Руководство по различным вариантам повышения pH в гидропонике — Наука в гидропонике
Когда необходимо повышение pH?
Контроль pH в гидропонике имеет решающее значение. Чаще всего нам нужно уменьшить pH наших растворов, так как большинство питательных веществ изначально будут иметь более высокий, чем желаемый pH. Это особенно верно, когда используется водопроводная вода или силикаты, так как оба эти фактора увеличивают общий pH гидропонных питательных веществ после их приготовления. В рециркуляционных системах рН также имеет тенденцию к повышению из-за дисбаланса заряда, вызванного высоким активным поглощением нитрат-ионов большинством видов растений. Для обсуждения вариантов снижения pH, пожалуйста, прочитайте мой предыдущий пост на эту тему.
Однако существуют определенные обстоятельства, при которых рН гидропонных растворов необходимо увеличить. Это может произойти, когда водопроводная вода или силикаты не используются, или когда растения снижают pH из-за агрессивного поглощения некоторых катионов. Такие растения, как помидоры, могут делать это при выращивании в растворах с высоким содержанием калия, поскольку они будут активно поглощать эти питательные вещества до точки изменения баланса pH. Избыток аммония может быть еще одной распространенной причиной снижения pH в гидропонных растворах, которые требуют использования растворов для повышения pH.
Имея это в виду, давайте обсудим варианты повышения pH, доступные в гидропонике. Я рассматривал только вещества, достаточно растворимые для создания концентрированных растворов, чтобы их можно было использовать с инжекторными системами.
варианты повышения pH
Гидроксид натрия или калия (NaOH, KOH)
Эти самые сильные. Они недороги, могут использоваться для приготовления высококонцентрированных растворов и наиболее эффективно повышают рН. Однако они нестабильны во времени, потому что реагируют с углекислым газом из воздуха с образованием карбонатов натрия или калия. Это означает, что их концентрированные растворы необходимо хранить в герметичных контейнерах, и что их базовая мощность со временем будет уменьшаться, если это не так. Кроме того, эти гидроксиды чрезвычайно агрессивны, а их порошок представляет серьезную опасность для здоровья. Растворение их в воде также приводит к выделению очень большого количества тепла — иногда даже кипячения воды — что делает их использование более опасным. Хотя это желательно, когда базовая мощность является наиболее важной краткосрочной проблемой, я рекомендую избегать их требований к СИЗ и отсутствия долгосрочной стабильности.
Когда используются эти гидроксиды, рекомендуемой формой является гидроксид калия, поскольку гидроксид калия является более основным и питательным веществом для растений, а избыток натрия может вызвать проблемы с развитием растений. Тем не менее, гидроксид натрия может быть более желательным, если его можно приобрести по особенно низкой цене и небольшие добавки натрия не вызывают беспокойства.
Силикат калия
Это растворимая форма кремния, стабильная при высоких значениях рН. В то время как растворы силиката калия можно приготовить и использовать как средство для повышения pH, его обычно стабилизируют небольшим добавлением гидроксида калия, чтобы довести pH растворов до диапазона 11-12. Силикат калия вносит в гидропонные растворы как калий, так и кремний — важные питательные вещества — и его использование может быть более полезным, чем использование чистого гидроксида калия. Хотя силикаты являются менее щелочными и требуется большая масса для того же буферного эффекта pH, приготовление и обращение с ними часто могут быть намного проще, чем с гидроксидом калия.
Обратите внимание, что растворы силиката калия также нестабильны, если их оставить на открытом воздухе, поскольку они также будут реагировать с атмосферным углекислым газом с образованием карбоната калия. Также стоит отметить, что не все силикаты калия одинаковы, при поиске хорошо растворимого силиката калия для гидропоники убедитесь, что вы получаете силикаты калия с более высоким соотношением K/Si. Обычно требуется соотношение не менее 1,05 (убедитесь, что вы переводите K и Si в их элементарные формы, так как в большинстве этих продуктов K указывается как K2O и Si в виде SiO2).
Карбонат калия (К2СО3)
Эта основная соль стабильна на воздухе, предъявляет менее высокие требования к средствам индивидуальной защиты, а также может использоваться для приготовления концентрированных растворов (можно растворить более 1 г карбоната калия в мл воды). Из-за его более низкой щелочности по сравнению с гидроксидом калия его также необходимо использовать для повышения pH гидропонного раствора. Однако его решения стабильны, поэтому не стоит беспокоиться об их стабильности или изменении его базовой мощности.
