Nasz szczegółowy przewodnik ma zadanie pomóc każdemu, kto dopiero rozpoczyna badania pH gleby. W pierwszej części omawiamy podstawy, począwszy od odpowiedzi na pytanie: „co to jest pH?”, a skończywszy na opisaniu elementów i czynników, które wpływają na pH gleby i tego jak je zmienić. Następnie prześledzimy różne metody i narzędzia do testowania pH gleby, aby wybrać te, które spełnią nasze wymagania i dostarczą potrzebnych nam wyników.
Na początku zacznijmy od podstaw.
Czym jest gleba?
Woda, powietrze i gleba są największymi grupami zasobów naturalnych, wykorzystywanych przez ludzkość. Gleba to powierzchniowo, biologicznie czynna warstwa skorupy ziemskiej, ukształtowana przez procesy glebotwórcze. Wyobraźmy sobie Ziemię jako główkę cebuli. Gleba jest tylko bardzo cienką (około 200 cm) wierzchnią warstwą cebuli, w której rośnie cała roślinność.
Niezależnie gdzie się znajdujemy, gleba składa się z trzech głównych składników: nieorganicznych, organicznych i mikroorganizmów.
• Część nieorganiczna gleby zawiera minerały, które uległy rozpadowi z których korzyści czerpią rośliny. Myśląc o glebie, mamy tendencję do myślenia tylko o minerałach. Nieorganiczna część gleby zawiera również ciecze (wodę) i gazy (powietrze).
• Część organiczna składa się z resztek roślinnych i zwierzęcych, humusu glebowego oraz organicznych produktów działalności życiowej organizmów glebowych.
• Organizmów żywych żyjących w glebie (tzw. edafon), których nie da się zobaczyć gołym okiem. Pomagają rozbić martwy materiał do gleby.
Istnieje pięć głównych czynników wpływających na kształtowanie się gleby: klimat, organizmy, geologia obszaru, topografia i czas. Wszystkie te zmienne wpływają na to, że gleba różni się w zależności od lokalizacji, nawet na stosunkowo małych obszarach.
Czym jest pH?
pH jest skala kwasowości o zasadowości roztworów. Podczas pomiaru pH mierzymy ilość jonów hydroniowych w roztworach.
Im wyższe stężenie jonów hydroniowych (wodorowych), tym odczyn próbki jest bardziej kwaśny. Im niższe stężenie jonów, tym bardziej próbka jest zasadowa. Substancje mające pH między 0 a 7 mają odczyn kwasowy, a między 7 a 14 mają odczyn zasadowy. W przypadku, gdy pH jest równe 7 mówi się, że odczyn substancji jest obojętny - nie kwaśny i nie zasadowy.
Powszechnie spotykane roztwory o odczynie kwasowym to sok pomarańczowy, napoje gazowane i czarna kawa, natomiast o odczynie zasadowym to dżin, soda oczyszczona i środki czyszczące dla gospodarstw domowych. Czysta woda ma odczyn obojętny - jej pH wynosi ok. 7.
Dlaczego warto badać pH gleby?
Prawidłowe pH gleby ma zasadnicze znaczenie dla zapewnienia optymalnego wzrostu roślin, ponieważ umożliwia im swobodny dostęp do składników odżywczych. Pomiary pH gleby pomaga określić, które rośliny najbardziej nadają się do uprawy na danym obszarze.
Czasami gleba potrzebuje suplementów, takich jak nawozy i regulatory pH gleby, aby rośliny mogły się optymalnie rozwijać. Pomiar pH może pomóc w ustaleniu, czego i w jakiej ilości potrzebujemy.
Czynniki wpływające na pH gleby
Głównymi czynnikami wpływającymi na pH gleby są klimat, pogoda, inne rośliny, pH wody wykorzystywanej do nawadniania, rodzaj gleby, rodzaj stosowanego nawozu i dostępność składników odżywczych.
Klimat i pogoda
Temperatura, opady deszczu, nasłonecznienie i sezonowe zmiany pogody mają wpływ na pH gleby. Wysokie opady zmywają z gleby niezbędne składniki odżywcze. Wiele składników takich jak węglany wapnia mają odczyn zasadowy, więc gdy podczas ich wypłukiwania, pH gleby znacznie maleje.
