A kémhatás értelmezése

Különböző oldatok, tehát kisebb mennyiségben oldott anyagot és nagyobb mennyiségben oldószert – például vizet – tartalmazó keverékek kémhatásának jellemzésére használjuk a pH-t. A kémhatás adott folyadék savas vagy savanyú, semleges vagy közömbös, illetve lúgos vagy bázikus voltát jelenti, mely az oldatban lévő oxóniumionok (H3O+) mennyiségétől függ. Az oldatban gramm/liter mértékegységben mérjük az oxóniumion mennyiségét és mivel ez túl kis szám lenne, ezért tízes alapú negatív logaritmikus skálát alkalmazunk. Az ilyen módon kifejezett pH skála intervalluma 0-14. Az alábbi táblázatban látható a pH általános értelmezése (1. táblázat).

pH

kémhatás

0-7

savas vagy savanyú

7

közömbös vagy semleges

7-14

lúgos vagy bázikus

1. táblázat: A pH általános értelmezése

A talaj pH-ja

A talaj kémhatásának meghatározásakor a talajoldat pH értékét állapítjuk meg. A talajvizsgálat céljától függően vízzel (H2O) vagy kálium-klorid oldattal (KCl) készített oldat kémhatását mérjük, az így kapott értékekből tájékozódunk a talaj pH-járól. Ugyanazon talajnál a KCl-os oldat kémhatása kisebb lesz, tehát a pH savanyúbb, mint a vizes oldat esetén. Ezzel szemben a vízben mért pH azért nagyobb érték a KCl-oldatban mért pH-hoz képest, mert a kálium-klorid K+ ionjai kicserélik a savasságot okozó ionok egy részét a talajkolloidok felületéről (kicserélhető savanyúság). Mindkét érték minőségi jellemzést ad a kémhatásról. A pH-értékek közlésekor a vízben mért értéket pH(H2O) jelöléssel, a KCl oldatban végzett mérés eredményét pH(KCl) jelöléssel különböztetjük meg. A talajok kémhatása nem állandó, különböző mértékben ingadozhat, adott talajnál az évszakonkénti változás például 0,5-1 pH egység is lehet. A talajvizsgálat során kapott pH értékeket az alábbi táblázat (2. táblázat) segítségével értelmezhetjük.

talaj kémhatás

pH(H2O)

pH(KCl)

 

erősen savanyú

< 4,5

< 4,5

savanyú

savanyú

4,5 – 5,5

4,5 – 5,4

gyengén savanyú

5,5 – 6,8

5,5 – 6,7

semleges

6,8 – 7,2

6,8 – 7,1

semleges

gyengén lúgos

7,2 – 8,5

7,1 – 7,9

lúgos

lúgos

8,5 – 9,0

>8

erősen lúgos

>9,0

2. táblázat: A talajvizsgálati eredményben szereplő pH(H2O) és pH(KCl) értékek jelentése

Termesztett növényeink alapvetően a gyengén savanyú – semleges (pH 6-7) kémhatású talajokon termeszthetők jövedelmezően. A pH szélsőséges irányokba történő elmozdulása közvetlen és közvetett módon, de minden esetben károsan befolyásolja a növények fejlődését.

A következő táblázat a fontosabb kultúrnövények termeszthetőségének pH által megszabott korlátait (termeszthetőségi tartomány) és az adott növény fejlődéséhez legideálisabb kémhatást (pH optimum) foglalja össze (3. táblázat). A talajvizsgálati eredmények tükrében a táblázat segítségével megállapíthatjuk, hogy az általunk termeszteni kívánt növény megfelelően fog-e fejlődni, vagy valamilyen pH módosító eljárás alkalmazása szükséges a jövedelmező gazdálkodáshoz.

 

termeszthetőségi tartomány

pH optimum

szója

5,5 – 7,0

6,3

kukorica

5,5 – 7,0

6,3

lucerna

6,5 – 7,9

7,5

napraforgó

6,0 – 7,5

6,8

árpa

5,2 – 7,8

7,2

cukorrépa

6,1 – 7,8

6,7

búza

4,1 – 7,8

6,6

borsó

5,0 – 7,6

6,6

repce

5,2 – 7,5

6,4

zab

4,0 – 7,3

5,8

burgonya

4,0 – 8,0

5,2

rozs

4,0 – 6,6

5,5

vörös here

5,0 – 7,2

6,7

3. táblázat: A fontosabb kultúrnövények pH optimumai (Klapp 1951 nyomán)

A tápelemek felvehetősége és a talaj pH közötti összefüggés

A kérdést a “tápelemek oldaláról” vizsgálva, a növények által felvehető mennyiségek, tehát a talajoldatban lévő tápelemek és a talaj kémhatása közötti összefüggéseket az 1. ábra szemlélteti.

pH-tápanyag

1. ábra: A növényi tápelemek felvehetősége és a talaj pH közötti összefüggések

Az ábra alján olvashatók a különböző pH értékek (4-10), az elemek felvehetőségének mértékét pedig az egyes sávok szélessége jelenti. Látható, hogy a pH 6-7 tartomány az, ahol a legtöbb tápelem felvehetősége egyszerre a maximumhoz közelít. A kémhatás változása a tápelemek oldhatóságát közvetlenül befolyásolja.  Célunk nyilvánvalóan az, hogy talajaink kémhatása ebben a tartományban legyen, vagy ehhez közelítsen. Az alábbiakban az optimális pH tartománytól való eltérés okait és következményeit tárgyaljuk, illetve ismertetjük a kémiai talajjavítás lehetőségeit.

A talajok savanyúsága (pH<6)

A talajok savanyodását alapvetően a folyamatos és erős kilúgzás (kimosódás), az eleve savanyú talajképző kőzet és a savas hatású műtrágyák használata okozza. Bizonyos területeken az ipari és közlekedési eredetű savas üledék is számottevő lehet (savas eső).

