Žemės ūkis ir ateities maisto sistemos · Straipsnis

pH, maistinių medžiagų prieinamumas ir dirvožemio tyrimai

Dirvožemio tyrimo rezultatus vertinkite atsižvelgdami į aplinkybes: supraskite pH skalę, kodėl maistinių medžiagų buvimas skiriasi nuo jų prieinamumo ir kodėl prieš naudojant gerinimo medžiagas reikia tinkamai paimti mėginius bei įvertinti konkretaus augalo poreikius.

Pasirengimas ir susiję straipsniai

Bendrieji žinių pagrindai

Susiję straipsniai

Straipsnis padės

pH skirtumą interpretuoti kaip logaritminį vandenilio jonų aktyvumo pokytį, o ne kaip trąšų ar kalkinimo medžiagos normą.
Atskirti bendrą maistinių medžiagų kiekį dirvožemyje, laboratorinio ekstrahavimo rezultatus ir faktinį augalų pasisavinimą.
Prieš priimant dirvožemio valdymo sprendimus patikrinti mėginio tapatybę, metodus, augalo poreikius ir šaknų sąlygas.

Pradėkite nuo klausimo, į kurį gali atsakyti mėginys

Augintojas mato gelstančius lapus ir gauna dirvožemio tyrimo ataskaitą su pH rezultatu bei keliais maistinių medžiagų rodikliais. Kyla pagunda pasirinkti mažiausią skaičių ir pridėti tos maistinės medžiagos. Pirmiausia išsiaiškinkite, iš kur paimtas mėginys, kokie tyrimai atlikti ir ar paveiktos šaknys galėjo pasisavinti jau esančias maistines medžiagas.

Dirvožemio tyrimas apibūdina pateiktą mėginį. Jis padeda priimti valdymo sprendimus, kai mėginys reprezentatyvus, o rezultatų interpretavimas tinka tam dirvožemiui ir augalui. Tyrimas negali apibūdinti kiekvienos lauko vietos, nustatyti visų lapų geltimo priežasčių ar įrodyti, kad trąšos išspręs problemą.

Ataskaitą laikykite kartu su lauko užrašais: nurodykite augalą, jo vystymosi tarpsnį, mėginio paėmimo vietą ir gylį, neseniai naudotas gerinimo medžiagas, laistymą bei simptomus. Ši informacija pavienį rezultatą paverčia įrodymu apie konkrečias auginimo sąlygas.

pH apibūdina vandenilio jonų aktyvumą

Simbolis pH rūgštumą apibūdina pagal vandenilio jonus H+. Formali apibrėžtis yra pH = −log10 a(H+), kur a(H+) yra vandenilio jonų aktyvumas – bedimensis dydis, išreikštas atskaitos būsenos atžvilgiu. Aktyvumas nusako cheminį elgesį tirpale; tai nėra tiesiog vandenilio dalelių skaičius ar visa vandenilio masė dirvožemyje.

Norint suprasti pagrindinį ryšį, logaritmų skaičiuoti nereikia. pH sumažėjus vienu vienetu, vandenilio jonų aktyvumas padidėja dešimt kartų; sumažėjus dviem vienetais – šimtą kartų. Taigi skalė nėra tiesinė. Vieno vieneto skirtumas nereiškia vieno procento pokyčio.

Dirvožemio pH nustatomas pagal konkrečią matavimo procedūrą, dirvožemį sumaišius su skysčiu. Tai naudinga informacija apie tos sistemos rūgštumą. Tačiau vien pH neparodo viso rūgštumo, kurį reikia neutralizuoti norint pakeisti dirvožemį, ir nenurodo, kiek kalkinimo medžiagos naudoti.

Buvimas, prieinamumas ir pasisavinimas yra skirtingi etapai

Maistinis elementas gali būti dirvožemio mineraluose ar organinėje medžiagoje, bet menkai prisidėti prie tiesioginio augalo aprūpinimo. Šaknys pasisavina tinkamas ištirpusias formas. Dirvožemio reakcijos ir biologiniai procesai gali išlaisvinti maistines medžiagas į dirvožemio tirpalą arba sulaikyti jas formose, iš kurių jos sunkiau patenka į augalo aprūpinimo grandinę.

Fosforas iliustruoja šį skirtumą. Dalis fosfatų yra ištirpusi, dalis susijusi su kietąja faze, galinčia papildyti tirpalą, o dalis yra menkai tirpiose formose. Reakcijos su geležimi, aliuminiu ar kalciu veikia šias formas, o pH daro įtaką reakcijoms. Todėl pH didinimas nėra universalus būdas pagerinti kiekvienos maistinės medžiagos prieinamumą.

Laboratorinis maistinės medžiagos ekstrahavimas yra pagal nustatytą procedūrą atliekamas tyrimas: iš mėginio išskiriama ir išmatuojama tam tikra dalis. Jo rezultatas tampa naudingas sprendžiant dėl tręšimo, kai kalibruojamas pagal augalų atsaką tinkamuose dirvožemiuose. Tai nėra tiesioginė visko, ką augalas pasisavins, apskaita. Šaknų būklė, aprūpinimas vandeniu ir poreikio laikas tebėra svarbūs.

Maistinė medžiaga turi pereiti kelis etapus

Viršutinė eilė yra supaprastinta maistinės medžiagos grandinė, o apatinė – įrodymų grandinė. Vien ekstrahavimo rezultatas neįrodo augalų pasisavinimo.

Skaityti schemos paaiškinimą

Kietojoje dirvožemio fazėje esančios maistinės medžiagos gali papildyti jų ištirpusias formas; tuomet šaknys turi jas pasisavinti. Dirvožemio reakcijos, įskaitant pH poveikį, veikia pirmąjį apsikeitimą, o šaknų veikla ir vandens sąlygos – pasisavinimą. Laboratorinis ekstrahavimas pateikia kalibruotą rodiklį, o ne tiesiogiai išmatuoja visą grandinę.

Dalys

Maisto medžiagos kietoje fazėje: Yra lengviau išlaisvinamų ir stipriai sulaikytų formų.
Ištirpusios maisto medžiagos: Aprūpinimą lemia reakcijos, įskaitant pH poveikį.
Augalų pasisavinimas: Priklauso ir nuo šaknų, vandens sąlygų bei augalo poreikio.
Reprezentatyvus mėginys: Nurodyta vieta, gylis ir mėginio paėmimo tvarka.
Apibrėžtas laboratorinis tyrimas: Metodui būdingas rezultatas, o ne visas būsimas pasisavinimas.
Vertinimas konkrečiam augalui: Atsižvelgiama į kalibravimą ir lauko sąlygas priimant sprendimą.

Ryšiai

Maisto medžiagos kietoje fazėje → Ištirpusios maisto medžiagos: dalis išlaisvinama
Ištirpusios maisto medžiagos → Augalų pasisavinimas: pasisavina šaknys
Reprezentatyvus mėginys → Apibrėžtas laboratorinis tyrimas: matuojama taikant
Apibrėžtas laboratorinis tyrimas → Vertinimas konkrečiam augalui: kalibruota reikšmė

Prie skaičiaus išsaugokite tyrimo metodą

Dirvožemio pH gali būti pateiktas jį matuojant vandenyje arba nurodytame druskos, pavyzdžiui, kalcio chlorido, tirpale. Šios procedūros tam pačiam dirvožemiui gali duoti skirtingus rezultatus. Prieš lygindami ataskaitą su augalo auginimo rekomendacijomis ar ankstesniu matavimu, perskaitykite metodo žymą. Rekomendacijų skaitinis intervalas prasmingas tik kartu su matavimo aplinkybėmis.

Nėra universalaus skirtumo, kuris leistų tiksliai perskaičiuoti vieno metodo rezultatą į kito kiekvienam mėginiui. Stebėdami pokyčius išsaugokite laboratorinį metodą, mėginio paėmimo gylį ir laiką, kad procedūros pakeitimą būtų mažiau tikėtina palaikyti dirvožemio pokyčiu.

Toks pat atidumas reikalingas maistinių medžiagų tyrimams. Skirtingi ekstrahavimo metodai gali turėti skirtingą kalibravimą ir interpretavimą. Didesnis kito metodo rezultatas savaime neįrodo, kad dirvožemis pagerėjo. Laboratorijos paklauskite, koks interpretavimas tinka nurodytam metodui ir augalui, kurį ketinate auginti.