Woda w kontakcie z rozkładającą się materią organiczną (np. liśćmi) może również spowodować spadek pH, gdyż podczas rozkładu uwalniany jest dwutlenek węgla, który zwiększa kwasowy odczyn gleby.
Tereny na których opady są rzadkością, będą miały pH bardziej zasadowe, ze względu na deficyt wody w glebie, sole i minerały występujące w znacznie większych stężeniach, co przyczynia się do odczynu zasadowego.
Roślinność
Lokalna roślinność ma bezpośredni wpływ na pH. Odczyn gleby pod drzewami jest bardziej kwasowy niż w pozostałych miejscach, np. gdzie rośnie tylko trawa. Wynika to ze znacznie większej ilości materii organicznej - liści, które rozkładają się bezpośrednio pod drzewami.
Systemy irygacyjne
Woda, którą używamy do nawadniania upraw, ma również wpływ na pH gleby. Standardowo woda ma odczyn obojętny, jeśli jednak używasz wody z zanieczyszczonych źródeł lub niewiadomego pochodzenia, jej pH może być inne.
Rodzaje gleby
Czy gleba w danym regionie powstała z granitu, wapienia lub łupku? Skały macierzyste określą, czy gleba jest bardziej kwasowa czy zasadowa. Obszary z dużą ilością łupków mają niższe pH, od obszarów bogatych w wapień.
Tekstura (układ) gleby określa stopień trudności dopasowania pH gleby, czyli jej zdolność buforowania. Piaszczyste gleby mają mniejszą zdolność buforowania, podczas gdy gleby z większą ilością gliny będą miały zdolność większą. Trudniej jest zmienić pH gleb o większej pojemności buforowej.
Nawożenie
Nawożenie gleby jest bardzo ważnym czynnikiem w uprawie roślin, ponieważ dostarczamy w ten sposób dodatkowych składników pokarmowych potrzebnych roślinom do optymalnego wzrostu. Dobór nawozu jest jest ściśle związany z aktualnym pH gleby, gdyż nie chcemy zaburzać warunków uprawy. Znając pH gleby możemy dobrać odpowiednią ilość i rodzaj nawozu.
Nawozy sztuczne to nic innego jak związki chemiczne, głównie związki azotowe, które maja zdolność do obniżania pH. Zawarte w nawozach związki organiczne po rozpuszczeniu w wodzie znacznie zakwaszają glebę.
Dostępność składników odżywczych
Rośliny nie są w stanie wchłonąć składników odżywczych, jeśli pH gleby jest zbyt niskie lub zbyt wysokie. Nadmiarowe składniki odżywcze takie jak wapń i fosfor wiążą się z innymi substancjami, tworząc związki, które rośliny nie są w stanie wchłonąć.
Większość składników odżywczych jest dostępna, gdy gleba jest lekko kwaśna, ale różne rośliny rozwijają się w różnych zakresach pH w zależności od ich specyficznych wymagań żywieniowych. W przypadku, gdy pH jest zbyt niskie, np. glin jest zbyt toksyczny. Staje się niezwiązany i jest przyjmowany przez rośliny w ilościach toksycznych.
W przypadku, gdy pH jest zbyt wysokie, żelazo w składnikach odżywczych jest zbyt wysokie. Bez odpowiedniej absorpcji żelaza, rośliny tracą chlorofil i zaczynają żółknąć. Nie są w stanie same pobierać pożywienia samodzielnie. Natomiast zatrucie molibdenem skutkuje karłowatością upraw.
Optymalne zakresy pH
Rośliny takie jak jabłonie (pH 5 - pH 6,5), ziemniaki (pH 4,5 - pH 6) i orchidee (pH 4,5 - pH 5,5) preferują gleby lekko kwasowe, natomiast akacje i drzewa orzechowe wolą glebę o przedziale 6 - 8, czyli okolice odczynu obojętnego. Warto odczytać w jakiej glebie optymalnie będą się rozwijać rośliny, które chcesz hodować. Typowy zakres pH dla naturalnej gleby mieści się od 4 do 8, jeśli wartości są poza zakresem warto zastanowić się nad leczeniem.
