Реакція ґрунтового розчину (англ. Soil pH, Soil reaction) — це інтегральна характеристика співвідношення концентрацій іонів водню (Н+) та гідроксид-іонів (ОН-) у ґрунтовому розчині, яка виражається показником pH і відображає ступінь кислотності або лужності ґрунту. Показник рН є від'ємним логарифмом концентрації іонів водню. Кислі ґрунти мають рН менше 7, нейтральні — близько 7, а лужні — понад 7. Найсприятливішими для росту і розвитку більшості сільськогосподарських культур і ґрунтової біоти (мікроорганізми, водорості, гриби) є нейтральні та слабокислі ґрунти. Організми, які надають перевагу кислим ґрунтам, називаються ацидофітами (рослини) та ацидофілами (тварини). Закислені ґрунти меліораційно розкисляють, лужні закислюють.

Зростаюча кислотність ґрунтового покриву — одна з найгостріших глобальних проблем сучасності: закислення вже провапнованих і появу кислих ґрунтів там, де їх раніше не було, спостерігають в Україні, у східних районах США, Канаді, Німеччині, Великий Британії, Бельгії, Польщі, Молдові, країнах Балтики.

Механізми закислення ґрунтів Закислення ґрунтів відбувається як природнім чином, так і під впливом людини. Серед природних механізмів:

Вилуговування. Загалом кислі ґрунти характерні для районів з високою кількістю опадів. Дощ і сніг підвищують кількість вологи в ґрунті, і концентрація кальцію і магнію в ґрунтовому розчині знижується: їх іони з частинок ґрунту переходять в ґрунтовий розчин і з ним вимиваються з ґрунту. Їх місце на частинках ґрунту займають катіони H+, ґрунт підкисляється. Там, де кількість опадів перевищує 500 мм/рік, кальцій щорічно значно вимивається. Приблизно така ж кількість кальцію виноситься з ґрунту з високим урожаєм. Розпад органіки. Розпад органічної речовини виробляє іони водню Н+. Проте, як і внаслідок опадів, розвиток кислих ґрунтів від розкладання органіки в короткостроковій перспективі є незначним. Вуглекислий газ. CO2 виділяється корінням живих рослин при диханні, а також під час розпаду органічних речовин/добрив, при зростанні активності мікроорганізмів. Розчинення СО2 у ґрунтовій воді запускає безперервне утворення водневих іонів H+. Розчинений СО2 є потужним розчинником сполук кальцію, переводячи, зокрема нерозчинний карбонат кальцію CaCO3 в розчинний бікарбонат кальцію Ca(HCO2)2, котрий вимивається. Антропогенні фактори закислення ґрунтів значно більш руйнівні за природні: Найважливішу роль відіграє урожай високопродуктивних культур. Під час росту с/г культури поглинають основні елементи (кальцій, магній та калій) на свої харчові потреби. Більша частина цих основних речовин видаляється з поля для зростання врожаю. У порівнянні з листям та стеблом, зерно містить мінливі кількості цих основних поживних речовин. Тому збирання високопродуктивних кормів (свинорій пальчастий та люцерна) впливає на кислотність ґрунту більше, ніж збирання зерна. Кислотні дощі. За даними ЮНЕСКО, в атмосферу надходить 109 тон/рік кислотних реагентів (газ та аерозоль) сірки, азоту, вуглецю і хлору. З їх окисленням і конденсацією утворюються сульфатна, нітратна, карбонатна та хлоридна кислоти, що випадають з дощами на землю. Мінеральні добрива. Необґрунтовано високе застосування хімізації в землеробстві на фоні низького використання органічних добрив є одним з чинників глобального закислення. Внесення, наприклад сірчанокислого амонію або сірки теж може окисляти ґрунт. Вважається, що азотні добрива підвищують проблеми кислотності ґрунту.

Визначення рівня кислотності

Точно визначити рівень рН ґрунтової суміші можна лише в лабораторних умовах. Лакмусовий (індикаторний) папір: водний розчин лужного ґрунту забарвлює стандартний індикаторний папір в синій колір. Вапно (луг) у ґрунті виявляють розчини кислот: соляної, оцтової, оцту столового (реакцією з виділенням СО2, тобто піною й шипінням, якщо вапно присутнє: ґрунт нейтральний чи лужний). Якщо вапна недостатньо (кислий ґрунт), то реакції не відбудеться. 3-4 листки чорної смородини, настояні в склянці окропу до кімнатної температури, в суміші з ґрунтом забарвлюють розчин у: червоний (pH 3,5-4,5), рожевий (pH 4,5-6,5), зелений (pH близько 7) чи блакитний (pH 7 і вище). Рослини-індикатори: які рослини природньо приживаються на ділянці. Гортензія в кислих грунтах цвіте яскраво-синім, в недостатньо кислих жовто-зеленим.

Класифікація та характеристики ґрунтів за кислотністю За рівнем рН ґрунти поділяють на кислі, слабокислі, нейтральні та лужні: чим вищий рН, тим лужніший ґрунт. Ґрунти за кислотністюpH-реакція ґрунтового розчинуТипи та характеристики ґрунтівРослини, які надають перевагу таким ґрунтамКорекціяpHДод.Клас ґрунтуЗа NRCSДуже сильнокислі3< 4,5< 4,0 (дуже кислі)< 3.5 (ультракислі)КисліТорф'яні ґрунти з верхового торфу (3.0, 3,5-5,5)Токсичні для коренівхвойні, гіпоарктичні чагарники, рослини торфовищ, багато гірських рослин (кислі силікатні породи)Розкислення кальцієм:вапно, доломітове борошно, фосфоритне борошно, низинний торф, лесоподібні карбонатні суглинки, дефекат, органо-мінеральні компостиДерново-підзолисті, дернові опідзолені, сірі лісові, буроземно-підзолисті, буроземи кислі та інші ґрунти України. Глинисто-дернові, хвойні (4-5). Дернова земля рН 5-6, листова земля, соснова кора (4-4,5), сфагнум (4). Сирі затінені ділянки. 3.5–4.4 (екстремально кислі)Сильнокислі44,5–54,1-4,5 (сильно кислі)4.5–5.0 (дуже сильнокислі)Гірша фільтраційність, капілярність і проникність4,5-5 (кислі)Помірнокислі (середньокислі)55–5,55,0-5,5 (слабо-кислі)5.1–5.5 (сильнокислі)5.6–6.0Слабокислі65,5–65,5–6 (близькі до нейтр.)6.1–6.5Сл.кис.Верескові та дернові ґрунтибільшість сільськогосподарських культурНе потребують корекції кислотності у сільському господарствіНейтральні76–76,0-7,06.6–7.3Нейтр.Біогумус, листяна, перегнійна земляНекарбонатні, повністю насичені Ca, MgСлаболужні87–7,5> 7 (лужні)7.4–7.8ЛужніПерегній (компост) (8.0)багато декоративних рослинЗакислення: гіпс (гіпсування солонців); сірка (сульфатамонійні добрива), мульча чи опад хвої, торф верховий, подрібнена кора (сосна), свіжий гній, сечовинаПомірнолужні (середньолужні)97,5–87.9–8.4Солончаки та солонці (8-9), солонцюваті ґрунти, суглинки, глинисті ґрунти. Степ і лісостеп України: південні чорноземи, каштанові, бурі ґрунти. Містять солі кальцію (крейда, вапно).Важкі, у вологому стані в'язкі, липкі, водонепроникні. Низькородючі через фіз. властивості та хім. склад. Токсичні для коренів.Сильнолужні108–8,58.5–9.0Дуже сильнолужні11> 8,5> 9.0

Преференції рослин до кислотності Найсприятливішими для росту і розвитку більшості сільськогосподарських культур і ґрунтової біоти є нейтральні та слабокислі ґрунти. Ґрунти за кислотністюpHРослини, які надають перевагу таким ґрунтамДуже сильнокислі3хвойні, гіпоарктичні чагарники (брусниця, буяхи, багно, карликова береза), рослини торфовищ і багато гірських рослин (кислі силікатні породи)хвощі, мохи, щавлі, верески, туї, акації, калина, ромашка, подорожник, кропива, осот, кизил, триколірна фіалка, гірчак шорсткий, жовтець повзучий, жимолость, барбарис, магнолія 4-5 (4,5-5,5): азалії, антуріум, камелії, ломикамінь, монстера, папороті.

4,5–5,5: кала, верес, гортензії, рододендрон, фуксія.

< 5: лохина, журавлина, брусниця, чорниця, горобина, ялівець.

біля 5,5: рододендрони, гарденії, пальми, фікуси, фуксія, цикламен, шеффлера.

Дуже кис.: роман польовий, єрика, щавель кислий, біловус стиснутий, марянник дібровний

Сер. кис.: сфагнум балтійський, гірчак почечуйний, м'ята, брусниця, багно болотне, оксаліс, дивина ведмеже вухоСильнокислі4Середньокислі5Слабокислі6більшість сільгоспкультур, конюшина, волошка, жовтець, польова берізка5,5–6,5: аспарагус, бегонія, пеларгонія, примули, абутилон, амариліс, традесканція, аралія, фікус еластика. 5-6: бегонія, гортензія, інжир, пеларгонія, примула, хлорофітум, фікус

