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老布谈农机农艺第三讲:土壤pH值对产量形成的意义
发布时间: 2020-10-12 8:25:38

在许多以往进行的土壤分析显示,黑土pH值在4.8-5.3之间的酸性区域里。没有适当的pH值,对于植物的生长以及高产的形成会产生巨大的损失,因而提高土壤pH值对于农业生产有必要的。

在这一篇短文里将简单的介绍一下pH值对植物生长的意义。

pH值是表示土壤溶液中水合氢离子浓度(H3O+)的衡量单位。它同时也是一个很好的测量土壤酸碱度的工具。它通常以水合氢离子的摩尔浓度为真数的负常用对数

pH=-log10 [H3O+] 来给定。


由于土壤中一系列的化学、物理、生物过程都依赖于pH值,因而认识它对于任何地区的农业生产都十分重要。经营措施(施肥,整地)务必要根据每一个地区(每一块农田)的特性,以达到最佳pH值为目标来围绕进行。

pH值对于实际的农业生产有什么意义?它能说明什么?

就上面的对数公式可以看出pH值很容易得到。当pH值由6降至5,说明酸化的土壤不是数量或单位有什么改变或增长,而是根据十进制对数公式显示真数10数值增加。这表示土壤酸化同比增长1000%。

pH5.0: [H3O+] =10-5 mol/l  =  0.00001000

pH4.5: [H3O+] =10-4,5 mol/l = 0.0000316   

水合氢离子的单位数量为:

pH 5.0:  6.023 x 1023 x 10-5 = 6.023 x 1018

pH 4.5:  6.023 x 1023 x 3.1623 x 10-5 = 19.05 x 1018

6.023 x 1023:阿伏加德罗常数。摩尔(M=mol/l)是表示物质的量的,被定义为所含的基本单元数为阿伏伽德罗常数。表示为物质的摩尔质量,例如1摩尔水合氢离子含有6,023 x1023个离子


每升土壤溶液中的水合氢离子数量为: 

pH 5.0:  6.023 x 1023 x 10-5  =  6.023 x 1018

pH 4.5:  6.023 x 1023 x 3.1623 x 10-5 = 19.05 x 1018

这些细小的数值对于农业生产来说起着很重要的作用。它们会清楚地说明,当土壤pH值变化时(例如pH值在4.8和5.5之间变化)一方面由于养分被固定会使植物缺乏养分供给,另一方面会使植物根部接触到被释放的有害物质,尤其是铝、铁和锰。当pH值达到5.5 时,这些氧化物就开始释放。

影响植物营养吸收的主要因素是由于过低的pH值。过高的pH值也会影响养分吸收。

污染的空气中悬浮的SO2, NOx, H2SO4, HNO3 和 NO3 会加速土壤的酸化程度。

其他导致土壤酸化的因素是常年使用化肥尿素。这种肥料会消耗钙肥,从而使土壤逐年酸化。 

为了减缓酸化以及提高土壤pH值,应该根据轮作作物或者根据喜钙作物( 例如玉米、马铃薯和大豆)的种植比例适当的增加钙肥的施用。


酸化的土壤对土壤结构,根系形成和微生物生长的影响:

酸性土壤组织不稳定,会形成土壤流失或淤塞(无法吸收水分,土壤中含氧量低)。

酸化的土壤会严重阻碍有益生物(甲虫,蠕虫和微生物)的生长,它们无法对土壤的生长和发育起到积极的作用。这会导致土壤结构的破坏。

酸性土壤会阻碍植物的根部发育,因为土壤中的微生物无法生产足够的养分。这些土壤微生物对于土壤肥力具有决定性的作用,而且还是免费的土壤肥力加工者。 

发育不完全的的植物根部系统不能充分吸收土壤中养分和肥料,从而影响产量,同时在直接的浪费肥料和成本。

Die Bedeutung des pH-Wertes für die

Ertragsbildung

Die vielen durchgeführten Bodenanalysen haben gezeigt, daß der pH-Wert für eine Schwarzerde mit pH-Werten zwischen 4,8 bis 5,3  im sauren Bereich liegt. Maßnahmen zur Anhebung des pH-Wertes sind deshalb empfehlenswert, denn ohne einen optimalen pH-Wert wird die Entwicklung der Kulturpflanze und damit die Ertragsbildung stark gehemmt.

In diesem kurzen Beitrag wird die Bedeutung des pH-Wertes für das Pflanzenwachstum kurz dargestellt.

