Необходимость и достаточность знаний о рН почвы

С понятиями о кислотной или щелочной реакции водного раствора знакомятся еще на уроках химии в школе и лекциях в институтах. В дальнейшем, кто раньше, кто позже, но мы обязательно сталкиваемся с проблемами, связанными с этими понятиями. Химики и почвоведы – на профессиональном уровне, цветоводы и аквариумисты – по мере необходимости и в силу своих знаний. Во всех случаях, при составлении земельных смесей цветоводами, внесении удобрений в почву садоводами или приготовлении грунта и водного раствора любителями подводного растительного сада, полезно пользоваться не только готовыми промышленными смесями и водными рецептами, а на необходимом и достаточном уровне знать, что же такое кислотная и щелочная реакция, так дотошно изучаемая всеми химиками. Начнем с введенного ими символа «рН» для определения уровня концентрации свободных ионов водорода в водном растворе.

Известно, что ионы водорода, обозначаемые Н+, и ионы гидроокиси, обозначаемые ОН- представляют естественные составляющие воды, и в химически чистом ее состоянии находятся в небольших, но абсолютно равных количествах. Такой раствор называют нейтральным. Химическая формула воды Н2О может быть выражена в виде Н-О-Н и отличается стремлением к отрыву одного из двух Н от О. Таким образом, если нарушить баланс Н+ и ОН- в нейтральном растворе, то его реакция изменится. При добавлении в воду потенциальных поставщиков Н+ раствор склоняется в сторону кислотной реакции (КР). Этого же результата можно добиться с помощью потенциальных потребителей ОН-. Нетрудно заключить, что если из раствора убрать часть Н+ или добавить ОН-, то получим его щелочную реакцию (ЩР). Изменения состояния раствора и характеризуют символом рН со следующей за ним цифровой шкалой.

Теперь от воды перейдем непосредственно к почвам. Естественно, и здесь без воды не обойтись, так как твердые составляющие почвы сами по себе не имеют рН, хотя определенным образом могут влиять на рН воды, входящий с ними в контакт при поливках. Подавляющее число растений, в том числе и суккулентных, хорошо себя чувствуют в почвах со слабокислой реакцией вытяжки (от рН 5,5 до рН 6,8). В нейтральной среде (рН 7) происходит незначительное торможение биохимических процессов, в слабощелочных средах (рН 8) микроорганизмы почвы становятся недоступными корням, а при рН 9 и выше корни отмирают. В кислой среде (рН 5, но не выше рН 4) произрастают многие болотные растения, растения влажных тропических лесов, а из суккулентов – представители эпифитов.

Определить с достаточной степенью точности уровень рН можно с помощью индикаторной бумаги, выпускаемой промышленно в виде нарезанных полосок грязно-желтого цвета. При кратковременном опускании этой полоски в воду или в водную вытяжку из земельной смеси цвет бумаги меняется до темно-оранжевого в кислой среде или серо-голубого – в щелочной. Уровень рН определяется по цветовой шкале, нанесенной на упаковке индикаторной бумаги по сравнению с цветом смоченной полоски.

Как правило, для кактусов и других суккулентов готовят универсальные земляные смеси (субстраты), или пользуются готовыми грунтами промышленного производства. Такие субстраты состоят из равных количеств дерновой и листовой земли с добавлением рыхлителей разного вида. В зависимости от индивидуальных потребностей растений субстрат корректируют в сторону повышения его щелочной или кислотной реакции. Есть много рецептов по управлению уровнем рН, но выбирать тот или другой рецепт нужно осторожно – с учетом того, что ряд их при передозировке токсичен для растений, да и может причинить вред обслуживающему лицу. На практике редко повышают КР (или понижают ЩР) наиболее коротким путем, т.е. отбором ОН-. Немногие кактусы требуют повышения КР среды, так как в природных условиях растут на почвах с низким содержанием гумуса или верхового торфа – основных источников подкисления среды за счет преобладания Н+. Если же имеется необходимость в повышении КР, то лучше всего это делать или кратчайшим путем добавления при поливке торфяной вытяжки, полученной после кипячения в течение часа воды с добавлением на 1 литр 7–10 г торфа, или более медленным путем, используя квасцы. Особенно хороши для этих целей квасцы, который содержат алюминий. Их формула КАL(SO4)2 • 12H2O. Эти соединения медленно растворяются в воде, но не сразу усваиваются почвой, а проходят через ряд сложных биохимических реакций, поставляя необходимый растениям калий (К), а алюминий (AL) плотно связывается с водой в виде AL(H2O)6+++, где одна из молекул воды Н-О-Н разрывается на ОН-, которая остается связанной с AL, Н+, который переходит в воду, подкисляя ее. Нужно добавить, что ни один из компонентов квасцов не вреден для растений. Подкисление же ниже уровня рН 5,5 не рекомендуется.

При необходимости повысить уровень ЩР, как правило, пользуются добавлением в субстрат различных известняков – осадочных горных пород в виде кальцита, доломита, меловых, глинистых и песчанистых отложений. Все они в большей или меньшей степени содержат карбонат кальция (СаСО3) или магния (MgCO3). Кальций (Са) и, в меньшей степени, магний (Mg) входят в состав основных веществ, необходимых для питания растений, а карбонатные группы СО3 служат для повышения ЩР субстрата. Происходит это сложным путем, но если растение его проходит, то и мы можем понять. В упрощенном виде процесс происходит так: группа СО3=, состоящая из атома углерода С и трех атомов кислорода О, имеет отрицательную валентность 2-. В известняках эта отрицательная валентность уравнена положительной валентностью кальция Са++(2+) или магния Mg++(2+). Далее магний ведет себя аналогично кальцию, поэтому проследим за одним из них. В карбонатной группе СО3, по меткому сравнению профессионального химика Д. Маккормика из госуниверситета г. Уичита (шт. Канзас, США), С и О3 подобны четырем горошинам в стручке, как бы представляя собой одно целое, но не связанные между собой и кальцием. При контакте с водой карбонат небольшими порциями очень медленно вступает во взаимодействие с ионами Н+ воды в соответствии с реакцией Н+ + СО3= → НСО3-, где НСО3- уже представляет пять горошин в стручке, которые хотят слиться воедино. Связывание определенного числа Н+ приводит к избытку ОН- и, как следствие, к повышению ЩР. Карбонаты следует применять в разумных количествах, не допуская ЩР почвенной вытяжки выше рН 7,8, так как это может привести к «защелачиванию» почвы. На практике большей частью применяют яичную скорлупу, доломитовую или мраморную крошку.

Использовать в качестве добавки к субстрату мел, который на 95 % состоит из СаСО3, можно в сравнительно меньшем количестве, так как он гораздо активнее растворяется в воде, а применение извести – продукта обжига известняков – недопустимо в любительском кактусоводстве, так как это очень жесткий материал и даже его небольшие дозы могут «сжечь» растение.

Комментарии: