Το φυτό, με τη σειρά του, μπορεί επίσης να επηρεάσει το pH του εδάφους στην περιοχή κοντά στις ρίζες, όπως θα συζητήσουμε αργότερα σε αυτό το άρθρο.

«Η ενεργός οξύτητα ή pH είναι ένας εύχρηστος τρόπος έκφρασης της συγκέντρωσης των ιόντων υδρογόνου ή πιο σωστά των κατιόντων υδροξωνίου (H3O⁺) σε ένα υδατικό διάλυμα.»

Για να κατανοήσουμε καλύτερα την επίδραση του pH στις αποδόσεις των καλλιεργειών, πρέπει πρώτα να ορίσουμε το pH.

Η κλίμακα pH, η τυπική μέτρηση της οξύτητας, αναπτύχθηκε από τον επικεφαλής του Χημικού Τμήματος του Εργαστηρίου Carlsberg το 1909. Βασικά σημαίνει «την ισχύ του υδρογόνου», επειδή η κλίμακα παρέχει μια απλή και καθολική μέτρηση της ποσότητας ιόντων υδρογόνου που υπάρχουν σε ένα διάλυμα.

Αυτά τα ιόντα επηρεάζουν την οξύτητά του και πώς το διάλυμα θα αντιδράσει χημικά. Το pH ορίζεται ως ο αρνητικός λογάριθμος της συγκέντρωσης ιόντων υδρογόνου. Είναι αποτέλεσμα της παρουσίας ανιόντων (αρνητικά φορτισμένων θρεπτικών συστατικών) και κατιόντων (θετικά φορτισμένα θρεπτικά συστατικά).

Η κλίμακα pH κυμαίνεται από 0 (οξύ) έως 14 (αλκαλικό) με pH 7 ως το ουδέτερο σημείο.

Το φυτό μπορεί να επηρεάσει τη ζωή του εδάφους στη ριζόσφαιρά του

Η ριζόσφαιρα είναι η στενή περιοχή του εδάφους που επηρεάζεται άμεσα από τις εκκρίσεις των ριζών και τους συναφείς μικροοργανισμούς εδάφους. Τα φυτά ανταποκρίνονται στην ανεπάρκεια των θρεπτικών συστατικών μεταβάλλοντας τη μορφολογία των ριζών τους, προσελκύοντας έτσι τη βοήθεια μικροοργανισμών και μεταβάλλοντας το χημικό περιβάλλον της ριζόσφαιρας.

Τα συστατικά στα ριζικά εκκρίματα βοηθούν τα φυτά να έχουν πρόσβαση στα θρεπτικά συστατικά με οξίνιση ή αλλαγή των συνθηκών οξειδοαναγωγής εντός της ριζόσφαιρας ή με απευθείας χηλικοποίηση των θρεπτικών ουσιών.

Τα εξιδρώματα μπορούν να απελευθερώσουν θρεπτικά συστατικά μέσω της διάλυσης αδιάλυτων ορυκτών φάσεων ή της εκρόφησης από αργιλώδη άλατα ή οργανική ύλη, με τα οποία απελευθερώνονται στο έδαφος σε διάλυμα και στη συνέχεια μπορούν να απορροφηθούν από το φυτό.

Κατά την παρασκευή ενός θρεπτικού διαλύματος, ο καλλιεργητής εξασφαλίζει ότι το pH του νερού είναι εντός συγκεκριμένου εύρους. Αυτή η περιοχή θα είναι κατά προτίμηση εκείνη στην οποία είναι διαθέσιμα τα περισσότερα θρεπτικά στοιχεία στο φυτό, το οποίο ρΗ είναι 5,2-6,2. Εάν είναι απαραίτητο, το pΗ του διαλύματος λιπάσματος μπορεί απλά να ρυθμιστεί προσθέτοντας ένα οξύ για να μειώσει το pΗ ή μια βάση για να το αυξήσει. Αλλά στη ριζόσφαιρα, στο άμεσο περιβάλλον των ζωντανών ριζών, τα πράγματα γίνονται πολύ διαφορετικά. Οι ρίζες εκκρίνουν πολλές ουσίες που αλλάζουν το pH στο υπόστρωμα.