Der pH-Wert ist eine Maßeinheit für die Darstellung der Hydronium-Ionen-Konzentration (H3O+) in der wässerigen Bodenlösung. Er ist ein geeignetes Mittel zur Kennzeichnung der Bodenacidität (Basen – Säurehaushalt des Bodens). Er wird als negativer dekadischer Logarithmus  - pH = -10 log [H3O] angegeben. Aus Vereinfachungsgründen wird die fachlich nicht ganz korrekte Schreibweise der H+-Ionenkonzentration benutzt. 

Da vom pH-Wert eine Reihe von chemischen und physikalischen und damit auch biologischen Prozessen im Boden abhängen, ist es wichtig, diesen Wert für jeden einzelnen  Standort zu kennen. Durch Bewirtschaftungsmaßnahmen (Düngung, Bodenbearbeitung) muss der optimale pH-Wert für jeden Standort/jedes Feld spezifisch eingestellt werden. 

Was bedeutet der pH-Wert für die praktische Landwirtschaft, was sagt er aus?

Auf Grund der logarithmischen Darstellung sind die pH-Werte leicht zu handhaben. Die Veränderung des pH-Wertes von z.B. 6 auf 5 bedeutet, dass die Versauerung des Bodens nicht um irgendeine Einheit oder Größe zugenommen hat, sondern dass sie – wegen der Darstellung als dekadischer Logarithmus – um den Faktor 10 angestiegen ist. Das bedeutet eine Zunahme der Versauerung des Bodens um 1000%.

pH 5,0:[H3O+] = 10-5 mol/l  =  0,00001000

pH 4,5 [H3O+] = 10-4,5 mol/l = 0,0000316

Die Anzahl der H3O+ - Ionen beträgt bei

pH 5,0:  6,023 x 1023 x 10-5 = 6,023 x 1018

pH 4,5:  6,023 x 1023 x 3,1623 x 105 = 9,05 x 1018

Die Anzahl der H3O+ - Ionen pro Liter beträgt bei 

pH 5,0:  6,023 x 1023 x 10-5  =  6,023 x 10-18

pH 4,5:  6,023 x 1023 x 3,1623 x 10-5 = 19,05 x 1018

Insofern ist es für die praktische Landwirtschaft schon von großer Bedeutung, diese Feinheiten zu kennen. Sie erklären deutlich, dass oft anzutreffende pH-Werte von zum Beispiel  4,8 bis 5,5 einerseits zu Mangelsituationen durch Festlegung von Nährstoffen und gleichzeitig auch zu toxischen Belastungen für die Wurzel eintreten durch Freisetzung von besonders Aluminium, Eisen, und Mangan.. Die Freisetzung dieser Oxide beginnt bereits bei pH 5,5 

In der Praxis wird die Ernährungsstörung der Pflanze überwiegend zu niedrige und weniger durch zu hohe pH-Werte negativ beeinflusst.

Durch externe Einträge aus Luftverunreinigungen mit SO2, NOx, H2SO4, HNO3 und NO3 kommen weitere Säurebildner im Boden dazu. 

Als weiteres Praxisbeispiel soll die mehrjährige Düngung mit Harnstoff (Urea) angesprochen werden. Dieser Dünger verbraucht Kalk, der Boden versauert von Jahr zu Jahr. 

Um den Prozess der Versauerung zu bremsen und/oder die pH-Werte anzuheben ist eine Kalkung im Rhythmus der Fruchtfolge oder zu den kalkliebenden Kulturen wie Mais, Kartoffeln und Bohnen.

Abschließend noch eine Anmerkung zum Einfluss sauren Bodens auf das Bodengefüge, die  Wurzelbildung und die Entwicklung der Mikroorganismen:

Im sauren Boden sind die Bindesubstanzen, die dem Boden Stabilität geben, nicht genügend wasserfest. Der Boden ist stark gefährdet durch Erosion und Verschlämmung (keine Wasseraufnahme, geringer Sauerstoffgehalt im Boden)

Im sauren Boden ist das Leben der nützlichen Organismen (Käfer, Würmer und Mikroorganismen) so stark gehemmt, dass sie nur noch schwach oder gar nicht zur Gefügebildung der Krume beitragen können. Zerstörung der Bodenstruktur bei der Bearbeitung sind die Folgen.

Im sauren Boden ist die Wurzelproduktion der Pflanze gehemmt. Es wird daher nie genug Nahrung für die Bakterien produziert. Die Mikroorganismen sind für einen fruchtbaren Boden die entscheidenden Helfer die kein Geld kosten. 

Ein schlecht ausgebildetes Wurzelsystem bedeutet auch eine Nährstoffverschwendung durch Düngung oder der Bodenvorräte

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