(pH – отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода)
1. Цель работы.
На первом этапе, на примере исследования имеющихся в лаборатории образцов, освоить технологию измерений рН почвы с помощью специального рН-тестера.
На втором этапе провести с его применением исследование рН почвы на ближайших к зданию университета газонах и дать соответствующие рекомендации.
В экологии рН почвы используется как интегральный показатель состояния экосистем, подобный показателю температуры тела пациента в медицине. При нормальном функционировании обменных реакций, эти показатели остаются в привычных для экосистемы пределах. В определённой мере экосистемы могут стабилизировать рН, но когда возможности саморегулирования исчерпаны, начинается лавинообразное разрушение структуры и нарушение функциональных свойств экосистем. Меняется видовой состав растений и животных. Исчезают виды чувствительные к изменениям кислотности почвы. Особенно быстро могут реагировать на изменения рН среды водные организмы – гидробионты. Эти реакции связаны с тем, что изменения рН меняет химические свойства воды и в том числе свойства почвенной влаги. Поэтому любые резкие отклонения этого показателя от обычного среднего многолетнего значения вызывают деградацию экосистемы. Эта особенность давно известна в растениеводстве.
Как не удобряй, не культивируй и не поливай почву, высаживай лучшие семена, уничтожай «вредителей», часто всё равно не получаешь желаемого результата если почва либо слишком кислая, либо слишком щелочная для данной культуры.
Чтобы ответить на этот вопрос и знать, какие удобрения вносить, необходимо прибором pH-тестер измерить кислотность почвы. Количественной мерой кислотности является pH – отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода. Эта концентрация определяет скорость обмена химическими элементами между твёрдой и жидкой фазами почвы. В свою очередь, скорость перехода элементов-биогенов в раствор лимитирует питание растений, т. к. их корням доступны только растворённые вещества.
При рН от 3 до 4 почва считается сильнокислотной. При такой высокой концентрации ионов водорода в раствор, кроме биогенов, будут переходить такие ядовитые вещества, как окислы алюминия и соли тяжёлых металлов.
От 4 до 5 почва считается кислой, от 5 до 6 – слабокислотной, от 6 до 7 – нейтральной, от 7 до 8 – слабощелочной и от 8 до 10 – сильнощелочной, при которой биогены будут быстро выпадать в осадок и становиться недоступными растениям.
Для большинства плодовых, ягодных и овощных культур оптимальные значения pН составляют 5,5 – 6,5, т. е. почва должна быть от слабокислотной до почти нейтральной.
Снижение кислотности почвы достигается ее известкованием, а повышение кислотности – внесением органических удобрений: торфа, навоза, компоста. Для теплиц и цветковых горшков применяют разбавленные растворы лимонной или уксусной кислот.
2. Устройство и принцип работы.
pH-тестер представляет собой биметаллический стержень – электрод, на котором во влажной среде возникает гальванический ток пропорциональный концентрации ионов водорода. Этот ток измеряется миллиамперметром, закреплённым на верхнем конце стержня. Шкала измерительного блока градуирована в единицах рН.
При подготовке прибора к работе и в процессе измерения необходимо учитывать особенности функционирования его электрода:
- в результате окисления металла электрода изменяются его электрические свойства – электрод пассивируется, поэтому возникает необходимость очищать поверхность электрода от плёнки окисла перед каждым измерением;
- гальванический ток возникает только во влажной почве при непосредственном контакте электрода с почвенной влагой, следовательно, если почва недостаточно плотная, что часто бывает в пахотном слое, где почвенный слой содержит множество пустот, заполненных воздухом, его необходимо уплотнить вокруг введённого в почву стержня-электрода, а при недостаточной влажности почвы её поливают заведомо нейтральной дистиллированной водой.
2.1. Порядок работы с рН-тестером.
1. Убедитесь, что почва влажная и, если это необходимо, полейте место предполагаемого измерения нейтральной дистиллированной или кипячёной водой.
