Кислотність ґрунту (рН)

к.х.н. Губіна К.Є., Маслов О.А.

Ґрунтовий поглинаючий комплекс

Поверхня частинок глини, мулу або органічної речовини несе негативний заряд і може притягувати до себе позитивні іони (катіони) водню (H⁺), кальцію (Ca²⁺), магнію (Mg²⁺), калію (K⁺), натрію (Na⁺) і ін. Сума найдрібніших колоїдних частинок грунту, що визначають її здатність утримувати поживні речовини (поглинальну здатність), називається грунтовим поглинаючим комплексом. Ці найдрібніші частинки грунту діють як слабка кислота, обумовлюючи, кислу реакцію грунту (низький рівень рН грунту).

Кальцій, магній, калій та натрій можуть витісняти іони водню, знижуючи кислотність. Тому лужними можуть бути не тільки ґрунти, де багато вапна (кальцію), а й засолені ґрунти, що мають надлишок натрію.

Кислотність більшості ґрунтів обумовлена зосередженням катіонів на поверхні дрібних частинок глини. Саме на поверхні цих дрібних частинок ґрунту утримуються поживні елементи і від розміру сумарної поверхні цих частинок залежать властивості ґрунту та його родючість.

Що таке pH

Визначення реакції ґрунту належить до найбільш поширених аналізів. Реакція середовища (рН) залежить від вмісту іонів водню (Н⁺) і є показником кислотності або лужності ґрунту. Цей показник залежить в основному від іонного обміну з мінеральними та органічними колоїдами та наявності карбонатів кальцію, натрію, калію та інших катіонів. Реакція середовища ґрунту варіюється від 5,0 (сильнокисла) – 7,0 (нейтральна) – до 9,0 (сильнолужна). З підвищенням рН збільшується ймовірність утворення нерозчинних гідроксидів і карбонатів.

Кислотність ґрунтів зумовлена багатьма факторами, одним з яких є дисоціація функціональних груп гумусу, а іншим – мікробіологічне розкладання органічної речовини. Іншими джерелами кислотності ґрунтів служать глинисто-силікатні мінерали та гідроксиди заліза та алюмінію. Інтенсивність підкислення ґрунтів певною мірою залежить від рівноваги між іонами водню та алюмінію.

При сильному підкисленні ґрунтів знижується життєдіяльність багатьох мікроорганізмів. Кислотність виявляється у одиницях від 0 до 14: рН = – lg [H⁺] Значення pH 7.0 означає нейтральну реакцію, вище – лужну, нижче – кислу. Зменшення pH на одиницю означає збільшення кислотності ґрунту в 10 разів.

pH	Концентрація іонів водню	Реакція грунту	Звичайні речовини
3	10-3	Дуже сильна кислотність	Лимонний сік
4	10-4	Сильна кислотність	Апельсиновий сік
5	10-5	Помірна кислотність
6	10-6	Слабка кислотність	Молоко
7	10-7	Нейтральна	Дистильована вода
8	10-8	Слабка лужність	Морська вода
9	10-9	Помірна лужність	Мильний розчин
10	10-10	Сильна лужність
11	10-11	Дуже сильна лужність

Утворення іонів водню (H⁺) відбувається при розчиненні в ґрунтовій воді вуглекислого газу (CO₂) та утворенні вугільної кислоти. Вуглекислий газ виділяється корінням живих рослин при диханні, а також при розпаді органічних речовин (або органічних добрив).

Іони водню можуть витісняти в ґрунтовий розчин мінеральні катіони. Більш того, іони кальцію, магнію, калію та натрію знаходяться в постійному русі між ґрунтовими частинками, ґрунтовим розчином і корінням рослин. Наповнення кальцію, магнію, калію та натрію відбувається за рахунок розпаду мінеральних ґрунтових частинок та внесення органічних та мінеральних добрив. Високий рівень катіонного обміну характерний для глинистих та органічних ґрунтів, низький – для піщаних. Відповідно, піщані ґрунти частіше бувають кислими, ніж лужними. І навпаки: глинисті ґрунти частіше бувають лужними, ніж кислими.

