ค่า pH ของดินและความเป็นกรดของดิน

ค่า pH ของดินเป็นการวัดความเป็นกรดหรือด่างของสารละลายในดิน และเป็นตัวแปรหลักที่ควบคุมความพร้อมใช้งานของธาตุอาหาร ความเป็นพิษของธาตุต่างๆ เช่น อะลูมิเนียม และกิจกรรมของจุลินทรีย์

Definition

ค่า pH ของดินคือลอการิทึมเชิงลบของกิจกรรมไฮโดรเจนไอออนในสารละลายดิน ซึ่งเป็นมาตรวัดความเป็นกรดหรือด่างของดิน ความเป็นกรดของดินประกอบด้วยความเป็นกรดแบบแอคทีฟในสารละลาย และความเป็นกรดแบบสำรองที่มีปริมาณมากกว่ามากซึ่งยึดเกาะอยู่บนเชิงซ้อนแลกเปลี่ยน

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงแหล่งที่มาและรูปแบบของความเป็นกรดในดิน ความเป็นกรดแบบแอคทีฟเทียบกับความเป็นกรดแบบสำรองและการบัฟเฟอร์ค่า pH อิทธิพลอย่างมากของค่า pH ต่อความพร้อมใช้งานของธาตุอาหารและโลหะ และการจัดการความเป็นกรดโดยการใส่ปูนขาว โดยถือว่าปฏิกิริยาของดินเป็นคุณสมบัติทางเคมีหลักที่เชื่อมโยงเคมีคอลลอยด์เข้ากับความอุดมสมบูรณ์ของดิน

Core questions

• อะไรเป็นสาเหตุที่ทำให้ดินเป็นกรดหรือด่าง?
• ความแตกต่างระหว่างความเป็นกรดแบบแอคทีฟและแบบสำรองคืออะไร?
• ค่า pH ควบคุมความพร้อมใช้งานของธาตุอาหารและความเป็นพิษของอะลูมิเนียมได้อย่างไร?
• ความเป็นกรดของดินได้รับการแก้ไขโดยการใส่ปูนขาวได้อย่างไร?

Key concepts

• ค่า pH ของดินและปฏิกิริยาของดิน
• ความเป็นกรดแบบแอคทีฟและแบบสำรอง
• ความสามารถในการบัฟเฟอร์ค่า pH
• ความเป็นพิษของอะลูมิเนียมและแมงกานีส
• ความพร้อมใช้งานของธาตุอาหารเทียบกับค่า pH
• การใส่ปูนขาวและความต้องการปูนขาว

Key theories

ความเป็นกรดแบบแอคทีฟและแบบสำรอง

ความเป็นกรดของดินมีอยู่ในรูปของไฮโดรเจนไอออนจำนวนน้อยในสารละลายที่ถูกบัฟเฟอร์โดยอะลูมิเนียมและไฮโดรเจนที่แลกเปลี่ยนได้จำนวนมากบนคอลลอยด์ ดังนั้นการเปลี่ยนค่า pH จึงต้องทำให้ความเป็นกรดแบบสำรองเป็นกลาง ซึ่งเป็นตัวกำหนดความต้องการปูนขาว

การควบคุมความพร้อมใช้งานและความเป็นพิษด้วยค่า pH

ค่า pH ของดินควบคุมความสามารถในการละลายและรูปแบบทางเคมีของธาตุอาหารและธาตุที่เป็นพิษ ธาตุอาหารหลักส่วนใหญ่จะพร้อมใช้งานมากที่สุดที่ค่า pH ใกล้เป็นกลาง ในขณะที่ความเป็นกรดที่รุนแรงจะละลายอะลูมิเนียมและแมงกานีสที่เป็นพิษ และจับฟอสฟอรัสไว้

Mechanisms

ความเป็นกรดเกิดขึ้นเมื่อแคตไอออนพื้นฐานถูกชะล้างออกไปและถูกแทนที่ด้วยไฮโดรเจนและอะลูมิเนียม เมื่อรากพืชและจุลินทรีย์ปล่อยกรด และเมื่อปุ๋ยแอมโมเนียมและการสะสมของกรดเพิ่มไฮโดรเจนไอออน ความเป็นกรดส่วนใหญ่จะถูกเก็บสำรองไว้บนเชิงซ้อนแลกเปลี่ยนในรูปของอะลูมิเนียมที่แลกเปลี่ยนได้ ซึ่งจะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสเพื่อปล่อยไฮโดรเจนไอออน ดังนั้นดินจึงต้านทานการเปลี่ยนแปลงค่า pH การใส่ปูนขาวจะเพิ่มคาร์บอเนตที่ทำให้ความเป็นกรดนี้เป็นกลาง เพิ่มค่า pH แทนที่อะลูมิเนียม และฟื้นฟูความพร้อมใช้งานของธาตุอาหารหลายชนิด

Clinical relevance

ค่า pH ของดินเป็นหนึ่งในคุณสมบัติของดินที่ให้ข้อมูลมากที่สุดและมีการวัดเป็นประจำ: เป็นแนวทางในการเลือกพืช ความจำเป็นและปริมาณของปูนขาว การวินิจฉัยการขาดธาตุอาหารและความเป็นพิษของโลหะ และมีอิทธิพลอย่างมากต่อชะตากรรมของธาตุอาหารและสารปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อม

History

การตระหนักว่าอะลูมิเนียมที่แลกเปลี่ยนได้ ไม่ใช่ไฮโดรเจนเพียงอย่างเดียว ควบคุมความเป็นกรดของดินส่วนใหญ่เกิดขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 และได้ปรับเปลี่ยนความเข้าใจเกี่ยวกับการใส่ปูนขาว ในขณะที่การพึ่งพาอย่างมากของความพร้อมใช้งานของธาตุอาหารและโลหะต่อค่า pH ได้กลายเป็นรากฐานสำคัญของความอุดมสมบูรณ์ของดินและเคมีดินสิ่งแวดล้อม

Key figures

• Donald L. Sparks
• Nyle C. Brady
• Ray R. Weil

Seminal works

• brady2016
• sparks2003

Frequently asked questions

ทำไมค่า pH ของดินจึงมีความสำคัญต่อพืช?

ค่า pH ของดินควบคุมรูปแบบทางเคมีและความสามารถในการละลายของธาตุอาหารและธาตุที่เป็นพิษ ที่ค่า pH ใกล้เป็นกลาง ธาตุอาหารส่วนใหญ่จะพร้อมใช้งานได้ง่าย แต่ในดินที่เป็นกรดจัด ฟอสฟอรัสจะถูกจับไว้และอะลูมิเนียมที่เป็นพิษจะถูกปล่อยออกมา ในขณะที่ในดินที่เป็นด่างจัด ธาตุอาหารรอง เช่น เหล็กและสังกะสีจะกลายเป็นไม่พร้อมใช้งาน

การใส่ปูนขาวช่วยเพิ่มค่า pH ของดินได้อย่างไร?

วัสดุที่ใช้ในการใส่ปูนขาว เช่น หินปูนบด จะให้คาร์บอเนตที่ทำปฏิกิริยากับและทำให้ความเป็นกรดของดินเป็นกลาง โดยการบริโภคไฮโดรเจนไอออนและแทนที่อะลูมิเนียมที่แลกเปลี่ยนได้จากคอลลอยด์ ซึ่งจะเพิ่มค่า pH และลดความเป็นพิษของอะลูมิเนียม