Лучшее понимание динамики pH в гидропонной культуре – Наука в гидропонике
Растениям требуются особые условия в корневой зоне для получения оптимальных урожаев. Отрицательное значение логарифма концентрации гидроксония (также известного как pH) является очень важным показателем, который говорит нам, является ли корневая зона слишком кислой или слишком щелочной для наших растений. Однако на рН влияет множество различных переменных, что затрудняет расчет, теоретическое понимание и модификацию этой переменной, а часто и очень озадачивает значительный процент производителей. Сегодня я хочу рассказать, как мы можем понять эти изменения pH с качественной точки зрения, чтобы получить представление о том, как можно ожидать изменения pH в растворе, если мы изменим одну переменную в нашей гидропонной культуре.
Окончательный pH в корневой зоне гидропонной культуры будет в основном зависеть от следующих факторов: Химические вещества в растворе, поглощение/выделение растениями и реакции среды. В основном нам нужно учитывать химический состав раствора, то, как растения поглощают питательные вещества, и химический состав среды. Размер этих эффектов по отношению друг к другу также очень важно учитывать.
В обычной гидропонной культуре с раствором, богатым нитратами, растения будут склонны поглощать больше нитратов, чем любой другой ион, что будет иметь тенденцию к увеличению pH, поскольку растения будут выделять основания, когда они поглощают анионы. Поскольку влияние нитратов на pH очень мало, конечным эффектом является существенное увеличение рН питательного раствора. Анионы, такие как цитрат, также могут вызывать повышение pH питательного раствора по той же причине: они могут сильно поглощаться растениями и вызывать снос вверх.
Эффект поглощения анионов может быть компенсирован присутствующими в растворе кислотами. Фосфор чаще всего присутствует в гидропонике при pH 5,8-6,2 в виде H2PO4(-), которая представляет собой слабую кислоту, способную реагировать с основаниями, выделяемыми растениями. Это означает, что растворы с более высоким содержанием фосфора имеют тенденцию меньше смещаться вверх, чем растворы с большим содержанием фосфора. Это частая причина, по которой урожайность обычно лучше для менее опытных производителей, когда используются растворы с более высоким содержанием фосфора, потому что они более щадящие к pH. дрейфует из-за их более высокой буферной способности в сторону увеличения при рН, используемом в гидропонике. Когда мы добавляем P, эффект буфера намного больше, чем эффект поглощения P, так как P не поглощается растениями в очень высоких концентрациях.
Когда вы увеличиваете или уменьшаете концентрацию иона в растворе, вам необходимо учитывать, будет ли он поглощаться, насколько сильным будет его поглощение по сравнению с другими ионами и как это связано с химическим составом этого иона в растворе. Например, цитрат обеспечивает относительно сильный буфер как для движения вверх, так и вниз при pH 5,8-6,2, но его поглощение растениями сводит на нет этот эффект и в большинстве случаев вызывает чистый сдвиг вверх в растворе.
Виды, которые не поглощаются так значительно, как ионы бикарбоната, лучше амортизируют движение вверх, поскольку они обеспечивают слабую кислоту для реакции с выделениями растений, не обеспечивая очень значительного источника анионов для поглощения растениями и обмена на более щелочные. разновидность.
Точно такую же логику можно применить к положительным ионам, которые легко усваиваются растениями. Добавление аммония обычно вызывает сильное снижение pH из-за того, что растения обменивают аммоний на ионы гидроксония. Однако этот эффект можно компенсировать, добавляя вещи, которые вызывают дрейф вверх либо за счет поглощения, либо за счет эффектов буферизации. Добавление цитрата аммония в питательный раствор вызывает довольно сбалансированный эффект за счет компенсации поглощения/буферизации как аммония, так и цитрата.
Также очень важно учитывать среду, так как ненейтральное поведение будет иметь тенденцию к сильному дрейфу pH из-за массы среды в гидропонной установке. Чтобы предотвратить эту проблему, носители нередко обрабатывают буфером перед использованием, хотя это может быстро стать чрезмерно дорогим, если используются большие объемы носителей. Чаще всего приходится иметь дело с причудами среды, используя химию питательных растворов. Чтобы получить представление о том, как ваш носитель влияет на рН, вы можете погрузить его в питательный раствор и наблюдать, как меняется рН в зависимости от времени. Если pH увеличивается или уменьшается, вы получите представление о том, чего вам следует ожидать, и подумайте, как вы можете с этим справиться.
Среды, которые разлагаются, особенно торфяной мох, имеют тенденцию к окислению и со временем становятся все более и более кислыми. Этот эффект может быть настолько сильным, что единственным надежным решением является добавление какой-либо основы с низкой растворимостью, которая со временем может компенсировать этот эффект (например, известняк). Это, однако, проблематично, так как основание имеет тенденцию заканчиваться на стадии цветения сельскохозяйственных культур, когда его помощь больше всего необходима для компенсации поглощения калия. По этой причине, как правило, удобнее использовать такие среды, как кокосовая койра, которая имеет более стабильный профиль pH и не будет иметь тенденцию «бороться с производителями» в течение всего цикла выращивания.
Как видите, рН в гидропонике может быть сложной проблемой. Когда он начинает дрейфовать, нужно сразу думать о том, что является источником ионов. Если pH увеличивается, у вас есть вклад основных ионов, который превышает силу слабых кислот в растворе, в то время как в случае уменьшения pH происходит прямо противоположное. Что является источником этих ионов? Растение поглощает больше чего-то? Нужно ли нам что-то добавить, чтобы противодействовать эффекту? СМИ виноваты? Начните задавать эти вопросы и пытаться ответить на них, и вам станет легче понять, почему ваш pH дрейфует и что вы можете с этим поделать.