Το pΗ στη ριζόσφαιρα μπορεί να είναι πολύ διαφορετικό από το pΗ το οποίο μετριέται στο θρεπτικό διάλυμα. Η κύρια αιτία είναι ότι το φυτό πρέπει να παραμείνει «ουδέτερο». Όταν διαλύονται στο νερό, όλα τα θρεπτικά συστατικά, αυτά είναι παρόντα ως ιόντα. Αυτά τα ιόντα έχουν πάντα θετικό ή αρνητικό φορτίο.

Τα θετικά φορτισμένα ιόντα, όπως το Κ⁺, ονομάζονται κατιόντα.

Τα αρνητικά φορτισμένα ιόντα, όπως το ΝΟ^3-, ονομάζονται ανιόντα.

Μερικά θρεπτικά συστατικά μπορεί να υπάρχουν σε πολλαπλές μορφές. Για παράδειγμα φωσφορικά άλατα, τα οποία μπορεί να εμφανιστούν ως PO₄^3-, HPO₄^2- και H₂PO^4-. Ωστόσο, μόνο αυτή η τελευταία μορφή μπορεί να ληφθεί από τις ρίζες.

Η επιφάνεια της ρίζας είναι αρνητικά φορτισμένη. Σε αυτή την κατάσταση, τα αρνητικά φορτισμένα ιόντα όπως το H₂PO^4- θα απωθούνται από την επιφάνεια της ρίζας σαν δύο μαγνήτες που έχουν τον ίδιο πόλο. Τα φυτά έχουν αναπτύξει διάφορους τρόπους διευκόλυνσης της πρόσληψης ανιόντων. Για κάθε ανιόν που το φυτό προσλαμβάνει, εκκρίνει ένα ανιόν όπως υδροξείδιο (ΟΗ^-) ή όξινο ανθρακικό ιόν (HCO^3-). Ομοίως, για κάθε κατιόν που προσλαμβάνει, το φυτό εκκρίνει ένα κατιόν ως Η⁺.

Με αυτόν τον τρόπο, το φορτίο του φυτού παραμένει σε ισορροπία.

Ωστόσο, μια παρενέργεια αυτού είναι ότι τα εκκρινόμενα ιόντα επηρεάζουν το ρΗ της ριζόσφαιρας στο υπόστρωμα. Με την αποβολή ενός κατιόντος, το pΗ κοντά στις ρίζες μειώνεται (καθίσταται περισσότερο οξύ). Η απέκκριση ανιόντων θα αυξήσει το pΗ κοντά στις ρίζες (γίνεται πιο αλκαλικό).

Είναι γνωστό ότι τα αζωτούχα λιπάσματα επηρεάζουν το pΗ κοντά στις ρίζες.

Αυτό το γεγονός είναι σημαντικό επειδή το φυτό προσλαμβάνει τόση ποσότητα αζώτου ώστε το αποτέλεσμα μπορεί τελικά να είναι σημαντικό. Αλλά αυτό το φαινόμενο συμβαίνει με κάθε θρεπτικό συστατικό ή λίπασμα.

Ως καλλιεργητής, μπορείτε να προσθέσετε άζωτο σε διάφορες μορφές. Το αμμώνιο (NH4⁺) έχει όξινο αποτέλεσμα στο έδαφος. Το νιτρικό άλας (ΝΟ^3-) έχει αλκαλικό αποτέλεσμα. Κάποιος μπορεί εύκολα να υποθέσει ότι η απάντηση σε αυτό είναι να προσθέτει κανείς νιτρικό αμμώνιο (NH₄NO₃).