Metody leczenia
Odczyn gleby zbyt kwasowy? Najpopularniejsza opcja "leczenia" to wapno, węglan wapnia i zmielone skorupy jaj. Natomiast jeśli gleba ma za wysokie pH, można dodać gips, siarczan żelaza, kwas siarkowy lub chlorek wapnia.
Częste nawadnianie gleby może pomóc obniżyć pH. Należy jednak uważać, aby nie podlewać roślin gdy rozpoczęliśmy leczenie, ponieważ może to spowodować pojawienie się chorób, a składniki odżywcze w glebie mogą zostać rozcieńczone lub wypłukane.
Jak sprawdzić pH gleby?
Dwa podstawowe sposoby badania pH gleby z próbek polowych to analiza zawiesiny i bezpośrednie badanie gleby. Ważne jest, aby próbki gleby i testy odbywały się w tych samych miejscach i w ten sam sposób za każdym razem.
Badanie pH zawiesiny
Metoda zawiesiny pozwala uzyskać reprezentatywną próbkę i badanie całego obszaru za pomocą jednego testu. Odczyn gleby może zmieniać się na niewielkim obszarze, należy więc pobrać reprezentatywną próbkę. Gleba powinna być pobierana z tej samej głębokości za każdym razem, gdy chcemy ją zbadać.
Używając metody zawiesiny, należy pobrać glebę spod roślin, a także z dalszych obszarów (nie należy mieszać tych dwóch próbek). Chociaż oznacza to trochę dodatkowej pracy, otrzymamy pomiary, które są dokładniejsze, ponieważ ilość składników odżywczych i zawartości wilgoci może się różnić w obrębie zagospodarowanego obszaru, dlatego ważną kwestią jest pomiar pH gleby w wielu punktach.
Jak badać glebę za pomocą metody zawiesiny?
1. Pobierz trochę ziemi z obszaru badanego.
2. Pobieramy jednorodną próbkę i dodajemy równe części wody destylowanej lub dejonizowanej w stosunku 1:1 (na 25 gramów gleby dodajemy 25 ml wody).
3. Mieszamy próbkę przez 5 sekund.
4. Odczekujemy 15 minut.
5. Ponownie mieszamy próbkę i wykonujemy pomiar.
Film: Jak przygotować gnojowicę?
Pomiar bezpośredni pH gleby
Bezpośredni pomiar pH gleby daje nam taką korzyść, iż nie musimy pobierać próbek gleby, ponieważ pH jest badane bezpośrednio w ziemi.
Jak wykonać pomiar pH bezpośrednio w glebie
1. Używając świdra, wydrąż mały otwór w ziemi. Otwór powinien mieć tę samą głębokość za każdym razem, gdy wykonujemy analizę, aby uniknąć rozbieżności w pomiarze.
2. Nalewamy do otworu trochę wody destylowanej lub dejonizowanej do otworu; ważne, żeby gleba była wilgotna, ale nie nasycona wodą.
3. Umieszczamy element pomiarowy w otworze i czekamy, aż wynik się ustabilizuje.
Inne metody testowania pH
Teraz, kiedy wiemy już czym jest gleba i jak ważne jest pH, wyjaśnimy, jakie przyrządy można wykorzystać do sprawdzenia pH gleby. Ograniczymy się do czterech głównych grup narzędzi: paski testowe, zestawy do testów chemicznych, cyfrowe testery kieszonkowe i przenośne mierniki.
Paski testowe pH (zwane również papierkiem lakmusowym) są papierowymi paskami nasyconymi barwnikami wrażliwymi na pH. Po wystawieniu na działanie wilgotnej substancji paski zmieniają kolor w stosunku do pH tej substancji. Zmiana koloru odpowiada karcie kolorów dołączonej do pasków testowych. Metoda testowania jest szybka, łatwa i niedroga, ale ma pewne wady.
