Ympäristön reaktiolla on tärkeä rooli ionien imeytymisessä maaperästä tai ravinneliuoksesta. Erittäin happamassa ympäristössä (pH < 4,0) vetyionit ovat myrkyllisiä kasveille. Ne syrjäyttävät kaikki muut kationit adsorptiotilasta, ja imeytymisen sijaan niiden voidaan nähdä vapautuvan juuresta. Voimakkaasti happamassa ympäristössä juurien ulkonäkö ja rakenne muuttuvat. Emäksisessä ympäristössä (pH > 8) kasvien anionien imeytyminen muuttuu.
Vähemmän happamassa ympäristössä (pH = 4,5-5,0) vetyionit eivät aiheuta suoraa myrkyllistä vaikutusta. Kuitenkin maaperässä, jolla on tämä pH, monet kasvit kasvavat huonosti. Tämä johtuu siitä, että happamissa maaperässä kalsiumin virtaus kasveihin viivästyy, ja myös hyödyllisen mikroflooran toiminta häiriintyy. Lisäksi happamaan maaperään kertyy suuri määrä kasvien kasvulle haitallisia rauta-, mangaani- ja erityisesti alumiini-ioneja, joita löytyy sidottuina ei-happamassa maaperässä. Happamassa maaperässä kasvien fosfaattien ja molybdeenin imeytyminen vähenee. Siksi happamat maaperät on kalkittava korkean sadon saamiseksi.
Kasvatettaessa kasveja hydroponisesti, keinotekoisilla substraateilla, liuoksen happamuus vaikuttaa vähemmän kasvien kasvuun, koska vetyioneista ei ole sivuvaikutuksia. pH = 4:ssä tomaatin taimien kasvu estyy voimakkaasti (katso taulukko), koska voimakkaasti happamassa ympäristössä kasvien kaikkien kationien imeytyminen muuttuu. Mutta pH = 5 ja 6 taimien kasvu oli paras. Liuoksen pH:n muutos emäksiselle puolelle (pH = 8) päinvastoin vähensi voimakkaasti taimien kasvua, jota ei yleensä tapahdu maaperässä. Syynä tähän on se, että neutraalissa reaktiossa osa liuoksessa olevista mineraaliaineista saostuu kalsium-, mangaani- ja rautafosfaatti- ja karbonaattisuoloina ja joutuu kasvin ulottumattomiin. Nämä juuren pinnalle saostuvat suolat vaikeuttavat myös hengitystä. Neutraalit ja emäksiset reaktiot häiritsevät erityisen voimakkaasti raudan imeytymistä, joka saostuu kokonaan, minkä seurauksena kasveille kehittyy kloroosi, tämän taudin yhteydessä klorofyllin muodostuminen pysähtyy ja nuorten lehtien kellastuminen havaitaan. Klooroosin yhteydessä lehtien väri ei muutu, vaan fotosynteesi- ja hengitysprosessi häiriintyy, kasvien kasvu hidastuu dramaattisesti. Siksi ilman maaperää kasvatettaessa on huolehdittava siitä, että ravinneliuoksessa on aina rautaa liuenneena. Rautaa imeytyvät vain nuoret juuret, vanhat juuret eivät ime rautaa, joten kasveja kloroosia hoidettaessa on kiinnitettävä erityistä huomiota suotuisten olosuhteiden luomiseen uusien juurien kasvulle.
Ravinneliuoksen pH:n vaikutus tomaatin taimien kasvuun.
(Ernon ja Johnson, siteerattu julkaisussa Sabinin, 1955)
liuoksen pH
Kasvin bruttopaino, g
4,0
35,3
5,0
103,7
6,0
111,8
7,0
100,3
8,0
64,5
9,0
7,0
Taulukossa esitetyt tiedot osoittavat, että suotuisimmat olosuhteet keinokasvien kasvulle luodaan pH:ssa 5,0-6,0.
Maaperässä kasvien kasvun vaikutuksesta pH muuttuu hieman, koska maaperällä on korkea puskurointikyky, eli kyky ylläpitää pH tietyllä tasolla. Ravintoliuokset eivät ole yhtä puskuroivia ja siksi niiden pH siirtyy helposti happamalle tai emäksiselle puolelle kasvin kasvun vaikutuksesta. Ravinneliuos voidaan puskuroida keinotekoisesti. Tätä varten on tarpeen lisätä liuokseen lisäksi aineita, jotka pystyvät muodostamaan puskuriliuoksia.
Miksi happamuus muuttuu?
Liuoksen happamuuden muutos johtuu kationien ja anionien epätasaisesta imeytymisestä ravinneliuoksesta juurissa. Esimerkiksi jos ammoniumsuoloja sisällytetään ravintoliuoksen formulaatioon, liuos yleensä tulee happamaksi, koska kasvit absorboivat ammoniumtyppeä suurella nopeudella verrattuna mukana olevaan anioniin; päinvastoin, nitraatin läsnä ollessa kasvit kuluttavat nitraattityppeä suuremmassa osuudessa, joten liuos muuttuu emäksiseksi, koska se on rikastettu alkalisuolajäännöksillä. Kokemus on osoittanut, että ravinneliuokseen ei voida lisätä suuria määriä ammoniumsuoloja, koska ne vahingoittavat kasveja liuoksen voimakkaan happamoitumisen vuoksi. Yleisimmissä ratkaisuissa, mukaan lukien hydroponiikkasarja, nitraatti on hallitsevampi kuin ammoniumtyppi; käytännössä liuos muuttuu emäksiseksi ja sitä on jatkuvasti happamoitettava.
Havainnot
Siten kasvatettaessa kasveja ilman maaperää on mahdollista säädellä tarkasti juurien ravintoa, kykyä tarjota kasveille kaikki tarvittavat ravintoaineet. Siksi keinoviljelyssä voit saada korkeat kasvisadot. On kuitenkin myös useita vaikeuksia. Ensinnäkin juurijärjestelmän tulvimisen vaara, mikä voi johtaa kasvien kuolemaan. Tämä vaara on eliminoitu erilaisten teknisten tiimien avulla. Toiseksi liuoksen happamuus muuttuu (yleensä emäksisyys), mikä voi vaikuttaa negatiivisesti kasvien kasvuun. Siksi ravinneliuoksen pH on tarkistettava säännöllisesti ja saatettava se optimiarvoon.