Τα πράγματα όμως σίγουρα δεν είναι τόσο απλά…

Το αμμώνιο θα απορροφηθεί πολύ πιο γρήγορα από το φυτό εν σύγκρισει με τα νιτρικά άλατα και τελικά το αποτέλεσμα θα είναι η όξυνση του εδάφους. Όλες αυτές οι αντιδράσεις πρέπει να ληφθούν υπόψη επειδή κάθε θρεπτική ουσία έχει τη δική της βέλτιστη περιοχή pH στο χώμα σε σχέση με τη διαθεσιμότητα της προς τα φυτών. Για ορισμένα στοιχεία, αυτό είναι ένα στενό φάσμα pH και απλά η μέτρηση του pH στο θρεπτικό διάλυμα δεν θα σας πει τι συμβαίνει πραγματικά στη ριζόσφαιρα.

Εξιδρώματα

Στο παρελθόν, κατέστη σαφές ότι οι ρίζες εκκρίνουν πολλές ουσίες για να επηρεάσουν την ύπαρξη των διαφόρων μικροοργανισμών ακριβώς γύρω από την επιφάνεια των ριζών. Οι ουσίες αυτές είναι γνωστές ως «εξιδρώματα».

Τα κύρια εξιδρώματα είναι τα σάκχαρα και τα οργανικά οξέα.

Οξέα όπως το κιτρικό οξύ, το οξαλικό οξύ και το μηλικό οξύ υπάρχουν σε μεγάλο βαθμό στην κυτταρική υγρασία των ριζών. Αυτά τα στοιχεία μπορούν επίσης να επηρεάσουν το pH στο έδαφος, αλλά το πόσο ισχυρή είναι αυτή η επίδραση θα ποικίλει από φυτό σε φυτό.

Αν τα οξέα εκκριθούν από τις ρίζες, αυτά διαλύονται ως ανιόντα και θα κάνουν το έδαφος κοντά στη ρίζα πιο αλκαλικό, όπως και άλλα ανιόντα. Συνήθως αυτά τα εξιδρώματα θα έχουν μικρή επίδραση στο pΗ σε σύγκριση με την ισχυρή επίδραση της απέκκρισης Η^+.

Αυτό που είναι αξιοσημείωτο, ωστόσο, είναι ότι κάθε κομμάτι του ριζικού συστήματος δεν δρα με τον ίδιο τρόπο. Στην άκρη της ρίζας, εκκρίνονται περισσότεροι Η⁺, ενώ λίγο πιο κάτω από τη ρίζα, απελευθερώνονται περισσότερα ανιόντα.

Αυτό πιθανότατα συνδέεται με τις διαφορές στην πρόσληψη της ποσότητας των λιπασμάτων.

Τα επίπεδα του pH επηρεάζουν τη διαθεσιμότητα των θρεπτικών ουσιών και την ανάπτυξη των φυτών

Το επίπεδο του pH επηρεάζει τη διαθεσιμότητα των θρεπτικών συστατικών και, συνεπώς, έμμεσα, επηρεάζει την ανάπτυξη των φυτών.

Το pΗ μπορεί επίσης να επηρεάσει την απορρόφηση των θρεπτικών συστατικών από τις ρίζες των φυτών. Δεν επηρεάζονται όλα τα θρεπτικά συστατικά εξίσου, αλλά τα περισσότερα θρεπτικά συστατικά είναι διαθέσιμα για τα φυτά με pH από 5,2 έως 6,2.

Πριν από την απορρόφηση μιας θρεπτικής ουσίας από το φυτό, αυτή θα πρέπει να διαλύεται στο διάλυμα του εδάφους. Τα περισσότερα μέταλλα και θρεπτικά συστατικά είναι πιο διαλυτά και επομένως είναι διαθέσιμα σε ελαφρώς όξινα εδάφη παρά σε ουδέτερα ελαφρώς αλκαλικά εδάφη.

Σε ουδέτερα έως ελαφρώς αλκαλικά εδάφη ορισμένα στοιχεία μπορούν να γίνουν «αδρανοποιημένα» και δεν θα είναι πλέον διαθέσιμα για το φυτό. Αυτά τα στοιχεία περιλαμβάνουν σίδηρο, μαγγάνιο, χαλκό, ψευδάργυρο και βόριο.