2. Очистите поверхность зонда индикатора прилагаемой наждачной бумагой и вытрите чистой сухой ветошью.
3. Воткните зонд индикатора в почву на глубину 4 см, уплотните почву и подождите 1 минуту для стабилизации стрелки индикатора. В зависимости от толщины почвенного слоя, его надо разбить на несколько слоёв (до четырёх) и проводить измерения в каждой точке на всех выделенных горизонтах.
4. Считайте и запишите значение pH в таблицу.
После каждого измерения, перед тем, как зачищать зонд шкуркой, необходимо тщательно вытереть его чистой ветошью, чтобы не загрязнить абразив остатками почвы от предыдущего измерения.
Повторите 3 и 4 пункты несколько раз.*
После пользования вытрите зонд ухой ветошью.
*Из-за неравномерности состояния состава почвы, показания индикатора могут несколько отличаться. Для получения среднего значения рН почвы замеры производятся несколько раз. Количество повторных измерений определяется отдельно для каждого случая в зависимости от наблюдаемого разброса показаний рН-тестера.
Справочная информация.
По отношению к кислотности почвы растения делятся на 5 групп:
- не переносящие кислых почв (требуют нейтральной или слабощелочнойреакции почвенной среды): свекла, капуста качанная, лук, чеснок, сельдерей, шпинат, пастернак, клевер красный, люцерна, горчица, смородина, астры, розы, хризантемы;
- нуждающиеся в слабокислой и близкой к нейтральной реакции почвы: брюква, турнепс, капуста кормовая, горох, вика, фасоль, кукуруза, пшеница, ячмень, клевер шведский, салат, лук порей, огурцы, капуста цветная, яблоня, слива, вишня, шиповник, колокольчик, примула;
- переносящие умеренную кислотность (положительно отзывающиеся на известкование): овес, рожь, тимофеевка, гречиха;
- переносящие умеренную кислотность (страдающие от избыточного известкования): лен, картофель, топинамбур, подсолнечник, морковь, репа, петрушка, редис, редька, тыква, кабачки, помидоры, ревень, малина, груша, земляника, крыжовник;
- предпочитающие кислую реакцию почвы: люпин, щавель, гортензия.
Оптимальный рН интервал садовых растений
| Картофель, малина | 5,5 – 6,4 |
| Капуста | 6,2 – 6,6 |
| Морковь, бобы, огурцы, помидоры | 5,8 – 6,4 |
| Клубника | 6,2 – 7,0 |
| Свекла | 6,4 –7,2 |
| Лук | 6,8 – 7,2 |
| Герберы | 5,2 – 6,0 |
| Нарциссы | 5,5 – 6,0 |
| Хризантемы, фрезии, примулы, тюльпаны, гладиолусы | 5,5 – 6,5 |
| Розы, каллы | 5,8 – 6,5 |
| Гвоздики | 6,0 – 6,8 |
Нормы внесения молотого известняка (1 кг/10 м2) для нейтрализации кислотности почвы при различных значениях pН
| Значение | ПОЧВА | |||
| pH | песчаная | супесчаная | суглинистая | глинистая |
| До 4,5 | 3,0 | 3,5 | 5,5 | 7,0 |
| 4,6 | 2,5 | 3,0 | 5,0 | 6,5 |
| 4,8 | 2,0 | 2,5 | 4,5 | 6,0 |
| 5,0 | 1,5 | 2,0 | 4,0 | 5,5 |
| 5,2 | 1,0 | 1,5 | 3,5 | 5,0 |
| 5,5 | 1,0 | 1,5 | 3,0 | 4,5 |
* Контрольные замеры pH почвы после ее известкования проводятся через 10-15 дней.
** Вместо известняка можно использовать доломитовую муку или гашеную известь, однако, при этом нормы внесения гашеной извести уменьшаются по сравнению с известняком в 1,35 раза.
На основании полученных результатов и руководствуясь справочной информацией сделайте выводы о пригодности почвы для тех или иных растений или предложите мероприятия по изменению рН.