pH на урожайность, мы должны сначала определить понятие pH. Шкала pH - стандартное измерение щелочно-кислотного баланса, была введена директором лаборатории Carlsberg на химическом факультете в 1909 году. По сути, она показывает «силу водорода» и ее аббревиатура расшифровывается как «power Hydrogen» которая так и переводится. Шкала обеспечивает простое и универсальное измерение количества водорода и показывает количество ионов водорода, присутствующих в растворе, эти ионы влияют на кислотность и химическую реакцию раствора. pH определяется как отрицательный логарифм концентрации ионов водорода. Это результат присутствия анионов (отрицательно заряженных веществ) и катионов (положительно заряженных веществ).

Шкала рН колеблется 👉 от 0 (кислая) до 14 (щелочная)👈, а рН 7 соответствует нейтральному уровню.

Рисунок. Это цветная сканирующая электронная микрофотография (СЭМ) микоризы;
симбиотическая ассоциация между почвенным грибком и корнями сосудистых растений.
Гриб способен получить доступ к недоступным растению питательным формам, трансформировать их и передать корням.
Микориза предпочитает слегка кислую среду для оптимального роста.

Ризосфера растений.

Растение может влиять на микробиологическую жизнь в своей ризосфере.

📎 Ризосфера представляет собой ограниченную часть субстрата, на которую непосредственно влияют корневые выделения и родственные им микроорганизмы.

Растения реагируют на недостаток питательных веществ, изменяя морфологию своих корней, прибегая к помощи микроорганизмов и изменяя с химической точки зрения ризосферную среду. Компоненты корневого экссудата (экссудат – это жидкость, выделяемая клетками, в данном случае растений) помогают растениям получать питательные вещества за счет подкисления или изменения окислительно-восстановительных условий в ризосфере или путем непосредственного хелатирования питательных веществ. Экссудаты могут высвобождать питательные вещества за счет растворения нерастворимых минеральных фаз или десорбции глинистыми минералами или органическими материалами, где они высвобождаются в субстрат в растворе и могут поглощаться растением.

После того, как питательный раствор приготовлен, растениевод должен убедиться, что его рН находится в определенном диапазоне. Этот диапазон позволяет растению получить бОльшую часть питательных веществ, доступных растению, то есть он должен быть между 5.2 и 6.2. При необходимости рН питательного раствора можно отрегулировать, добавив кислоту для снижения рН или щелочь для его повышения. ⚠️ Однако в ризосфере, непосредственно окружающей живые корни, все может быть иначе. Корни выделяют много веществ, изменяющих рН субстрата.

Рисунок. Каждая частица почвы содержит отрицательный электрический заряд и, следовательно, обладает
способностью притягивать и удерживать положительно заряженные элементы, такие как калий и кальций.
Эти элементы притягиваются и удерживаются на поверхности почвенных частиц подобно магниту. Глина и органический материал
имеют суммарный отрицательный электрический заряд и, следовательно, обладают большей способностью удерживать положительно
заряженные ионы и катионы. Отрицательно заряженные ионы, такие как нитраты и фосфаты, обычно отторгаются.

рН ризосферы может сильно отличаться от рН, измеренного в питательном растворе; это связано с тем, что питательный раствор должнен оставаться загруженным в «нейтральном» режиме. Когда питательные вещества растворяются в воде, они присутствуют в виде ионов. Эти ионы всегда имеют положительный или отрицательный заряд. ➕ Положительно заряженные ионы, такие как K+ , называются катионами. ➖ Отрицательно заряженные ионы, такие как NO3- , называются анионами. Некоторые питательные вещества могут присутствовать в нескольких формах, например фосфаты, которые могут проявляться как PO43- , HPO42- и H2PO4 -, но только последняя форма может усваиваться корнями. Поверхность корня заряжена отрицательно, в этом состоянии отрицательно заряженные ионы, такие как H2PO4 , будут отталкиваться от поверхности корня, как два магнита с одинаковыми полюсами. ✔️ Растения разработали несколько способов облегчить поглощение анионов. На каждый анион, который растение поглощает, оно выделяет другой, такой как гидроксид (OH- ) или ион гидрокарбоната (HCO3- ). Точно так же на каждый поглощенный катион растение выделяет один катион в виде Н+. Таким образом, заряд растения остается сбалансированным. Однако побочным эффектом является то, что вытесненные ионы влияют на рН ризосферы в субстрате. Изгнав катион, рН вблизи корней снижается (становится более кислым). Удаление анионов повысит рН у корней (он станет более щелочным).