Savanyú közegben nehezebben megy végbe a humuszanyagok kicsapódása, valamint a szerves- és ásványi talajalkotó elemek kapcsolatáért felelős kalciumhidak mennyisége alacsony, ezért nem alakul ki tartósan morzsás talajszerkezet. Ebből következően a savanyú talajok tömődöttek, víz- és levegőgazdálkodásuk nem megfelelő a növények egészséges fejlődéséhez. A savanyodás növekedésével (pH<5,5) nagy mennyiségben Al3+ és Mn2+ ionok kerülnek a talajoldatba a kolloidok felületéről. A növények savanyú pH esetén tehát ezekhez, a számukra mérgező elemekhez férnek hozzá, alumínium és mangán toxicitás lép fel. A csökkenő pH mindemellett gátolja a foszfor, kalcium, magnézium felvételét. A pH csökkenés a talaj biológiai tevékenységére is káros hatással van, visszaszorul a nitrifikáció, tehát csökken a növények által felvehető nitrogén (NO3 NH4+) mennyisége. A savanyúságot legjobban a penészgombák tűrik, ezért ilyen talajokon nagy számban vannak jelen.

A savanyú talajok javítását kémiai úton meszezéssel oldhatjuk meg, azonban emellett a különböző agrotechnikai módszerek alkalmazása is célravezető lehet. Magas agyagtartalmú talajok esetén lazítást, vízhatás alatt álló talajoknál a víztöbblet elvezetését alkalmazhatjuk. A meszezés indokoltságát a talaj hidrolitos aciditása (y1)alapján határozhatjuk meg. Ez a potenciális savanyúság azon formája, amelyet a talajkolloidok felületén kötött pozitív töltésű ionok okoznak oldatba kerüléskor. A talajvizsgálat során megállapított y1 < 4 esetén nem szükséges talajjavítás, y1 4-8 esetén akkor, ha a termesztett növény savanyúságra érzékeny, illetve y1 > 8 esetén minden esetben indokolt a meszezés.

A talajok lúgossága (pH>8)

Magyarországon hozzávetőlegesen egymillió hektár szikes, vagy szikesedés által veszélyeztetett terület található. Ezen talajok szerkezete és vízgazdálkodása rossz, a tápanyagforgalom és a növényi anyagcsere-folyamatok korlátozottak, a termékenység gyenge.

A javítás szempontjából három kategóriát különböztetünk meg: savanyú feltalajú szikesek (pH<7,5), gyengén lúgos (pH 7,5-8,5)– és erősen lúgos (pH>8,5) feltalajú szikesek. A savanyú feltalajú szikesek meszezéssel és fizikai javítással kezelhetők. A talajok A-szintjén forgatásos, B-szintjén pedig lazításos művelést alkalmazzunk, illetve gondoskodjunk a vízrendezésről. A különböző javítási eljárások szakszerű elvégzésével növelhetjük ezen talajok szántóföldi művelésben való hasznosítását. A gyengén lúgos feltalajú szikeseket a kicserélhető Na alapján számított gipszezéssel (CaSO* 2H2O) és a fent említett agrotechnikai megoldásokkal javíthatjuk. Az erősen lúgos kémhatás esetén megnő a kicserélhető nátrium mennyisége, szélsőséges esetben szóda (Na2CO3) is jelen lehet. A két utóbbi esetben megfontolandó, hogy megéri-e szántóföldi művelésre alkalmassá tenni ezeket a talajokat, miközben gyepgazdálkodásra jól használhatók.

A gyökérzet és talaj pH szabályozó szerepe

A növények nitrát (NO3) felvétele hidrogénion (H+) felvétellel, vagy hidroxidion (OH) leadással jár együtt, a töltés egyensúlyának fenntartása miatt. A pozítív töltésű ammóniumion (NH4+) felvétele esetén mindez fordítottan történik. Mindezek mellett a növény képes a gyökér közelében a kémhatás szabályozására (2. ábra).

gyökér pH2. ábra: pH különbség a gyökér közelében (forrás: Nature)

A talajok a belekerülő anyagok hatását közömbösíteni és tompítani képesek, ezt nevezzük pufferképességnek. A sav/bázis pufferképesség függ a talaj kolloidtartalmától, a kolloidok minőségétől és a talaj kémhatásától.  Az agyagban és humuszban gazdag talajok pufferképessége nagyobb, a gyengén humuszos homoktalajok pufferképessége a legkisebb A tompító hatás savakkal és lúgokkal szemben nem azonos. Az adszorbeált kationokban szegény, telítetlen (savanyú) talajok savakkal szembeni pufferképessége nyilvánvalóan kisebb, mint a lúgokkal szembeni. Kationokban gazdag, telített (lúgos) talajok nagyobb mértékben képesek tompítani a savas behatásokat.

Összefoglalás

Magyarországon a javításra szoruló mezőgazdasági területek ~ 80%-át savanyú és erősen savanyú talajok teszik ki, ez körülbelül 2,2 millió hektárt jelent. A kémhatás változásból eredő hátrányok – nehezebb művelhetőség, toxicitás, nitrogén hiány – tehát nagyobb arányban a savanyodásból adódnak. A talajok savanyodását többek között a műtrágyák használata is elősegíti. Mivel napjainkban megkerülhetetlen a nitrogén műtrágyák alkalmazása, fordítsunk figyelmet ezek pH-ra gyakorolt hatására. Tudásbázisunk következő fejezete a Megfelelő N műtrágya kiválasztásához szükséges tudnivalók címmel, rávilágít a különböző N műtrágyák és a talaj pH közötti összefüggésekre.