В современном сельском хозяйстве и агрономии одним из ключевых факторов, влияющих на рост и развитие растений, является кислотно-щелочной баланс. В почвоведении кислотность, которая связана с активностью ионов Н⁺ в жидких фазах почв и характеризуется величиной рН, часто называют актуальной кислотностью [5]. Для всех растений есть специфический уровень pH, который производит оптимальные результаты.

Данная тема актуальна, так как мы живем в сельскохозяйственном регионе, многие имеют приусадебные участки или дачи. Поэтому в данной статье попробуем разобраться, действительно ли pH почвы оказывает влияние на рост и развитие растений.

Почва представляет собой сложную природную систему, состоящую из минеральных частиц, органических веществ, воды, воздуха и живых организмов. Основные компоненты почвы включают минеральный состав (песок, ил, глина), органические вещества (остатки растений и животных, а также микроорганизмы, живущие в почве), воду и воздух, живые организмы [2], [7]. Таким образом, почва является динамичной системой, постоянно меняющейся под влиянием природных факторов и человеческой деятельности.

Классификация pH почв основывается на значениях кислотности среды, измеряемых в диапазоне от 0 до 14. Значение pH=7 соответствует нейтральному состоянию, ниже 7 — кислая среда, выше 7 — щелочная.

— pH менее 4,0 —очень сильно кислые

— pH 4,0–4,5 — сильнокислые (например, торфяные болота)

— pH 4,5–5,0 — среднекислые (лесные дерново-подзолистые земли)

— pH 5,0–5,5— слабокислые (характерны для большинства сельскохозяйственных земель)

— pH 5,5–6,2 — близкие к нейтральным

— pH 6,2–7,2 — нейтральные

— pH 7,2–8,2 — слабощелочные (солончаки, солонцы)

— pH 8,2–9,0 — среднещелочные

— pH более 9,0— сильнощелочные (засоленные почвы, пустынные районы) [6].

Из этого следует, что чем больше pH, тем меньше кислотность почвы, и выше щёлочность.

Цветовая шкала рН почв изображена на рис. 1.

Рис. 1. Шкала рН

Кислотность почвы влияет на растворимость, доступность и усвоение растениями питательных веществ. Так, на среднекислых почвах более доступны и лучше усваиваются некоторыми растениями фосфор, железо, марганец, цинк, бор и другие элементы. Если кислотность повысить (рН = 3,5–4,0), то вместо ещё большего усвоения элементов питания будут наблюдаться торможение роста корней и активности их работы, растения заболевают от недостатка необходимых питательных веществ.

Щелочная среда так же значительно влияет на многие биологические процессы. Щёлочность препятствует усвоению некоторых нужных растениям макро и микроэлементов. Растениям становятся недоступными фосфор, магний, бор и цинк [5].

Для определения величины pH существуют различные способы. Вот некоторые из них:

1. Использование индикаторов . Это органические вещества-красители, цвет которых зависит от pH среды. Например, лакмус (красный в кислой среде, синий в щелочной), фенолфталеин (бесцветный в кислой и нейтральной средах, розовый в щелочной). Для более точного измерения используют универсальный индикатор — смесь из нескольких индикаторов, меняющую цвет от красного до фиолетового при изменении pH от 1 до 14.
2. Применение индикаторной бумаги . Это бумажные полоски, пропитанные раствором индикатора. Если смочить такую бумагу исследуемым раствором, она приобретёт характерную окраску, которую сравнивают с эталонами цветов pH шкала.
3. Использование pH-метра . Прибор позволяет измерять pH в более широком диапазоне и с большей точностью (до 0,01 единицы pH) по сравнению с индикаторами. Работа pH-метра основана на измерении электродвижущей силы (ЭДС), которая создаётся электродами после погружения в раствор.
4. Кислотно-основное титрование . Аналитический метод, при котором pH определяется путём постепенного добавления титранта известной концентрации и фиксирования точки эквивалентности с помощью индикатора или pH-метра.
5. Использование водных экстрактов антоцианов . Это пигменты растений, окрашивающие цветки, плоды, листья, стебли. Например, цианидин имеет красновато-фиолетовый цвет, однако цвет меняется с изменением pH: растворы имеют красный цвет при pH < 3, фиолетовый при pH 7–8 и голубой при pH > 11 [1], [5].

Очень важно знать величину рН, так как от этого параметра зависит, насколько хорошо растения могут усваивать питательные вещества.