Застереження

При внесенні великої кількості одного катіону інші можуть бути витіснені в ґрунтовий розчин і вимиті в більш глибокі шари ґрунту. Це може бути при внесенні великої кількості незбалансованого мінерального добрива. Особливо це небезпечно на легких піщаних ґрунтах, тому дози мінеральних добрив там знижують, розбиваючи на кілька внесків.

Від чого залежить кислотність ґрунту?

Загалом, кислі ґрунти характерні для районів, де кількість опадів є достатньо високою. Дощ і сніг підвищують кількість вологи у ґрунті, і концентрація кальцію та магнію у ґрунтовому розчині знижується. Іони кальцію та магнію з частинок ґрунту переходять у ґрунтовий розчин і, зрештою, вимиваються з ґрунту. Їх місце на частках ґрунту займають іони водню (H⁺), ґрунт підкислюється і потрібно повторне внесення вапна.

Але що ж у природних умовах підвищує кислотність ґрунту і робить його більш кислим? У місцях, де кількість опадів перевищує 500 мм/рік, відбуваються значні щорічні втрати кальцію через вимивання. Приблизно така сама кількість кальцію виноситься з ґрунту з високим урожаєм. У випадку лужних і сильнолужних ґрунтів (рН > 8,0) часто виникає питання: Як знизити рівень рН ґрунту? Або як знизити лужність ґрунту? Внесення мінеральних добрив, наприклад сульфату амонію або елементарної сірки, також може підкислювати ґрунт.

Вуглекислий газ, розчинений у ґрунтовій воді, є потужним розчинником сполук кальцію, переводячи, зокрема, нерозчинний карбонат кальцію CaCO₃ в розчинний бікарбонат кальцію Ca(HCO₃)₂. При зростанні активності ґрунтових мікроорганізмів у ґрунт виділяється багато вуглекислого газу, що веде до втрат кальцію через вимивання його із ґрунту у вигляді бікарбонату.

Чому важлива кислотність ґрунту

Надмірно високий (вище 9,0) або низький (нижче 5,0) рівень кислотності ґрунту токсичний для коріння рослин. У межах цих значень pH визначає поведінку окремих поживних речовин, осадження їх або перетворення на недоступні рослинам форми. У кислих ґрунтах залізо, алюміній і марганець знаходяться у формах доступних рослинам, а їх концентрація досягає токсичного рівня. При цьому утруднюється надходження до рослин фосфору, калію, сірки, кальцію, магнію, молібдену.

На кислому ґрунті може спостерігатися загибель рослин без зовнішніх причин (гибель від морозу, розвиток хвороби та шкідників). Навпаки, у лужних ґрунтах залізо, марганець, фосфор, мідь, цинк і бір стають менш доступними рослинам через утворення нерозчинних гідроксидів. Оптимальним вважається pH ~ 6,5 (слабокислий – близький до нейтрального рівня рН), при якому більшість основних поживних речовин будуть доступні рослинам.

Як говорилося вище, pH ~ 6,5 буде сприятливим середовищем для розвитку корисних ґрунтових мікроорганізмів, що збагачують ґрунт азотом. Хоча окремі види рослин пристосувалися до існування в кислому або навпаки в лужному середовищі, проте більшість рослин добре розвиваються при нейтральній або слабокислій реакції ґрунту (pH 6,0-7,0).

Оптимальні значення рН грунту для основних сільськогосподарських культур

Рослина	Оптимальне значення рН	Рослина	Оптимальне значення рН
Овес	5.0-7.7	Картопля	5.0-5.5
Жито озиме	5.5-7.5	Цукровий буряк	7.0-7.5
Пшениця ярова	6.0-7.5	Люцерна	7.0-8.0
Пшениця озима	6.3-7.6	Конюшина	6.0-7.0
Ячмінь	6.8-7.5	Капуста	6.7-7.4
Кукурудза	6.0-7.0	Столовий буряк	6.8-7.5
Просо	5.5-7.5	Томати	6.3-6.7
Гречка	4.7-7.5	Редис	5.5 та вище
Горох	6.0-7.0	Морква	5.5-7.0
Соя	6.5-7.1	Огірок	6.0-7.9
Гірчиця	Близько 7.0	Салат	6.0-7.0
Льон	5.9-6.5
Соняшник	6.0-6.8