📎 Известно, что удобрения на основе азота влияют на рН вблизи корней. ⚠️ Это важно знать, потому что растения поглощают так много азота, что последствия могут быть значительными, этот эффект проявляется с каждым питательным веществом или удобрением. Растениевод может добавлять азот в различных формах: к примеру Аммоний (NH4+ ) оказывает кислое действие на субстрат, а Нитрат (NO3- ), с другой стороны, оказывает щелочное действие. Можно легко подумать, что решением будет использование нитрата аммония (NH4NO3), но это не так просто. Аммоний усваивается растением быстрее, чем азот, и конечным результатом будет закисление субстрата или раствора. Все эти реакции необходимо учитывать, поскольку каждое питательное вещество имеет свой оптимальный диапазон pH в зависимости от доступности. Для некоторых элементов 5.2 - 6.2 - это узкий диапазон pH, поэтому простое измерение pH в питательном растворе не покажет, что на самом деле происходит в ризосфере.

Экссудаты растений.

Из вышесказанного мы делаем вывод, что корни выделяют много веществ, влияющих на микро жизнь и процессы, происходящие непосредственно вокруг поверхности корней. Эти выделяемые корнями вещества, известны как «экссудаты». Основными экссудатами являются сахара и органические кислоты. Кислоты, например лимонная и яблочная, в больших количествах присутствуют во влаге клеток корней. Эти элементы также могут влиять на рН почвы, но сила этого влияния у каждого растения разная. Если кислоты вытесняются из корней, они растворяются в виде анионов и делают субстрат возле корня более щелочной, как и другие анионы. Обычно такие экссудаты будут иметь вторичное влияние на рН по сравнению с сильным экскреционным эффектом ионов Н +. Примечательно, однако, то, что не все части корней действуют одинаково. На кончике корня выделяется больше ионов Н +, а на чуть более высоком конце корня выделяется больше анионов. Вероятно, это связано с разным усвоением удобрений.

Рисунок. На этом изображении показано, что на каждый катион (синий), который поглощает растение, выделяется катион,
такой как H+. На каждый анион (красный), который поглощает растение, высвобождается ион гидроксида (например, ОН-).
Таким образом, уровень остается сбалансированным. Побочным эффектом является то, что вытесненные ионы влияют на рН ризосферы в субстрате.
Когда растение выделяет катион, pH вблизи корней снижается. Изгнание анионов повысит рН вблизи корней

Уровни pH влияют на доступность питательных веществ и рост растений.

рН также может влиять на поглощение питательных веществ корнями растений. Не все питательные вещества подвергаются одинаковому воздействию, но большинство из них доступны в диапазоне рН от 5.2 до 6.2. Перед поглощением растением, питательное вещество должно быть растворено в растворе.

📌 Пример с почвой: Большинство минералов и питательных веществ более растворимы и, следовательно, доступны в слабокислых почвах, чем в нейтральных или слабощелочных. В нейтральных или слабощелочных почвах некоторые элементы могут быть «деактивированы» и больше не будут доступны растению. Эти элементы включают железо, марганец, медь, цинк и бор. Напротив, в очень кислых почвах растворимость фосфора, кальция и магния снижается. Фосфор никогда не растворяется в почве, но наиболее доступен в почвах с рН около 6.5. Это значение варьируется от субстрата к субстрату. Кислые почвы (рН 4.0-5.0) могут иметь высокие концентрации растворимого алюминия, марганца и железа, которые могут быть токсичными для роста некоторых растений.

