Độ pH của đất

Độ pH của đất là thước đo độ axit hoặc tính bazơ (độ kiềm) của đất. pH được định nghĩa là logarit âm (cơ sở  10) hoạt động của các ion hydronium (H⁺ </br> hay chính xác hơn là H₃O+aq </br> H₃O+aq </br> H₃O+aq) trong một dung dịch. Trong đất, nó được đo trong bùn đất trộn với nước (hoặc dung dịch muối, chẳng hạn như 0,01 M CaCl₂ </br> CaCl₂) và thường rơi vào khoảng từ 3 đến 10, với 7 là trung tính. Đất chua có độ pH dưới 7 và đất kiềm có độ pH trên 7. Đất siêu axit (pH <3,5) và đất kiềm rất mạnh (pH> 9) là rất hiếm.
Độ pH của đất được coi là một biến số chính trong đất vì nó ảnh hưởng đến nhiều quá trình hóa học. Nó đặc biệt ảnh hưởng đến lượng dinh dưỡng thực vật bằng cách kiểm soát các dạng hóa học của các chất dinh dưỡng khác nhau và ảnh hưởng đến các phản ứng hóa học mà chúng trải qua. Phạm vi pH tối ưu cho hầu hết các cây trồng là từ 5,5 đến 7,5; tuy nhiên, nhiều loại cây trồng đã thích nghi để phát triển mạnh ở độ pH nằm ngoài phạm vi này.

Các yếu tố ảnh hưởng đến pH đất

Độ pH của đất tự nhiên phụ thuộc vào thành phần khoáng chất của vật liệu gốc của đất và các phản ứng phong hóa trải qua vật liệu gốc đó. Trong môi trường ấm áp, ẩm ướt, quá trình axit hóa đất xảy ra theo thời gian do các sản phẩm của thời tiết bị rò rỉ bởi nước di chuyển ngang hoặc xuống dưới đất. Tuy nhiên, ở vùng khí hậu khô, thời tiết đất và nước rỉ rác ít dữ dội hơn và độ pH của đất thường trung tính hoặc kiềm.

Đất phèn

Cây trồng trong đất axit có thể gặp nhiều loại stress bao gồm nhôm   (Al), hydro   (H) và / hoặc mangan   (Mn) độc tính, cũng như sự thiếu hụt chất dinh dưỡng của canxi   (Ca) và magiê   (Mg).
Độc tính nhôm là vấn đề phổ biến nhất trong đất axit. Nhôm có mặt trong tất cả các loại đất, nhưng Al ³⁺ hòa tan gây độc cho cây; Al ³⁺ dễ hòa tan nhất ở pH thấp; trên pH   5.0, có ít Al ở dạng hòa tan trong hầu hết các loại đất. Nhôm không phải là một chất dinh dưỡng thực vật, và như vậy, không được thực vật hấp thụ mà xâm nhập vào rễ cây một cách thụ động thông qua thẩm thấu. Nhôm ức chế sự phát triển của rễ; rễ bên và đầu rễ trở nên dày và rễ thiếu phân nhánh tốt; lời khuyên gốc có thể chuyển sang màu nâu. Trong gốc, tác dụng ban đầu của Al ³⁺ là ức chế sự mở rộng của các tế bào của rhizodermis, dẫn đến vỡ của chúng; Sau đó, nó được biết là can thiệp vào nhiều quá trình sinh lý bao gồm sự hấp thu và vận chuyển canxi và các chất dinh dưỡng cần thiết khác, phân chia tế bào, hình thành tế bào và hoạt động của enzyme.
Căng thẳng proton (ion H ⁺) cũng có thể hạn chế sự phát triển của thực vật. Bơm proton, H ⁺ -ATPase, của plasmalemma của tế bào gốc hoạt động để duy trì độ pH gần như trung tính của tế bào chất của chúng. Một hoạt động proton cao (pH trong phạm vi 3.0-4.0 đối với hầu hết các loài thực vật) trong môi trường tăng trưởng bên ngoài vượt qua khả năng của tế bào để duy trì pH tế bào chất và sự tăng trưởng ngừng lại.
Trong đất có hàm lượng khoáng chất chứa mangan cao, độc tính Mn có thể trở thành vấn đề ở pH 5,6 và thấp hơn. Mangan, giống như nhôm, ngày càng hòa tan khi pH giảm và các triệu chứng nhiễm độc Mn có thể được nhìn thấy ở mức độ pH dưới 5,6. Mangan là một chất dinh dưỡng thực vật thiết yếu, vì vậy thực vật vận chuyển Mn vào lá. Triệu chứng kinh điển của độc tính Mn là nhăn nheo hoặc uốn lá.