Σε πολύ όξινα εδάφη, από την άλλη πλευρά, η διαλυτότητα του φωσφόρου, η διαλυτότητα του ασβεστίου και του μαγνησίου, μειώνονται. Ο φωσφόρος δεν είναι ποτέ εύκολα διαλυτός στο έδαφος, αλλά είναι περισσότερο διαθέσιμος στο έδαφος με pΗ περίπου 6,5. Αυτή η τιμή ποικίλλει μεταξύ των διαφορετικών υποστρωμάτων.

Τα όξινα εδάφη (pH 4,0-5,0) μπορούν να έχουν υψηλές συγκεντρώσεις διαλυτού αλουμινίου, μαγγανίου και σιδήρου, οι οποίες μπορεί να είναι τοξικές για την ανάπτυξη ορισμένων φυτών.

Τα θρεπτικά συστατικά για την υγιή ανάπτυξη των φυτών χωρίζονται σε διάφορες κατηγορίες:

► Τα μακροστοιχεία (στοιχεία που χρειάζονται σε μεγαλύτερες ποσότητες), τα οποία υποδιαιρούνται σε πρωτογενή και δευτερογενή θρεπτικά συστατικά και

► τα μικροθρεπτικά συστατικά ή ιχνοστοιχεία (στοιχεία που απαιτούνται σε πολύ μικρές ποσότητες).

Τα περισσότερα δευτερεύοντα θρεπτικά συστατικά και ελλείψεις μικρο-θρεπτικών ουσιών μπορούν να διορθωθούν εύκολα διατηρώντας το μέσο γύρω από τη βέλτιστη περιοχή pH. Οι χαμηλές τιμές ρΗ (3-5) σε συνδυασμό με υψηλή θερμοκρασία (πάνω από 26 °C) μπορούν επίσης να επηρεάσουν την ανάπτυξη ορισμένων μυκητολογικών ασθενειών.

Σε άκρως όξινα εδάφη μπορεί να παρεμποδιστεί η δραστηριότητα των βακτηριδίων που διασπούν την οργανική ύλη του εδάφους. Αυτό εμποδίζει τη διάσπαση της οργανικής ύλης, με αποτέλεσμα τη συσσώρευση οργανικής ύλης και τη μη απελευθέρωση θρεπτικών ουσιών στο έδαφος, ιδιαίτερα το άζωτο, το οποίο είναι κλειδωμένο μέσα στην οργανική ύλη.

Ως αποτέλεσμα, η ανάπτυξη των φυτών μπορεί να επηρεαστεί αρνητικά. Στα οργανικά υποστρώματα του εδάφους, υπάρχουν ωφέλιμοι μύκητες που ονομάζονται μυκόρριζες. Αυτοί οι μικροοργανισμοί προτιμούν ένα ελαφρώς όξινο περιβάλλον για τη βέλτιστη ανάπτυξή τους.

Η αλκαλικότητα του νερού είναι επίσης ένας σημαντικός παράγοντας. Εάν η αλκαλικότητα του νερού είναι πάνω από 200-250ppm CaCO₃, τότε πρέπει να προστεθεί οξύ για να ελαχιστοποιηθεί η επίδραση στο pH του μέσου ανάπτυξης. 

Πώς και γιατί το pH συχνά επηρεάζει τα υδροπονικά συστήματα;

Η πρόσληψη ανιόντων (αρνητικά φορτισμένων θρεπτικών ουσιών) και κατιόντων (θετικά φορτισμένα θρεπτικά συστατικά) από τα φυτά μπορεί να προκαλέσει σημαντικές μεταβολές στο ρΗ του αναπτυσσόμενου φυτού. Αν απορροφηθούν περισσότερα κατιόντα σε σχέση με τα ανιόντα, το pH θα μειωθεί. Εάν περισσότερα ανιόντα απορροφηθούν από τα κατιόντα, αυτό οδηγεί σε αύξηση του pH.