Еще одно преимущество карбоната калия заключается в том, что, в отличие от двух предыдущих примеров, он действительно увеличивает буферную способность раствора против повышения pH из-за добавления карбоната в раствор. Поскольку углекислый газ теряется в воздухе при pH, используемом в гидропонике, pH растворов имеет тенденцию к повышению, это означает, что добавление карбоната делает pH более стабильным в растворах, где pH постоянно снижается. Все это является частью равновесия угольной кислоты/бикарбоната, которое также помогает химически буферировать растворы при pH, используемом в гидропонике.
В целом, карбонат калия является одним из моих любимых вариантов, когда в рециркулирующих растворах наблюдается нисходящий дрейф pH.
Фосфат калия (К3ПОСЛЕ4)
Другое слабое основание, фосфат калия, можно использовать для приготовления концентрированных растворов и повышения pH в гидропонных растворах. Хотя его растворимость и основность ниже, чем у карбоната калия, он обеспечивает дополнительный фосфор, который может смягчить рН раствора. Это происходит потому, что ионы моно- и двухосновных фосфатов являются анионами, которые поглощаются растениями, что снижает рН. В то время как фосфаты могут помочь химически защитить гидропонный раствор от повышения pH, при понижении фосфатный буфер неэффективен, так как pKa соответствующего равновесия составляет 7,2.
Проблема с фосфатом калия заключается в том, что он вносит большой вклад K в раствор. Эти добавки калия могут быть весьма контрпродуктивными, если причина дрейфа pH в сторону понижения связана с поглощением калия.
Цитрат/лактат/ацетат калия
Основные органические соли калия также можно использовать для повышения рН. Все они намного слабее, чем даже упомянутые выше карбонатные и фосфатные основания, и требуются относительно большие добавки даже для умеренного немедленного воздействия на рН. Однако, поскольку эти анионы активно поглощаются микробами, микробный метаболизм этих ионов оказывает более долгосрочное влияние на рН. Умеренное добавление цитрата калия может привести лишь к небольшому повышению pH в течение короткого промежутка времени, при этом большее повышение произойдет в течение следующих 24 часов.
Недостатком является то, что эти анионы могут также привести к взрыву популяций вредных микробов, если в окружающей среде нет адекватной микробной популяции. При использовании этих солей необходимо проводить адекватные микробные инокуляции, чтобы гарантировать, что микробы, которые будут размножаться, не будут патогенными по своей природе.
Белковые гидролизаты
В то время как сами гидролизаты могут иметь кислый pH при попадании в раствор, их микробный метаболизм агрессивно увеличивает pH растворов в среднесрочной перспективе. Это означает, что эти гидролизаты не следует использовать для немедленного регулирования pH, поскольку они будут иметь тенденцию к дальнейшему снижению pH в очень краткосрочной перспективе, но их можно использовать в качестве более долгосрочного варианта управления.
Как и в случае с вышеупомянутыми органическими солями, их использование также требует наличия адекватной микробной жизни. Если вы пренебрежете должным образом инокулировать среду перед их добавлением, то патогены также могут использовать эти аминокислоты для размножения.
Возможны также комбинации
Как и в случае с вариантами понижения pH, некоторые из лучших решений проблемы возникают при объединении нескольких из вышеперечисленных решений. Например, использование растворов, богатых калием, для повышения pH в средах, содержащих микробы, без почвы, часто может ухудшить проблемы дрейфа pH, связанные с калием. По этой причине в этих случаях может быть желательно приготовить растворы для повышения pH, которые включают белок. Это означает, что вы быстро снижаете pH, но затем у вас есть остаточный эффект белкового метаболизма, который помогает вам бороться с повышением pH в зависимости от времени.
Однако не все дрейфы pH вверх вызваны калием, как в случае растений, у которых дрейф pH вверх происходит из-за низкого поглощения нитратов (например, некоторые цветущие растения, которые перестают производить много дополнительных листьев во время стадии цветения). В этих случаях растворы для повышения pH на основе калия не вызывают дополнительных проблем, и лучше всего подойдет комбинация карбоната калия и фосфата калия.
Выбирайте в соответствии с вашими целями
Как и в большинстве случаев, лучшее решение будет зависеть от ваших обстоятельств. Подумайте о том, регулируете ли вы только pH ваших исходных растворов или вам нужно компенсировать постоянный дрейф, присутствует ли микробная жизнь и беспокоит ли вас накопление каких-либо веществ в рециркулирующем растворе. После того, как вы учтете эти факторы и просмотрите приведенные выше решения, вы сможете найти решение для повышения pH, которое лучше подходит для ваших конкретных потребностей.
Вы используете pH вверх? Дайте нам знать, почему и какой из них вы используете в комментариях ниже!