Ką išsaugoti skaitant ar lyginant dirvožemio tyrimų ataskaitas
Rezultatas ar įrašas	Išsaugotinos aplinkybės	Šios išvados nedarykite
Dirvožemio pH	Skystis, procedūra ir auginimo rekomendacijose taikytas metodas	Visiems pH rezultatams tinka tas pats tikslinis intervalas
Ekstrahuotos maistinės medžiagos rodiklis	Ekstrahavimo metodas, vienetai ir kalibravimas	Skaičius yra visas kiekis dirvožemyje arba būsimas pasisavinimas
Mėginio žyma	Vieta, gylis, data ir dirvožemio valdymo istorija	Vienas mėginys atspindi visas skirtingas auginimo vietas

Imkite mėginį iš auginimo vietos, kurią norite apibūdinti

Laikykitės laboratorijos nurodymų. Reprezentatyvus jungtinis mėginys sudaromas iš kelių dalinių mėginių, paimtų iš vietos, valdomos kaip vienas vienetas. Reikiamame gylyje paimkite panašius kiekius, juos sumaišykite ir paženklinkite. Mėginio paėmimo gylis ir dalinių mėginių skaičius priklauso nuo tikslo; vienas receptas netinka kiekvienam augalui.

Vietas laikykite atskirai, kai joms reikia skirtingų sprendimų: daržovių lysvės ir šilauogių sodinimo vietos tikslai gali skirtis. Iš neįprastai šlapio ar prastai augančio lopinėlio gali reikėti diagnostinio mėginio, atskiro nuo mėginio, apibūdinančio likusią lauko dalį.

Užrašykite neseniai naudotas kalkinimo medžiagas, trąšas ar kompostą ir su laboratorija aptarkite mėginio paėmimo laiką. Vėlesniems palyginimams išlaikykite tą patį vietos apibrėžimą ir procedūrą. Net tiksliai ištyrus nereprezentatyvų mėginį galima gauti netinkamą rekomendaciją.

Parinkite atsaką šiam augalui ir dirvožemiui

Augalai skiriasi jiems tinkamiausia šaknų aplinka. Šilauogės yra rūgščioms sąlygoms prisitaikiusio augalo pavyzdys; pomidorams tinkamas pH tikslas nebūtinai tinka šilauogėms. Interpretavimą veikia ir dirvožemio tipas. Vietinių auginimo rekomendacijų tikslą laikykite gairėmis nurodytam augalui, dirvožemiui ir metodui, o ne universaliu optimaliu pH 6–7.

Kalkinimo medžiagos gali neutralizuoti dirvožemio rūgštumą, tačiau vien pH rodmuo neleidžia nustatyti reikiamo kiekio. Neutralizuojant tirpalo rūgštumą, kietoji dirvožemio fazė gali išlaisvinti papildomą rūgštumą. Toks pasipriešinimas pokyčiui yra dirvožemio buferinės gebos dalis. Todėl dviem vienodo pH mėginiams gali reikėti skirtingų gerinimo medžiagos kiekių tam pačiam sutartam tikslui pasiekti.

Remkitės laboratorijos kalkinimo poreikio ar buferinės gebos įvertinimu ir vietinėmis auginimo rekomendacijomis. Rekomendacijos taip pat priklauso nuo kalkinimo medžiagos veiksmingumo ir naudojimo būdo. Nėra saugios universalios formulės, kuri norimą pH padidėjimą tiesiogiai paverstų kalkinimo medžiagos mase kiekvienam dirvožemiui. Daugiau gerinimo medžiagos ne visada geriau.

Paaiškinimą patikrinkite pagal augalą ir šaknų zoną

Geltimas yra priežastis tirti, o ne vienareikšmė maistinės medžiagos trūkumo diagnozė. Jo pobūdį ir laiką palyginkite su drėgme, drenažu, temperatūra, šaknų pažeidimais ir dirvožemio tyrimo rezultatais. Pasisavinimas gali sutrikti net tada, kai maistinės medžiagos dirvožemyje yra.

Parinkite valdymo pakeitimą, sprendžiantį įrodymais pagrįstą priežastį, tada jį užrašykite ir iš naujo įvertinkite. Venkite pridėti maistinių medžiagų vien tam, kad kiekvienas laboratorinis rodiklis būtų didesnis. Perteklinės įvestys gali kainuoti pinigus negerindamos augimo, o iš auginimo sistemos prarastos maistinės medžiagos gali sukelti aplinkos problemų. Naudingas dirvožemio tyrimas padeda veiksmą priderinti prie tikrojo augalo poreikio.

Išnagrinėti pavyzdžiai

Palyginkite aktyvumą neskaičiuodami gerinimo medžiagos normos

Tarkime, du hipotetiniai palyginami tirpalų matavimai duoda pH 5 ir pH 7. Kaip skiriasi jų vandenilio jonų aktyvumai ir ką tai pasako apie kalkinimą?

