Вплив реакції ґрунтового розчину на урожайність сільськогосподарських культур

Хімічні та фізичні процеси у ґрунті, а отже, і умови живлення рослин значною мірою залежать від реакції ґрунтового розчину, яка визначається співвідношенням у ньому іонів Н+ та ОН–. Якщо концентрація їх однакова, то реакція ґрунтового розчину буде нейтральною, у разі переважання катіонів H+ – реакція кисла, а аніонів ОН– – лужна.

Нейтральною прийнято вважати реакцію, при якій концентрація іонів Н+ та ОН- у дистильованій воді буде дорівнювати 1·10-7. Добуток концентрацій цих іонів для води є величиною постійною 1·10-14. Для зручності реакцію середовища виражають у вигляді від’ємного логарифма концентрації (точніше активності) іонів водню і позначають символом рН. Таким чином, рН 7 відповідає нейтральній реакції, рН нижче 7 – кислій і рН вище 7 – лужній.

Рослини висувають різні вимоги до реакції ґрунтового розчину. Для більшості з них оптимум рН середовища знаходиться близько 7,0, проте нормальний їх розвиток можливий у досить широкому діапазоні: від 4,5-5,0 до 6,5-7,5 рН (табл. 28; Авдонін Н.С., 1982).

Таблиця 28. Оптимальні значення реакції ґрунтового розчину для сільськогосподарських культур Оптимальний Оптимальний Культура Культура інтервал рН інтервал рН

 Жито 5,5-7,5 Квасоля 6,4-7,1 Овес 5,0-7,7 Боби 5,0-7,0 Пшениця 6,0-7,5 Вика 6,0-6,8 Ячмінь 6,8-7,5 Люпин 4,0-6,0 Кукурудза 6,0-7,0 Сочевиця 5,5-7,2 Сорго 7,0-7,5 Картопля 5,0-5,7 Просо 5,5-7,5 Турнепс 6,0-6,5 Рис 4,0-7,5 Буряк кормовий 6,2-7,5 Гречка 4,7-7,5 Буряк цукровий 7,0-7,5 Соя 6,5-7,1 Морква 5,5-7,0 Горох 6,0-7,0 Бруква 4,8-5,5 Серадела 5,4-6,5 Соняшник 6,0-6,8 Редис 5,5-7,3 Льон 6,0-6,5 Коноплі 7,0-7,5 Кенаф 6,0-7,3 Бавовник 5,5-7,3 Мак 6,8-7,2 Цикорій 6,8-6,5 Капуста 6,0-7,4 Помідори 6,3-6,7 Огірки 6,4-7,0 Салат 6,0-6,5 Цибуля 6,4-7,9 Люцерна 7,0-8,0 Чай 4,5-6,0 Конюшина 6,0-7,0 Тимофіївка 5,0-6,5 Костриця 7,0-7,5 Лисохвіст 5,3-6,0

Реакція ґрунтового розчину чинить на рослину пряму і непряму дію. Пряма дія полягає у порушенні колоїдно-хімічних властивостей протоплазми рослинних клітин, несприятливій зміні концентрації органічних кислот у клітинному соку, порушенні білкового обміну та гальмуванні синтезу білка, зміні адсорбції та поглинання рослинами іонів.

Непрямий вплив реакції ґрунтового розчину виражається впливом не на саму рослину, а на умови, від яких залежить її нормальний стан. Серед цих умов, у першу чергу, слід відзначити вплив рН на життєдіяльність ґрунтової мікрофлори і властивості ґрунту, а також характер надходження аніонів і катіонів у рослини (рис. 51; Полєвой В.В., 1989).

