pH acidity: what it does to your plants

pH酸度对植物的影响

本文将着眼于pH值和酸度,以及它对植物和生长环境的影响。首先,我们来看看酸度和pH值到底是什么。

什么是酸度?

酸度对地球上的生命至关重要,它往往决定着许多物质的特性、质量、可吸收度以及溶解度。这也是酶的作用原理,酶在生物体内几乎参与到所有的生理过程,但只能在合适的酸度下才能作用[1]。血液酸度哪怕出现微小的波动也是致命的。

什么是pH?

pH值(pondus Hydrogenii)指的是溶液的酸度或碱度[2]。pH值通常在0到14之间,在0到7之间的溶液为酸性,在7到14之间的则为碱性。醋和可乐的pH值小于3,苏打和肥皂的pH值均高于8。pH值为7是中性。纯水在室温下的pH值为7,自来水的pH值一般略高,因为含有钙。

许多自然环境,例如我们的皮肤、植物基质以及营养介质都是弱酸性的,pH值在5到6.5之间。如果我们观察一下人们喜欢的物质,就会发现它们通常是酸性或者中性物质,例如水。植物也喜欢轻度酸性的物质。5.5左右的pH值在自然界中经常出现,因此一些植物学家认为这个pH值才是"中性"。

酸度为什么如此重要?

酸度对一些营养元素的吸收和溶解有很大的影响(见图1)。

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图1

此外,酸度对土壤结构、有机物分解以及微生物的生命活动也有很大的影响。pH值还会影响植物生长基质中营养元素、重金属、杀虫剂和其他微生物从土壤中流失的方式。

pH值过高或者过低对植物都有害,因此保持合理的pH值十分重要。如何才能知道pH值是否合适呢?通过经验来判断!我们列出了一些可能会观察到的现象来为你提供帮助:

pH值过低(基质过酸)的症状:

  • 大多数营养物质易于溶解,导致锰、铝以及铁元素过量;
  • 过度冲洗导致磷、钾、镁和钼等元素缺乏;
  • 造成镁缺乏,尤其是在低温基质中;
  • 土壤普遍较为贫瘠;
  • 土壤生命受到抑制

pH值过高(基质过碱)的症状:

  • 大多数营养元素不易溶解,导致钙、铁和磷酸盐化合物沉积;
  • 减少了植物对锰、磷酸盐和铁的吸收,尤其会减少铜、锌和硼的吸收,造成营养元素缺乏,尤其是在潮湿寒冷的生长基质中;
  • 在沙质土壤中,如果pH值过高,有机物的分解会显著增加。

pH值由什么决定?

缓冲能力是决定溶液或者基质pH值最为重要的因素之一。这里的缓冲能力,指的是基质或溶液中存在一种能够持续恢复原有酸碱性的平衡。例如,如果在1升pH值为7的自来水中加入一滴酸,那么它对水的酸度几乎没有影响。但是如果在1升去矿物质水(电池水)中滴入一滴酸,那么pH值会立刻急剧下降。这是因为自来水中含有碳酸氢盐,而电池水中不含。碳酸氢盐是水保持pH值在5.5到7.5之间最重要的缓冲物质[4]。

articles-phacidity_text_2碳酸氢盐在溶液中与酸结合,将二氧化碳释放到大气中。这就是酸被中和的方式。只有仍有碳酸氢盐存在,酸度就不会发生太大的变化。

当pH值为5.3时,所有的碳酸氢盐都消耗完了,溶液中不再有多余的缓冲物质。此时pH值是不稳定的,如果这时加入酸,那么pH值会立刻发生变化(见图2)。因此,可以根据碳酸氢盐的含量来计算出肥料溶液达到理想酸度所需的酸量。自来水中的碳酸氢盐含量通常由自来水公司以毫克/升标示出[5]。

基质的缓冲能力和酸度取决于其组成物质和新鲜程度。有机质、钙和碳酸氢盐的存在通常决定了pH值的大小。陶土中通常含有碳酸钙,pH值较高,不易发生变化,而泥炭和沙土则呈酸性[6]。

植物本身对基质的酸度也有很大的影响。作物不同的生长发育阶段,可利用的养分、根系温度和光照强度的不同,会导致根系分泌酸性或碱性物质。这就是为什么根系环境的pH值会不断波动。不同生长阶段复杂的养分平衡会使根系环境的pH值保持在可接受的范围内。

微生物、二氧化碳水平和藻类的生长也会对根系环境和肥料缸中的酸度造成影响。

测量pH值

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要测量pH值十分简单,只需一个pH值指示器,例如石蕊试纸或者pH测试装置。这些设备相对便宜,但并不总是准确的。有时会偏离1到2个pH单位。一般来说,所有的pH测量计价格都相对昂贵,其准确度取决于测量计的类型以及定期校准的校准液。

取样

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植物灌溉用水的pH值至关重要,根系周围酸度的测定也是必不可少的。因此,在测量pH值时,首先必须以正确的方式获取样本,以得到准确的测量结果,样本能够在一定时间内代表代表根系环境的酸度。