Gleba ma bardzo ciemny kolor, nawet po zmieszaniu z wodą. Błotnisty kolor może plamić paski testowe i utrudniać ich czytanie. Nawet jeśli zmiana koloru jest widoczna, podlega ona subiektywnej ocenie, ponieważ kolory mogą wyglądać inaczej w zależności od oświetlenia czy dla osoby dokonującej odczyt. Prowadzi to do niespójnych i mało powtarzalnych wyników.
Paski testowe pH charakteryzują się dużą niedokładnością pomiaru; ich rozdzielczość wynosi 0,5 jednostek pH. Oznacza to, że najbliższe wyniki testu, jakie można uzyskać dla prawdziwego pH gleby, to +/- 0,5 pH. Różnica 0,5 jednostki pH oznacza większy koszt obróbki gleby.
Zestawy testerów pH gleby
Zalety: Łatwość użycia, zawierają wszystkie elementy do wykonania testów
Wady: Potrzeba wielu zestawów, trudne do odczytania, ograniczona liczba testów
Zestawy do testów chemicznych pH, są jak paski testowe, ponieważ są łatwe w użyciu, ale mają również kilka wad. Używanie zestawu do badania gleby obejmuje dodawanie gleby, wody destylowanej lub dejonizowanej i niektórych substancji chemicznych (zostały one uwzględnione w zakupionym zestawie) do probówki. Chemikalia, takie jak paski testowe, reagują z poziomami pH w próbce, poprzez zmianę koloru. Podobnie jak paski testowe, ocena zmiany koloru zestawów testowych będzie subiektywna, a odczyty mogą się różnić w zależności od osoby przeprowadzającej testy.
Zestawy testerów pH mają rozdzielczość na poziomie od 1 do 0,5 jednostki pH i są przypisane do różnych zakresów pH. Wiąże się to z koniecznością zakupu kilku zestawów pH, aby przetestować różne rodzaje gleby lub gdy badamy pH po raz pierwszy i nie potrafimy oszacować spodziewanej wartości.
Liczba testów jakie można wykonać przy użyciu jednego zestawu jest ograniczona. Standardowe zestawy zawierają taką liczbę odczynników, że jesteśmy w stanie przeprowadzić od 1 do 10 pomiarów. Dużym minusem jest utylizacja zawartych substancji chemicznych, ponieważ często nie można ich bezpośrednio wylać do kanalizacji lub wyrzucić do śmieci.
Kieszonkowe testery cyfrowe pH gleby
Zalety: Mały rozmiar, duża dokładność, łatwość w czyszczeniu
Wady: Wymagana podstawowa wiedza jak czyścic urządzenie
Kieszonkowe testery pH gleby są cyfrowymi, przenośnymi przyrządami, które do pomiaru wykorzystują elektrodę pH. Elektrody pH jest integralną częścią testera, a wszystko jest zamknięte w trwałej obudowie. Posiada dużo większą dokładność niż zestawy testerów czy papierki wskaźnikowe. Po wykonanym pomiarze wynik badania wyświetlany jest bezpośrednio na ekranie urządzenia. Ważną kwestią jest, iż taka metoda pomiaru jest dużo dokładniejsza i łatwiejsza. Operator nie musi się martwić, że próbka jest za ciemna i nie będzie mógł odczytać wyniku lub czy już zauważył zmianę koloru.
Powyższe testery pH gleby cechują się znacznie wyższą rozdzielczością i dokładnością pomiaru niż wcześniej wspomniane opcje. Zazwyczaj rozdzielczość wynosi od ok. 0,1 do 0,01 jednostek pH.
Urządzenie posiada jeden lub dwa intuicyjne przyciski, a także taki rozmiar, który umożliwia obsługę jedną ręką. Niektóre pH metry mają dodatkowe funkcje, takie jak wodoodporność lub bardziej wytrzymałe elementy, które umożliwiają pracę w trudniejszych warunkach, zupełnie nie wpływając na odczyt pomiaru. Pomiar pH ściśle zależy od temperatury, w związku z tym niektóre urządzenia posiadają automatyczną kompensację temperatury. Funkcję ta automatycznie koryguje aktualną temperaturę w celu zminimalizowania błędu pomiaru.