Lượng dinh dưỡng sẵn có liên quan đến pH đất

PH đất ảnh hưởng đến sự sẵn có của một số chất dinh dưỡng thực vật:
Như đã thảo luận ở trên, độc tính nhôm có ảnh hưởng trực tiếp đến sự tăng trưởng của thực vật; tuy nhiên, bằng cách hạn chế sự phát triển của rễ, nó cũng làm giảm sự sẵn có của các chất dinh dưỡng thực vật. Do rễ bị hư hại, sự hấp thu chất dinh dưỡng bị giảm và sự thiếu hụt các chất dinh dưỡng đa lượng (nitơ, phốt pho, kali, canxi và magiê) thường gặp trong đất có tính axit rất mạnh đối với đất siêu axit (pH <5,0).
Molypden có sẵn được tăng ở pH cao hơn; điều này là do ion molybdate bị hấp thụ mạnh hơn bởi các hạt đất sét ở pH thấp hơn.
Kẽm, sắt, đồng và mangan cho thấy giảm khả dụng ở pH cao hơn (tăng độ hấp thụ ở pH cao hơn).
Ảnh hưởng của pH đến lượng phốt pho thay đổi đáng kể, tùy thuộc vào điều kiện đất đai và vụ mùa. Quan điểm phổ biến trong những năm 1940 và 1950 là tính khả dụng của P được tối đa hóa gần mức trung tính (pH đất 6,5.57,5), và giảm ở pH cao hơn và thấp hơn. Tuy nhiên, tương tác của phốt pho với pH trong phạm vi vừa phải đến hơi axit (pH 5,5 xăng6,5), tuy nhiên, phức tạp hơn nhiều so với đề xuất của quan điểm này. Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, thử nghiệm nhà kính và thử nghiệm thực địa đã chỉ ra rằng việc tăng pH trong phạm vi này có thể tăng, giảm hoặc không ảnh hưởng đến tính khả dụng của P đối với cây trồng.

Nguồn nước liên quan đến pH đất

Các loại đất có tính kiềm mạnh là sodic và phân tán, với độ thấm chậm, độ dẫn thủy lực thấp và khả năng chứa nước kém. Tăng trưởng thực vật bị hạn chế nghiêm trọng vì sục khí kém khi đất ẩm ướt; trong điều kiện khô ráo, nước có sẵn từ thực vật bị cạn kiệt nhanh chóng và đất trở nên cứng và vón cục (độ bền của đất cao).
Mặt khác, nhiều loại đất có tính axit mạnh, có sự kết tụ mạnh mẽ, thoát nước bên trong tốt và đặc tính giữ nước tốt. Tuy nhiên, đối với nhiều loài thực vật, độc tính nhôm hạn chế nghiêm trọng sự phát triển của rễ và căng thẳng độ ẩm có thể xảy ra ngay cả khi đất tương đối ẩm.

Tăng độ pH của đất chua

Vôi nông nghiệp nghiền mịn thường được áp dụng cho đất chua để tăng độ pH của đất (bón vôi). Lượng đá vôi hoặc phấn cần thiết để thay đổi pH được xác định bởi kích thước mắt lưới của vôi (độ mịn của mặt đất) và khả năng đệm của đất. Kích thước mắt lưới cao (60 lưới = 0,25   mm; 100 lưới = 0,149   mm) chỉ ra một loại vôi nghiền mịn sẽ phản ứng nhanh với độ chua của đất. Khả năng đệm của đất phụ thuộc vào hàm lượng sét trong đất, loại đất sét và lượng chất hữu cơ có mặt, và có thể liên quan đến khả năng trao đổi cation của đất. Đất có hàm lượng sét cao sẽ có khả năng đệm cao hơn đất có ít đất sét và đất có chất hữu cơ cao sẽ có khả năng đệm cao hơn so với đất có chất hữu cơ thấp. Các loại đất có khả năng đệm cao hơn đòi hỏi một lượng vôi lớn hơn để đạt được sự thay đổi tương đương về độ pH.
Những sửa đổi khác ngoài vôi nông nghiệp có thể được sử dụng để tăng độ pH của đất bao gồm tro gỗ, oxit canxi công nghiệp (vôi cháy), oxit magiê, xỉ cơ bản (canxi silicat) và vỏ hàu. Những sản phẩm này làm tăng độ pH của đất thông qua các phản ứng axit-bazơ khác nhau. Canxi silicat trung hòa độ axit hoạt động trong đất bằng cách phản ứng với H ⁺   các ion tạo thành axit monosilicic (H ₄ SiO ₄), một chất tan trung tính.

Giảm độ pH của đất kiềm

Độ pH của đất kiềm có thể được giảm bằng cách thêm các tác nhân axit hóa hoặc vật liệu hữu cơ có tính axit. Lưu huỳnh nguyên tố (90 Tắt99% S) đã được sử dụng với tỷ lệ ứng dụng là 300 FPV500   kg / ha - nó từ từ oxy hóa trong đất để tạo thành axit sulfuric. Phân bón axit hóa, chẳng hạn như ammonium sulfate, ammonium nitrate và urê, có thể giúp giảm độ pH của đất vì amoni oxy hóa để tạo thành axit nitric. Vật liệu hữu cơ axit hóa bao gồm than bùn hoặc rêu than bùn.
Tuy nhiên, trong đất có độ pH cao có hàm lượng canxi cacbonat cao (hơn 2%), sẽ rất tốn kém và / hoặc không hiệu quả khi cố gắng giảm độ pH bằng axit. Trong những trường hợp như vậy, thường sẽ hiệu quả hơn khi thêm phốt pho, sắt, mangan, đồng và / hoặc kẽm, vì sự thiếu hụt các chất dinh dưỡng này là lý do phổ biến nhất cho sự phát triển của cây trồng kém trong đất đá vôi.