Δεδομένου ότι το άζωτο (ένα στοιχείο που απαιτείται σε μεγάλες ποσότητες για την ανάπτυξη ενός υγιούς φυτού) μπορεί να παρέχεται είτε ως κατιόν (αμμώνιο - NH4⁺) είτε ως ανιόν (νιτρικό - ΝΟ3^-), η αναλογία αυτών των δύο μορφών αζώτου στο θρεπτικό διάλυμα μπορεί να έχει σημαντική επίδραση τόσο στην ταχύτητα όσο και στην κατεύθυνση της αλλαγής του pH με την πάροδο του χρόνου. Μεταβολές στο ρΗ μπορεί να εμφανιστούν εκπληκτικά γρήγορα. Οι περισσότερες ποικιλίες λαχανικών αναπτύσσονται καλύτερα σε θρεπτικό διάλυμα με pH μεταξύ 5,2 και 6,2 και σε θερμοκρασία μεταξύ 20 °C και 22 °C.

Όταν δεν υπάρχει διαθέσιμο φως (συννεφιασμένες ημέρες ή εσωτερικοί χώροι καλλιέργειας), τα φυτά απορροφούν περισσότερο κάλιο και φωσφόρο από το θρεπτικό διάλυμα, αυξάνοντας την οξύτητα (το pH θα πέσει). Σε χαμηλά επίπεδα φωτός ο ρυθμός διαπνοής είναι επίσης χαμηλότερος, γεγονός που με τη σειρά του μειώνει την πρόσληψη ασβεστίου. Σε συνδυασμό με χαμηλό pH στο υπόστρωμα, μπορεί να εμφανιστούν συμπτώματα ανεπάρκειας ασβεστίου. Όταν υπάρχει έντονο φως (σε ξεκάθαρες ηλιόλουστες μέρες), τα φυτά θα πάρουν περισσότερο άζωτο από το θρεπτικό διάλυμα. Ως αποτέλεσμα, η οξύτητα μειώνεται (το pH αυξάνεται).

Τι συμβαίνει εάν το ρΗ είναι πολύ υψηλό ή χαμηλό και πώς αναγνωρίζονται τα συμπτώματα

Τα πρώτα συμπτώματα μιας ανεπάρκειας θρεπτικών συστατικών θα εμφανιστούν στα φύλλα. Μια ανεπάρκεια σιδήρου (Fe), για παράδειγμα, μπορεί να συμβεί πολύ γρήγορα.

Σε τιμές pΗ 7 ή παραπάνω, λιγότερο από το 50% του Fe θα είναι διαθέσιμο στα φυτά. Σε τιμές pH 8,0, μόνο μια μικρή ποσότητα Fe αφήνεται σε διάλυμα εξαιτίας της καθίζησης με υδροξείδιο του σιδήρου (Fe (OH) ^3- η οποία τελικά μετατρέπεται σε σκουριά). Η χλωρίωση είναι το κιτρίνισμα ή η λεύκανση του πράσινου φυτικού ιστού λόγω της απώλειας της χλωροφύλλης. Η νέκρωση είναι ο θάνατος φυτικού ιστού και παρουσιάζει ως αποχρωματισμό σε σκούρο καφέ, π.χ. σε ένα τμήμα του φύλλου.

Το σημείο στο φυτό όπου εμφανίζονται τα συμπτώματα (παλαιά έναντι νέων φύλλων) θα εξαρτηθεί από την κινητικότητα του στοιχείου στο φυτό.

Στοιχεία με πολύ χαμηλή κινητικότητα είναι το βόριο, το ασβέστιο, ο χαλκός, ο σίδηρος, το μαγγάνιο, το μολυβδαίνιο και ο ψευδάργυρος. Οι ανεπάρκειες αυτών των στοιχείων θα παρατηρηθούν πρώτα στα νεότερα φύλλα. Αυτά τα στοιχεία μεταφέρονται μέσω του φυτικού χυμού στα νεαρά φύλλα.

Πιο κινητά στοιχεία είναι το άζωτο, το κάλιο και το μαγνήσιο. Τα συμπτώματα ανεπάρκειας αυτών των στοιχείων παρατηρούνται στα παλαιότερα φύλλα των φυτών επειδή τα στοιχεία μεταφέρονται από τα παλαιότερα φύλλα στα νεότερα φύλλα, τα οποία χρειάζονται περισσότερα θρεπτικά συστατικά για να αναπτυχθούν.