Питательные вещества для здорового роста растений делятся на несколько категорий:

• макроэлементы (элементы, необходимые в больших количествах), которые, в свою очередь, делятся на первичные и вторичные питательные вещества;
• микроэлементы (элементы, необходимые в очень ограниченных количествах). Большинство вторичных дефицитов питательных веществ и микроэлементов можно легко скорректировать, поддерживая среднее значение pH в оптимальном диапазоне.

Низкие значения рН (3-5), связанные с высокой температурой (выше 26°С), также могут влиять на появление некоторых грибковых заболеваний. В сильнокислых почвах можно блокировать деятельность бактерий, разлагающих органическое вещество почвы, с последующим накоплением органического вещества и отсутствием выделения питательных веществ в почву: в частности, выделения азота, который фиксируется на внутренность органического вещества. В результате может отрицательно сказаться рост растений. В органических субстратах есть полезные грибы, называемые микоризами. Для оптимального роста эти микроорганизмы предпочитают слабокислую среду. Щелочность воды также является важным фактором. Если щелочность воды выше 200-250 ppm CaCO3 , кислоту следует добавлять, чтобы свести к минимуму влияние на рН субстрата.

Рисунок. Большинство питательных веществ для растений доступны в диапазоне pH от 5.2 до 6.2.

Как и почему pH часто меняется в гидропонных системах???

Поглощение анионов (отрицательно заряженных веществ) и катионов (положительно заряженных веществ) растениями может вызвать существенные изменения pH в вашей системе выращивания. Если поглощается больше катионов, чем анионов, рН снижается. Однако, если поглощается больше анионов, чем катионов, pH увеличивается. Поскольку азот (элемент, необходимый в больших количествах для здорового роста растений) может поставляться либо в виде катиона (аммоний - NH 4 + ), либо в виде аниона (нитрат - NO 3 -), соотношение этих двух форм азота в питательном растворе может иметь важное влияние как на скорость, так и на направление изменения рН с течением времени. Изменения pH могут произойти неожиданно и быстро. Большинство сортов растений лучше всего растут в питательном растворе с pH от 5.2 до 6.2 и при температуре от 20°C до 22°C.

☁️ При слабом освещении (в пасмурные дни или при выращивании в помещении) растения будут поглощать больше калия и фосфора из питательного раствора, повышая кислотность (pH падает). При низком уровне освещенности скорость транспирации также ниже, что, в свою очередь, снижает поглощение кальция. Одновременно с низким pH в субстрате могут возникнуть симптомы дефицита кальция. При большом количестве яркого света (в ясные солнечные дни) растения усваивают больше азота из питательного раствора. В результате кислотность снизится (а рН повысится).

Рисунок. Этот рисунок поможет определить дефицит питательных веществ.

Cимптомы дефицита питательных веществ растений.

⚠️ Что происходит, если pH слишком высокий или слишком низкий, и как распознать симптомы?

Первые симптомы дефицита питательных веществ появятся на листьях. Дефицит железа (Fe), например, может проявиться очень быстро. При значениях рН 7 и выше растениям будет доступно менее 50% железа. При значениях pH 8 в питательный раствор будет выделяться лишь небольшое количество железа из-за снижения содержания гидроксида железа (Fe(OH) 3 , который со временем превращается в ржавчину). Рисунок выше можно использовать в качестве инструмента для выявления дефицита питательных веществ у растений. Хлороз — это пожелтение или обесцвечивание зеленых тканей растений из-за потери хлорофилла. Некроз представляет собой отмирание растительной ткани и проявляется темно-коричневой окраской (например, на части листа).

Где на растении проявляются симптомы (больше на старых, чем на молодых листьях), будет зависеть от подвижности элементов в растении. Элементами с очень низкой подвижностью являются бор, кальций, медь, железо, марганец, молибден и цинк. Дефицит этих элементов сначала будет заметен на более молодых листьях. Эти элементы попадают в молодые листья с лимфообращением. Они не перемещаются внутри растения. Наиболее подвижными элементами являются азот, калий и магний. Симптомы дефицита этих элементов проявляются в более старых листьях растений, так как элементы переходят из старых листьев в более молодые листья, так как последним требуется больше питательных веществ для процесса роста.

С уважением, ваш RastOk.