Abyste lépe porozuměli vlivu pH na vaši úrodu, musíme si nejprve vysvětlit samotné pH. Stupnice pH pro standardní měření kyselosti byla vyvinuta vedoucím chemického oddělení laboratoře Carlsberg Laboratory v roce 1909. Jedná se v podstatě o „sílu vodíku“, protože stupnice poskytuje jednoduché a univerzální měření množství vodíkových iontů v roztoku. Tyto ionty ovlivňují jeho kyselost a chemickou reakci. Stupnice pH se pohybuje od 0 (kyselá) do 14 (alkalická), kde pH 7 představuje neutrální bod.
Jak rostliny ovlivňují půdní život
Rostliny nejsou při snaze získat živiny jen pasivní čekatel, ale umí aktivně ovlivňovat podmínky v rhizosféře. Rhizosféra je relativně mělká zóna půdy, která je přímo ovlivněna sekrecemi kořenů a přidruženými půdními mikroorganismy. Rostliny reagují na nedostatek živin změnou kořenové morfologie, ovlivňováním mikroorganismů a změnou chemického prostředí rhizosféry. Složky v kořenových exudátech pomáhají rostlinám získat přístup k živinám okyselením, změnou podmínek v rhizosféře, nebo chelatací některých živin. Exsudáty takto mohou uvolňovat živiny rozpuštěním minerálních složek, desorpcí z jílových minerálů, nebo organických látek. Živiny se tak uvolňují do půdy v roztoku a poté je mohou kořeny přijímat.
V umělých podmínkách rostlinám pomáhá pěstitel. Při přípravě živného roztoku zajistí, aby pH vody bylo v takovém rozmezí, při kterém je rostlině k dispozici nejvíce živin, což je pH 5,2 - 6,2. V případě potřeby lze pH roztoku hnojiva jednoduše upravit přidáním kyseliny ke snížení pH, nebo zásady pro jeho zvýšení.
PH v rhizosféře se přitom může velmi lišit od pH, které změříte v živném roztoku. Hlavní příčinou toho je, že rostlina se snaží zůstat „neutrální“. Když jsou živiny rozpuštěny ve vodě, jsou přítomny jako ionty. Tyto ionty mají vždy kladný, nebo záporný náboj. Kladně nabité ionty, jako K +, se nazývají kationty. Záporně nabité ionty, jako NO3 -, se nazývají anionty. Některé živiny mohou být přítomny v několika formách. Například fosfáty se mohou vyskytovat jako PO4 3-, HPO4 2- a H2PO4-. Pouze poslední uvedenou formu však mohou převzít kořeny. Povrch kořene je záporně nabitý. V tomto stavu budou negativně nabité ionty, jako je H2PO4 - odpuzovány od povrchu kořene jako dva magnety, které mají stejný pól. Rostliny si ale vyvinuly několik způsobů usnadnění absorpce aniontů. Pro každý aniont, který rostlina přijímá vylučuje aniont (jako hydroxid OH-) nebo hydrogenuhličitanový iont (HCO3-). Podobně pro každý kationt, který kořeny absorbují, rostlina vylučuje kationt (např. H +). Tímto způsobem zůstává náboj rostliny vyvážený. Vedlejším účinkem však je, že vylučované ionty ovlivňují pH rhizosféry v substrátu. Vylučováním kationtů klesá pH v blízkosti kořenů (stává se kyselejším). Vylučování aniontů se naopak zvýší pH v blízkosti kořenů (stane se alkaličtějším).
Je dobře známo, jak dusíkatá hnojiva ovlivňují pH v blízkosti kořenů, přičemž tento efekt může být značný, protože rostlina absorbuje dusíku velké množství. Obdobný proces přitom nastává u každé živiny, nebo hnojiva. Jako pěstitel můžete přidávat dusík v různých formách. Amoniak (NH4 +) má v půdě kyselý účinek. Dusičnan (NO3 -) má zásaditý účinek. Dalo by se tedy předpokládat, že řešením bude hnojení dusičnanem amonným (NH4NO3). Ale není to tak jednoduché. Amoniak bude rostlinou přijímán mnohem rychleji, než dusičnany a výsledkem bude nakonec okyselení půdy. Je třeba vzít v úvahu všechny tyto reakce, protože každá živina má své vlastní optimální rozmezí pH v půdě s ohledem na dostupnost rostlin. U některých prvků se jedná o úzké rozmezí pH a pouhé měření pH v živném roztoku neodhalí, co se skutečně děje v kořenové zóně.
Exudáty
Už dlouho je známo, že kořeny vylučují mnoho látek, aby ovlivnily život v půdě přímo kolem povrchu kořenů. Tyto látky jsou známé jako „exudáty“. Hlavními exsudáty jsou cukry a organické kyseliny. Kyseliny jako kyselina citronová, kyselina šťavelová a kyselina jablečná jsou přítomny ve velké míře v buněčné tekutině kořenů. Tyto prvky mohou mít vliv na pH v půdě, ale síla tohoto účinku se bude u každé rostliny lišit. Zajímavé je, že pokud jsou kyseliny vylučovány z kořenů, rozpouští se v podobě aniontů a půda poblíž kořene bude nakonec zásaditější. Obvykle budou mít tyto exudáty malý vliv na pH ve srovnání se silným účinkem H + -iontů. Pozoruhodné však je, že ne každý kousek kořenového systému funguje stejně. Na špičce kořene se vylučuje více iontů H +, zatímco o kousek dále od kořene se vylučuje více aniontů. To pravděpodobně souvisí s rozdíly v příjmu hnojiv.