пирій повзучий, дзвоники, анемона дібровна, шипшина, осока волосиста і ранняНейтральні76-7: квасоля, кріп, томат, баклажани, кукурудза, диня, кабачок, патисон, хрін, шпинат, ревінь, морква, часник, листові капусти, брюсельська капуста, редис, кавун, цикорій. пшениця, ячмінь, кукурудза, соняшник, соя, горох, ріпак, огірки, салат, цибуля (чутливі до ґрунтової кислотності). агава, амариліс, аспарагус, аукуба, бальзамін, драцена, клівія, кринум. 6,5–7: ячмінь, соя, горох.. троянди, цинерарія, саксіфрага, матіола, хризантеми

рН=7: геліотроп, кальцеоляріяСлаболужні8багато декоративних рослин. Сильнолужні ґрунти (солонці) вкрай несприятливі для винограду і більшости плодових культур (розвивається хлороз).< 8: абрикоса, айва, груша, персик, черешня, кизил, мигдаль, волоський горіх, шовковиця. 8: мирт, пальмаСередньолужні9> 7: Декоративні: антуріум, бальзамін, бегонія, дифенбахія, калатея, кротон, сенполія, сингоніум, спатифілум, сциндапсус, традесканція. Дерева: айлант, акація біла, в'яз карликовий, глід к., гледичія, груша верболиста і лохолиста, дуб звичайний і пухнастий, катальпа зв., клени польовий, ясенелистий, гостролистий, платан сх., софора яп., сумах оцт., тополя чорна, церцис євр., шовковиця біла, ясен зв. дикий мак, польова гірчиця, берізкаСильнолужні10Дуже сильнолужні11 6,5–7,5: цукрові, столові та кормові буряки, люцерна, еспарцет, капуста (найчутливіші до кислотності ґрунту).

6,2–7,5: капуста, буряк, горох, селера, огірок, салат, цибуля ріпчаста, спаржа, петрушка, морква, ріпа.

5,0–6,5: картопля, перець, боби, щавель, пастернак, гарбуз.

5–7,5 (найкраще при 5,5–6,5): жито, овес, просо, гречка, картопля, льон, морква, томат (менш чутливі до підвищеної кислотності). +Оптимальні діапазони рН ґрунту для окремих сільськогосподарських культурСильнокис.Помірнокислий ґрунтСлабокислий ґрунтНейтральний ґрунтСл.луж.4.74.84.95.05.15.25.35.45.55.65.75.85.96.06.16.26.36.46.56.66.76.86.97.07.17.27.37.47.57.67.77.87.98.08.1ГречкаКартопляОгірокМоркваПросо, овес (до 7,7), жито озимеЛьонКапустаПшениця яроваСоняшникЦукровий бурякКукурудза, горох, конюшина, салатТоматиКонопляПшениця озимаСояСтоловий буряк, ячміньЛюцерна

Вплив кислотності ґрунту на рослини Значно віддалена від нейтральної кислотність ґрунту (як закислення, так і залужнювання) робить недоступними у ґрунтовому розчині поживні речовини, необхідні рослинам для життя, впливає на діяльність ґрунтової мікробіоти. Різні рослини залежно від фізіологічних особливостей по-різному реагують на кислотність.

Надмірна (pH > 9) або низька (pH < 4) кислотність ґрунту токсична для коренів рослин. В межах цих значень pH визначає поведінку окремих поживних речовин, їх осадження або перетворення в недоступні рослинам форми.

В дуже кислих ґрунтах (pH 4.0-5.5):

Залізо, алюміній і манган стають доступні рослинам, а їх концентрація досягає токсичного рівня (до алюмінію високочутливі, наприклад, буряк, горох, квасоля, до мангану — майже всі овочі). Надлишок цих металів порушує вуглеводний та білковий обмін рослин і утворення органів розмноження, що значно знижує врожай і може спричинити загибель посівів. Алюміній обмежує або й зупиняє розвиток коренів, і рослини не можуть поглинати воду й поживні речовини, розвивається дефіцит (особливо фосфору). Токсичні рівні мангану перешкоджають росту, змінюють рослину та знижують врожайність. При цьому ускладнюється надходження в рослини фосфору, калію, сірки, кальцію, магнію, молібдену. В результаті голодування рослини можуть гинути без зовнішніх причин (таких як мороз, хвороби і шкідники). Погіршуються фільтраційна здатність, капілярність та проникність ґрунту. Пригнічується діяльність корисних мікроорганізмів, що беруть участь у розкладанні гною, торфу, компостів і інших форм органічних решток для вивільнення із них доступної для рослин форми поживних речовин. На коренях погано розвиваються бульбочкові нітрифікуючі бактерії: бобові культури значно гірше засвоюють азот з повітря і з добрив, він не збагачує ґрунти. За підвищення рН із 6,2 до 7 кількість нітрифікуючих бактерій зростає у 55 разів. Практично не розвиваються у кислому середовищі й бульбочкові азотфіксуючі бактерії бобових.