Niektóre testery kieszonkowe posiadają również specjalne złącze, które zapobiega zatykaniu się elektrody. W celu usunięcia zanieczyszczeń w formie ziarenek gleby, można szmatkę delikatnie oczyścić pęsetą, i okryć złącze świeżą szmatkę. Skutkuje to dokładniejszymi odczytami i dłuższą żywotnością elektrody.
Kieszonkowe testery pH wymagają nieco więcej wiedzy i umiejętności, aby poprawnie obsługiwać i odpowiednio konserwować urządzenie. Zaleca się, aby elektroda była skalibrowana, nawodniona i czysta. Więcej informacji na temat pielęgnacji elektrody pH można znaleźć poniżej w części Pielęgnacja i konserwacja.
Przenośne mierniki pH gleby
Zalety: Przenośność, dokładność laboratoryjna, możliwość konfiguracji
Wady: Wyższa cena, bardziej zaawansowany sprzęt
Przenośne mierniki pH gleby to kolejna półka wyżej w kategorii analizy pH. Są one bardzo wygodnym sposobem otrzymania wyniku o laboratoryjnej dokładności w testach terenowych. Nieco większe niż testery kieszonkowe, oferują dużo więcej funkcji, od testowania wieloparametrowego po rejestrację danych. Posiadają kompensację temperatury, zintegrowany lub oddzielny czujnik temperatury. Ich rozdzielczość wynosi 0,001 jednostek pH.
Niektóre z tych czujników są w stanie dostarczyć dane świadczące o Dobrej Praktyce Laboratoryjnej (ang. GLP - Good Laboratory Practice), takie jak data, godzina, dane kalibracyjne i zarejestrowane pH. Daje to możliwość śledzenia dotychczasowych pomiarów.
Część mierników pH jest wyposażonych w funkcję diagnostyki elektrody zwaną CAL Check™. Umożliwia to sprawdzenie stanu elektrod i buforów pH podczas kalibracji. Niektóre z tych mierników są również wyposażone w przycisk POMOC, który wyświetla informacje bezpośrednio na ekranie.
A co jeśli szukamy czegoś mniejszego niż typowy przenośny miernik pH gleby, ale potrzebujemy jego dokładności? Niektóre przenośne urządzenia do sprawdzania pH gleby nie potrzebują nawet zwykłego miernika! Na rynku dostępne są elektrody, które mogą bezprzewodowo łączyć się ze smartfonem lub tabletem.
Pielęgnacja elektrod do pH gleby
Podczas korzystania z urządzeń zawierających elektrody niezbędna jest odpowiednia konserwacja i czyszczenie urządzeń, co przekłada się na dłuższą ich żywotność. Nasze motto pozwoli zapamiętać trzy główne zasady konserwacji elektrod: regularnie czyść, często kalibruj i korzystaj wiecznie.
"Czyść regularnie"
Podczas analiz pH gleby ważne jest właściwe oczyszczanie elektrody pH, ponieważ gleba może zatkać złącze. Jeśli gleba utknie na elektrodzie, nie należy jej wycierać! Zamiast tego trzeba przepłukać elektrodę wodą destylowaną.
W przypadku, gdy gleba solidnie przywrze do elektrody, należy namoczyć ją w roztworze czyszczącym, dedykowanym dla osadów glebowych lub pozostałości humusowych i na koniec spłukać wodą destylowaną. Oba powyższe rozwiązania pomagają usunąć pozostałości po spłukaniu elektrod wodą destylowaną. Roztwór do osadów gruntowych jest idealny do osadów gruntowych, ogólnych zanieczyszczeń rolniczych, natomiast roztwór do pozostałości humusowych dedykowany jest do gleb wysoko organicznych np. kompostów.
Czyszczenie elektrody zapewnia maksymalną wydajność i dokładność podczas odczytów pH. Po użyciu roztworu czyszczącego, elektrodę należy umieścić w roztworze do przechowywania na co najmniej godzinę przed ponownym użyciem. Roztwory czyszczące są dostępne w opakowaniach jednorazowych, a także butelkach.