Jak pH ovlivňuje růst rostlin
Úroveň pH ovlivňuje dostupnost živin a nepřímo proto má vliv na růst rostlin. Ne každá živina je ovlivněna stejně, ale většina z nich je k dispozici kořenům v rozmezí pH 5,2 - 6,2 (viz obrázek 4). Než může rostlina použít živinu, musí být rozpuštěna v půdním roztoku. Většina minerálů a živin je rozpustnější (a tedy dostupnější), v mírně kyselých půdách. V neutrálních až slabě alkalických půdách se mohou některé prvky „deaktivovat“ a rostlina je nebude mít k dispozici. To platí hlavně pro kovy – železo, mangan, měď, zinek a bór. Ve velmi kyselých půdách naopak klesá rozpustnost fosforu, vápníku a hořčíku. Fosfor není nikdy snadno rozpustný v půdě, ale je nejvíce dostupný v půdě s rozsahem pH kolem 6,5. Kyselé půdy (pH 4,0-5,0) mívají navíc i vysoké koncentrace rozpuštěného hliníku, manganu a železa, které mohou být pro určité rostliny toxické. Živiny pro zdravý růst rostlin se dělí do různých kategorií: makroživiny (prvky potřebné ve větším množství), které se dále dělí na primární a sekundární živiny a mikroživiny, neboli stopové prvky (prvky potřebné ve velmi malém množství). Většinu nedostatků sekundárních živin a mikroživin lze snadno napravit udržováním média kolem optimálního rozsahu pH.
Nízké hodnoty pH (3–5) zejména v kombinaci s vysokou teplotou (nad 26 ° C) mohou podpořit růst některých houbových chorob. V takto kyselých půdách se také omezuje aktivita bakterií, které rozkládají půdní organické látky. To zabrání rozpadu organické hmoty a uvolňování živin do půdy, zejména dusíku, který je uvnitř organické hmoty uzamčen. To samozřejmě negativně ovlivňuje vývoj rostlin. Důležitým faktorem je také alkalinita vody. Pokud je obsah CaCO3 (uhličitan vápenatý) vyšší než 200 až 250 ppm, měla by se přidat kyselina, aby se minimalizoval vliv na pH růstového média.
Jak a proč se v hydroponických systémech mění pH
Už jsme si vysvětlili, že příjem aniontů (negativně nabité živiny) a kationtů (pozitivně nabité živiny) rostlinami může způsobit podstatné posuny pH v kořenové zóně. Pokud je ve srovnání s anionty absorbováno více kationtů, pH se sníží. Pokud je absorbováno více anionů než kationtů, vede to ke zvýšení pH. Vzhledem k tomu, že dusík (prvek potřebný ve velkém množství pro zdravý růst rostlin) může být dodáván buď jako kationt (amonium - NH4 +) nebo jako anion (dusičnan - NO3 -), poměr těchto dvou forem dusíku v živném roztoku může mít zásadní vliv jak na rychlost, tak na směr změn pH v průběhu času. K posunům pH může docházet překvapivě rychle. Většina odrůd bylin roste nejlépe v živném roztoku s pH mezi 5,2 a 6,2 a při teplotě mezi 20° C - 22° C.
Pokud je k dispozici málo světla (v zatažených dnech, nebo při indoor pěstování), rostliny absorbují více draslíku a fosforu z živného roztoku, čímž se zvýší kyselost (pH klesne). Při nízké úrovni osvětlení je rychlost transpirace nižší, což také snižuje absorpci vápníku. V kombinaci s nízkým pH v substrátu se mohou objevit příznaky nedostatku vápníku. Když je dostatek intenzivního světla (za jasných slunečných dnů), rostliny přijmou více dusíku z živného roztoku. Výsledkem je snížení kyselosti (zvýšení pH).
Nevhodné pH a jak poznat příznaky
První příznaky nedostatku živin se projeví na listech. Například nedostatek železa (Fe) se může objevit velmi rychle. Při hodnotách pH 7 nebo vyšších bude rostlinám k dispozici méně než 50% Fe. Při hodnotách pH 8,0 zbývá v roztoku už jen minimální množství Fe v důsledku srážení hydroxidem železitým, který se nakonec promění na rez. Vlivem nedostatku jednotlivých živin vznikají chlorózy a nekrózy listů. Chloróza je žloutnutí, nebo bělení tkáně v důsledku ztráty chlorofylu. Nekróza je smrt rostlinné tkáně a projevuje se jako tmavě hnědé zbarvení, např. na části listu.
Místo na rostlině, kde se příznaky vyskytují (staré versus mladé listy), bude záviset na mobilitě prvku v rostlině. Prvky s velmi nízkou mobilitou jsou bór, vápník, měď, železo, mangan, molybden a zinek. Nedostatky těchto prvků budou nejprve patrné u mladších listů, protože rostlina neumí živiny přesunout ze starších listů. Mobilnějšími prvky jsou dusík, draslík a hořčík. Příznaky nedostatku těchto prvků jsou patrné u starších listů rostlin, protože prvky se přirozeně přemisťují ze starších listů do mladších, které potřebují více živin pro proces růstu.