Naudokite a(H+) = 10^(−pH). pH 5 ir pH 7 atitinkantys aktyvumai yra 10^(−5) ir 10^(−7), išreikšti atskaitos būsenos atžvilgiu.
Pirmąjį padalykite iš antrojo: 10^(−5)/10^(−7) = 10^2 = 100. pH 5 matavimas atitinka šimtą kartų didesnį vandenilio jonų aktyvumą.
Santykis apibūdina aktyvumą nurodytomis sąlygomis, o ne kietojoje dirvožemio fazėje sukauptą ar iš jos išlaisvinamą rūgštumą.
Kalkinimo normos negalima nustatyti be augalo ir dirvožemio aplinkybių, tinkamo kalkinimo poreikio įvertinimo ir gerinimo medžiagos specifikacijos.

Aktyvumų santykis yra 100. Tai nereiškia, kad reikia šimtą kartų daugiau kalkinimo medžiagos ar kad pH 7 mėginys yra derlingesnis.

Perskaitykite du maistinės medžiagos rezultatus nesukurdami tariamos tendencijos

Išgalvotose ataskaitose fosforas pernai nurodytas kaip 12 mg/kg, taikant metodą A, o šiemet – 18 mg/kg, taikant metodą B. Ar galite daryti išvadą, kad augalams prieinamo fosforo padaugėjo 50%?

Skaitinis padidėjimas tarp dviejų pateiktų reikšmių yra (18 − 12)/12 = 0.5, arba 50%.
Ekstrahavimo metodai skiriasi. Jų skaičiai gali apibūdinti skirtingas ekstrahuotas dalis ir būti kalibruoti skirtingai, nors vienetai sutampa.
Patikrinkite, ar sutampa mėginio paėmimo vieta ir gylis. Laboratorijos paklauskite apie patvirtintą palyginimo būdą arba pakartokite tyrimą taikydami tą patį metodą.

Šių skaičių padidėjimas 50% nėra patvirtintas įrodymas, kad prieinamumas augalams ar pasisavinimas padidėjo 50%. Palyginimą turi pagrįsti metodai ir mėginio paėmimo aplinkybės.

Pasitikrinkite supratimą

Dviejų dirvožemių pH vienodas ir abiem nustatytas tas pats konkrečiam augalui skirtas tikslas. Ar jiems būtinai reikia vienodos kalkinimo normos?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne; jų buferinė geba ir kalkinimo poreikis gali skirtis.
pH apibūdina aktyvumą matuojamoje sistemoje. Kietoji dirvožemio fazė gali sukaupti ar išlaisvinti skirtingus rūgštumo kiekius. Norma taip pat priklauso nuo kalkinimo medžiagos ir naudojimo aplinkybių.
pH tyrimas vandenyje ir pH tyrimas kalcio chlorido tirpale duoda skirtingas reikšmes. Ar vien tai įrodo, kad dirvožemis pasikeitė tarp mėginių paėmimo datų?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne; pakeistas metodas yra kitas galimas paaiškinimas.
Išsaugokite metodus ir mėginio paėmimo informaciją. Lyginant skaičius be jų procedūrų, matavimo skirtumą galima supainioti su dirvožemio pokyčio tendencija.
Lapai geltoni, šaknys nuolat šlapioje zonoje, o pH rezultatas patenka į auginimo rekomendacijų intervalą tam pačiam metodui. Ar daugiau trąšų yra vienintelis pagrįstas tolesnis žingsnis?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne; ištirkite šaknų sąlygas ir kitas galimas priežastis.
Tinkamas pH negarantuoja veikiančių šaknų, pakankamo deguonies kiekio ar tinkamo pasisavinimo. Lapų spalva ir vieno tyrimo rezultatas nenustato vienos priežasties.

Svarbiausios mintys

pH skirtumas apibūdina logaritminį aktyvumo skirtumą, o ne gerinimo medžiagos normą.
Maistinių medžiagų buvimas, laboratorinis ekstrahavimas, prieinamumas ir augalų pasisavinimas yra skirtingi dalykai.
Reprezentatyvūs mėginiai ir sutampantys metodai suteikia palyginimams prasmę.
Prieš keisdami valdymą kartu įvertinkite augalo, dirvožemio, buferinės gebos ir šaknų zonos įrodymus.

Šaltiniai

Šaltiniai, kuriais grindžiami straipsnio paaiškinimai ir pavyzdžiai.