Etapy czyszczenia elektrod:
1. Napełnij butelkę lub butelkę z rozpylaczem wodą dejonizowaną lub destylowaną.
2. Używając butelki, przepłucz elektrodę wodą.
3. Delikatnie potrząśnij elektrodą, aby usunąć resztki wody.
4. Elektroda jest gotowa do użycia lub przechowywania!
5. Dokładne czyszczenie większych zabrudzeń:
• Przepłucz elektrodę wodą dejonizowaną lub destylowaną.
• Pozwól, aby elektroda moczyła się w roztworze czyszczącym przez co najmniej 15 minut. Użyj roztworu czyszczącego opracowanego dla osadów glebowych lub osadów próchnicy (humusu).
• Wyciągnij elektrodę z roztworu czyszczącego.
• Przepłucz elektrodę wodą dejonizowaną lub destylowaną.
• Umieść elektrodę w roztworze do przechowywania przez co najmniej 1 godzinę przed ponownym użyciem.
"Często kalibruj"
Kalibracja elektrody zapewnia największą dokładność podczas pomiarów pH gleby. Kalibracja pomoże skorygować elektrodę, ponieważ jej reagowanie zmienia się w czasie z powodu starzenia się oraz innych czynników.
Ważne jest, aby skalibrować elektrodę do co najmniej dwóch punktów pH, które obejmują oczekiwaną wartość pH. Na przykład, jeśli oczekiwany odczyt wynosi pH 8,6, należy użyć buforów pH 7 i pH 10.
Etapy kalibracji elektrod:
1. Opłukać elektrodę wodą dejonizowaną lub destylowaną.
2. Jeśli używamy jednorazowego pakietu buforu pH, rozwijamy lub rozcinamy opakowanie.
• Wejdź w tryb kalibracji miernika pH gleby.
• Umieść elektrodę w pakiecie buforu pH, aż szklana bańka i złącze z boku elektrody zostaną przykryte buforem.
• Zaczekaj aż odczyt ustabilizuje się i zaakceptuje bufor.
• Wyjmij elektrodę z bufora i przepłucz ją ponownie.
• Powtórz te kroki dla innych buforów pH.
• Po zakończeniu wyjdź z trybu kalibracji.
3. Jeśli używamy butelki z buforem pH, wlewamy bufor do czystej zlewki i umieszczamy magnetyczny element mieszający w zlewce.
• Umieść zlewkę na mieszadle, aby utrzymać mieszanie buforu podczas wykonywania pomiaru.
• Wejdź w tryb kalibracji.
• umieść elektrodę w pakiecie buforu pH, aż szklana bańka i złącze z boku elektrody zostaną przykryte buforem.
• Pozwól by odczyt się ustabilizował i zaakceptował bufor.
• Wyjmij elektrodę z bufora i przepłucz ją ponownie.
• Powtórz te kroki dla innych buforów pH.
• Po zakończeniu wyjdź z trybu kalibracji.
"Korzystaj wiecznie"
Najważniejszą częścią elektrody pH jest cienkościenna bańka szklana, które jest wrażliwa na jony wodoru. Ważne jest, aby utrzymać na elektrodzie równowagę, przez stałe nawodnienie bańki w celu utrzymania stabilnych odczytów.
Etapy kondycjonowania elektrody:
1. Przepłucz elektrodę wodą destylowaną lub dejonizowaną.
2. Możesz użyć jednorazowego roztworu kondycjonującego lub zlewki z roztworem.
3. Umieść elektrodę w roztworze kondycjonującym. (Ważne jest, aby upewnić się, że złącze z boku elektrody jest poniżej poziomu roztworem)
4. Pozwól, aby elektroda pH znajdowała się w roztworze kondycjonującym minimum jedną godzinę. (Optymalny czas kondycjonowania to ok. 8 godz., najlepiej pozostawić elektrodę na noc w roztworze kondycjonującym).
O ile mikroświat gleby może być skomplikowany, o tyle badania pH nie muszą być takie! Jest wiele metod analiz pH, jak i rodzai gleb. W celu uzyskania pomocy w wyborze najlepszej metody, zapraszamy do kontaktu.