Підкислення ґрунту різко знижує фіксацію атмосферного азоту вільноживучими ґрунтовими мікроорганізмами та бульбочковими бактеріями бобових рослин. При низьких значеннях рН інгібується процес азотфіксації

Рис. 51. Вплив рН на доступність мінеральних елементів для рослин вільноживучими ґрунтовими мікроорганізмами та бульбочковими бактеріями, що знижує забезпеченість рослин азотом. Реакція ґрунтового розчину має важливе значення і при поглинанні рослинами фосфору, тому що при поступовому олужненні середовища у ґрунті починають переважати не одновалентні фосфати (Н2РО4–), а слабкорозчинні двовалентні (НРО42–) і, нарешті, практично нерозчинні тривалентні (РО43–). Одна з причин пригнічувальної дії кислотності на рослини – утруднення кальцієвого живлення. Водневі іони не тільки затримують надходження кальцію у рослину, але й витісняють із неї вже поглинутий. Витіснення іонів кальцію іонами водню відбувається через вищу енергію поглинання останнього адсорбуючою поверхнею кореневої системи. Підкислення ґрунтового розчину знижує доступність рослинам молібдену і підвищує доступність бору. На кислих ґрунтах розчинних форм заліза більш ніж достатньо, а на карбонатних – його часто не вистачає, внаслідок чого у рослин з’являється хлороз листя. Аналогічне явище спостерігається і з марганцем. На ґрунтах з нейтральною та лужною реакцією він знаходиться в окисленій формі і слабо доступний рослинам. На кислих ґрунтах, навпаки, рухомі форми марганцю знаходяться в надлишку і шкодять рослинам. При кислій реакції погіршується живлення рослин калієм, магнієм, сіркою, кобальтом, міддю та цинком.

Азотне живлення рослин однаково погіршується як при підкисленні, так і при олужненні ґрунту. Особливо тісно з реакцією ґрунтового розчину пов’язана забезпеченість ґрунтів рухомими формами алюмінію. Чим кисліший ґрунт, тим більше в ньому рухомих форм алюмінію, які самі можуть діяти на рослину токсично, отруюючи її, оскільки інтенсивно надходять у рослину при кислій рН. Крім того, завдяки гідролітичному розпаду алюміній може слугувати джерелом вільних кислот у ґрунті:

AlCl3 + 3H2 3 + 3HCl

Рослини — це не пасивні споживачі поживних речовин. Вони здатні самостійно регулювати реакцію ґрунтового розчину в прикореневій зоні, підлаштовуючи середовище під свої потреби. Хоча початковий pH ґрунту впливає на швидкість поглинання елементів (кисле середовище прискорює надходження аніонів, а лужне — катіонів), цей ефект виражений слабо. Набагато важливіше те, як самі культури та внесені добрива змінюють кислотність ризосфери в процесі вегетації.

Фізіологічна кислотність добрив і робота коренів

Більшість мінеральних солей в упаковці хімічно нейтральні, але в ґрунті вони поводяться інакше. Рослини поглинають катіони й аніони нерівномірно, що призводить до швидкого зсуву pH ґрунтового розчину. Знаючи цю властивість, агроном може точково управляти живленням рослин на полі або в теплиці, уникаючи небажаного закислення чи підлуговування.

Окрім засвоєння мінеральних солей, коренева система безпосередньо впливає на прикореневу зону за допомогою власних виділень. Рослини використовують цей механізм, щоб перевести важкодоступні поживні речовини у засвоювану форму. У цьому процесі активно беруть участь не тільки самі корені, а й мікроорганізми, що мешкають у ризосфері.

Зміна кислотності ґрунту коренями відбувається трьома шляхами:

• Виділення аніонів HCO₃⁻. Вони утворюються при диханні коренів, врівноважують поглинуті аніони (зокрема, нітрати NO₃⁻) і підвищують рухливість ґрунтового фосфору.
• Активний транспорт іонів водню H⁺. Корені виділяють їх у навколишнє середовище в процесі життєдіяльності.
• Виділення органічних сполук. Це можуть бути як самі органічні кислоти, так і речовини, що переробляються мікрофлорою ризосфери з продукуванням масляної, молочної та інших кислот, які підкислюють середовище.