Растения, любящие кислую почву (pH 4,0–6,0) : хвойные растения (сосны, ели, туи, можжевельники, лиственницы), вересковые (рододендроны, азалии, верески, эрики), некоторые цветы (гортензии (для голубых и фиолетовых сортов нужна кислая почва), камелии, гардении), картофель.

Растения, любящие нейтральную или слабокислую почву (pH 6,0–7,0): овощи (капуста, огурцы, помидоры, перец, баклажаны, морковь, свёкла, лук, чеснок, кабачки, тыква, зелень (петрушка, укроп, салат и т. д.)); фруктовые деревья (яблони, груши, сливы, вишни, черешни), ягодные кустарники (смородина, крыжовник), цветы (розы, лилии, тюльпаны, нарциссы, пионы, флоксы, георгины, астры), зерновые и бобовые культуры (пшеница, рожь, овёс, ячмень, кукуруза, горох, фасоль, соя).

Растения, любящие слабощелочную или щелочную почву (pH 7,0–8,0): некоторые овощи (спаржа, свёкла (слабощелочную), лук (слабощелочную), лекарственные травы (лаванда, шалфей, розмарин, тимьян), некоторые цветы (гвоздики, дельфиниумы, клематисы, мак), деревья и кустарники (сирень, жасмин, боярышник, кизильник) [6].

Нами было проведено исследование показывающее влияние pH фактора почвы на рост и развитие растений. Эксперимент осуществлялся дома при стабильных показателях температуры окружающей среды и влажности воздуха. Чтобы обеспечить чистоту опыта, ёмкости с посаженными семенами были размещены в абсолютно идентичных условиях. Ключевым фактором стало поддержание равного объёма жидкости для полива каждого растения.

Ход нашей работы:

Шаг 1: Подготовка трех видов почв. Первый контейнер оставляем без изменений. Во второй контейнер добавляем древесную золу (1 к 1). В третий контейнер добавляем сульфат аммония (1 к 1). Для удобства обозначаем контейнеры: нейтральный(контрольный), щелочной, кислый.

Шаг 2: Производим замер pH-фактор с помощью лакмусовой бумаги.

Шаг 3: Производим посадку семян.

Шаг 4: Наблюдаем, когда прорастут семена, визуально определяем изменения, происходящие с ростками, все фиксируем в дневник наблюдений.

Шаг 5: Проанализировали все полученные данные, сделали выводы.

В результате проведённого эксперимента были получены следующие данные:

Первые всходы появились на третий день посева семян в контейнере с нейтральной средой (рис. 2).

Рис. 2. Первые проростки растений (нейтральная среда), день третий

На седьмой день эксперимента появились всходы в щелочной среде (рис. 3).

Рис. 3. Проростки (щелочная среда), день седьмой

В кислой среде всходов не наблюдалось.

Произошли изменения во внешнем виде ростков щелочной среды, они стали желтовато-зеленого цвета.

Произошли изменения во внешнем виде почве, в зависимости от рН-фактора: в горшках с щелочной средой появился чёрный налёт; в горшках с кислотной средой — белый налёт.

По окончании эксперимента наиболее интенсивный рост наблюдался в нейтральной среде (рис. 4).

Рис.4. Рост и развитие растений спустя месяц эксперимента

По итогам проведенного эксперимента мы сделали следующие выводы:

1. рН фактор является важным фактором, определяющим условие жизнедеятельности растений.
2. pH-почвы можно легко измерить в домашних условиях и при необходимости корректировать с помощью внесения органических веществ.
3. pH почвы оказывает значительное влияние на рост и развитие растений, поэтому важно регулярно контролировать его уровень
4. Растения лучше всего растут в нейтральной среде, где они наиболее эффективно усваивают питательные вещества, что напрямую влияет на их здоровье и урожайность.

Литература:

1. Габриелян О. С. Химия. 8 класс. Дрофа, 2018.
2. Глухих М. А. Основы агрономии. Воспроизводство плодородия почв. Лань, 2024.
3. Качинский Н. А. Почва, ее свойства и жизнь. Академия наук СССР, 1951.
4. Ковда В. А., Розанова Б. Г. Почвоведение. Почва и почвообразование. Высшая школа, 1988.
5. Середин В. П. Показатели и методы оценки кислотно-основных и катионообменных свойств почв. Томск: ТГУ, 2009.
6. Шаповалова А. А. Экология растений. Саратовский источник, 2015.
7. Шентерова Е. М., Мазирова М. А., Гафурова Л. А., Джалилова Г. Т. Биология и экология почв. ВлГУ, 2020.