在循环栽培系统中取样和测量pH值十分简单,只需测量循环流动的溶液即可。

在无循环的基质栽培系统中,营养溶液会从基质(岩棉、农用泡沫等)的多处位置流出。从何处采集样本,对此科学家们已经探讨了许久。我们建议参照一些知名实验室的做法,从根部取样,也就是滴灌器下方以及周围的位置。确保在同一时间采集所有样本,最好的取样时间是在光照-白日循环中的第二次滴灌施肥之后。

articles-phacidity_text_4对于土壤、椰糠土或者泥炭等基质,只需从几处不同位置取少量基质即可。

可以用1:1.5体积提取法来测定样品酸度。每个人都可以自行完成。首先将基质加湿,直到揉捏挤压的时候会有水分从手指间流出(如图1)。

取一个250毫升的量杯,在量杯中倒入150毫升的去矿物质水。加入栽培基质,直到刻度达到250毫升(如图2),摇匀,静置数小时,然后过滤并测量pH值。

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不同基质的正确pH值

当栽培基质的pH值在5.0到6.4之间时,植物根系环境良好。pH值稍高或者稍低,不会产生任何负面影响。只有当pH值低于4或者高于8时才会出现直接的副作用。pH值低于4通常会对根系造成直接伤害,此外,锰、铁等重金属会被植物大量吸收,它们会毒害植物,导致坏死。pH值在7到8之间不会立即伤害到植物,但是会造成铁、磷酸盐以及锰等营养物质的缺乏,从长期来看,会导致养分不足,出现萎黄病或者其他发育问题。

校正pH值

articles-phacidity_text_2如果根系环境的酸度在5到6.4之间,那么这是合适的生长环境酸度,无需采取任何校正措施。除非必要,尽量避免人工校正pH值,人工校正弊大于利,植物偏好稳定的环境。更重要的措施是监测酸度在较长一段时间内的变化。当pH值在5以下或者6.4以上时,应逐渐开始调整。

校正酸度最简单的方法是在植物生长期利用硝酸,或在开花期利用磷酸来降低肥料溶液的酸性。也可根据实际情况,用苛性钾、碳酸氢钾、碳酸氢钠以及CANNA RHIZOTONIC来升高酸度。需确保使用的养料溶液pH值不低于5.0。在岩棉基质中栽培时,纤维易受到伤害,导致大量碱性物质在极低的pH值下释放出来。此外,由于岩棉中不含碳酸氢盐,其pH值更加难以控制。

根系环境pH值过高也有可能是碳酸氢盐堆积导致的。要解决这一问题,可保持20%的排水,或用酸度更强的溶液冲洗。

关注添加的养料溶液以及基质中的养料溶液pH值大有裨益,可以让你对pH值的变化以及采取的措施的效果有充分了解。

  1. 蛋白质裂解酶需要酸性环境(如胃液),而碳水化合物裂解酶需要碱性环境(如唾液)。
  2. 溶液的酸度是由氢离子(酸性)和氢氧根离子(碱性)的比例决定的。
  3. 植物根系必须分泌质子才能吸收营养分子,因而可能会出现养分短缺的现象。pH值较低的栽培基质中已经含有大量质子,由于质子会排斥基质中的分子,因此营养元素会被冲出基质。
  4. 碳酸氢盐是一种与钙结合时会产生沉垢的物质。它与钠结合后,可制成药物来中和过量的胃酸(如Alka-seltzer苏打水弱碱泡腾片)。
  5. 部分实验室会以硬度来标示碳酸氢盐。为了将硬度转化为毫克/升,需将硬度值乘以21.8。例如,若碳酸氢盐硬度为11,则1升水中含有(11乘以21.8等于)240毫克/升碳酸氢盐。
  6. 沙土 草地 pH 4.6 … 5.2 建筑用地 pH 5.0 … 5.6
    陶土 海洋粘土 pH 6.0 … 7.2 河道粘土 pH 6.2 … 6.4
    泥炭 未处理泥炭 pH 4.0    
  7. 当藻类大量生长时,pH值会增加,因为溶液中的二氧化碳会被排出。细菌可以将某些形式的氮转化,从而产生酸化作用。空气中若含有大量二氧化碳,那么营养溶液中也会含有更多的二氧化碳,反之亦然。
  8. 若要使用苏打,只能使用极少量,因为苏打中含有钠,而植物对钠的需求极低。记住,高浓度的钠会损害植物。

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上图说明了来自不同地区自来水的不同pH值和所含碳酸氢盐的水平。取每种水样品100升,加入浓度为38%的硝酸33毫升。pH值曲线在5.3之后出现大幅下降,这是因为溶液中的酸中和了所有的碳酸氢盐。pH值下降到5.3以下后,溶液酸度水平会显著加快。

在循环系统中,pH值的波动比废水排除系统中更剧烈,EC值和ppm值也是如此。如果您想要了解更多关于EC值、pH值以及ppm值的内容,请阅读我们的文章《关于使用AQUA时EC值、pH值和ppm值的一切》。

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