Czym jest wartość pH?
Wartość pH (pondus Hydrogenii) to rodzaj miary stopnia kwasowości danego roztworu [2].
Im bardziej roztwór jest kwaśny, tym mniejsza jest jego wartość pH. Wartość pH może wynosić od 0 do 14, nie jest natomiast określana jedną jednostką.

Roztwór o wartości pH wynoszącej od 0 do 7 jest kwaśny, natomiast pH między 7 a 14 kwalifikuje roztwór do grupy alkalicznych. Ocet i coca cola wykazują wartość poniżej 3, natomiast soda i mydło powyżej 8. Roztwór o poziomie pH 7 określany jest jako neutralny, Czysta woda wykazuje tyle w temperaturze 22 C°. Woda dostarczana przez wodociągi ma nieco więcej ze względu na zawartość wapnia.

Wiele środowisk naturalnych, jak na przykład ludzka skóra, ziemia lub podłoża hodowlane jest lekko kwaśnych, a ich pH oscyluje między 5,0 a 6,5. W kwestiach odżywiania ludzie preferują najczęściej substancje lekko kwaśne lub neutralne, jak woda. To samo dotyczy roślin. Wartość pH 5,5 występuje w naturze na tyle powszechnie, że przez niektórych botaników traktowana jest jako „neutralna“.


Dlaczego stopień kwasowości jest tak ważny?
Stopień kwasowości oddziałuje silnie na absorpcję oraz rozpuszczalność wielu składników pokarmowych (patrz grafika).
Ponadto kwasowość ma duże znaczenie dla struktury, rozpadu materii organicznej oraz mikro życia na Ziemi, wpływa na rozkład substancji odżywczych, metali ciężkich oraz pestycydów w glebie.

Symptomy występujące przy zbyt niskim pH (ziemia zbyt kwaśna):

• - ziemia jest stale ciepła
• - zahamowane powstawanie życia w podłożu
• - większa rozpuszczalność niektórych minerałów, jak magnez, żelazo oraz aluminium, co może doprowadzić do zatrucia otoczenia korzeni
• - przyspieszony rozkład związków może doprowadzić do deficytu fosforu, potasu, magnezu lub molibdenu[3]
• - niedobór magnezu, przede wszystkim w ziemi polnej
• - niedobór molibdenu, przede wszystkim w ziemi doniczkowej.

Symptomy przy zbyt wysokim pH:  

• - gorsza rozpuszczalność większości minerałów, może to spowodować wytrącanie się związków wapnia, żelaza i fosforanów
• - ograniczona absorpcja przede wszystkim manganu, fosforanów i żelaza, lecz również miedzi, cynku i boru, prowadzi to do powstawania objawów niedoborów, szczególnie w przypadku wilgotnych i zimnych podłoży hodowlanych (zdjęcie 1)
• - przyspieszony rozkład materiałów organicznych w piaszczystych podłożach

Od czego zależy poziom pH?

• - Do najważniejszych czynników wpływających na wartość pH i jej rozwój w roztworze lub w podłożu należy zdolność buforowania. Zdolność buforowania oznacza w tym wypadku określoną równowagę i samoregulację. Przykładowo po dodaniu kropli kwasu do 1 litra wody z wodociągów o wartości pH wynoszącej 7, kwasowość zostanie jedynie lekko zmieniona. Jednakże po dodaniu kropli kwasu do wody destylowanej (woda akumulatorowa) obserwuje się drastyczny spadek wartości pH. Wynika to z tego, że woda wodociągowa zawiera jony wodorowęglanowe (HCO3-), a destylowana nie. Wodorowęglany są najważniejszymi buforami dla wartości pH w wodzie pomiędzy 5,5 a 7,5 [4].
• - „Wodorowęglan” łączą się w roztworze z kwasem. Podczas tego procesu do powietrza oddawany jest dwutlenek węgla. W ten sposób kwas jest neutralizowany, dzięki czemu wahania stopnia kwasowości pozostają niewielkie do momentu wyczerpania się wodorowęglanu. Przy pH równym 5,3 całość zostaje związana i brak jest substancji buforującej. Wartość pH jest wtedy niestabilna i opada natychmiast po dodaniu kwasu (patrz grafika). Ilość kwasu niezbędna dla odpowiedniego stopnia kwasowości roztworu substancji odżywczych obliczana jest z tego powodu na podstawie zawartości wodorowęglanów. Zakłady dostarczające wodę podają ich zawartość w wodzie wodociągowej w miligramach na litr [5].
• - Zdolność buforowania oraz kwasowość podłoża są uzależnione od  jego składu i świeżości. pH zależy ogólnie od obecności materiałów organicznych, wapnia i jonów wodorowęglanowych. Gleba zawierająca glinę zawiera zawsze węglan wapnia, a tym samym wykazuje stosunkowo wysoką wartość pH, która jest dość trwała. Torf oraz podłoża piaszczyste są natomiast kwaśne [6].
• - Również same rośliny mają duży wpływ na stopień kwasowości! W zależności od fazy rozwoju kultury, aplikacji nawozu, wahań temperatury w otoczeniu korzenia oraz intensywności światła rośliny wydzielają substancje kwaśniejsze lub względnie alkaliczne. Z tego powodu kwasowość okolic korzeni może ulegać ciągłym zmianom. Dobre rozplanowanie podczas kolejnych faz rozwoju może utrzymać pH w akceptowalnych granicach i stosunkowej równowadze .
• - Również mikroorganizmy, stężenie CO² w otaczającym powietrzu oraz porost glonów mogą wpłynąć na stopień kwasowości w otoczeniu korzenia i w zbiorniku substancji odżywczych [7].

Jak mierzy się wartość pH?
pH mierzymy przy pomocy wskaźników, jak papierki lakmusowe itp.: są one wygodne, lecz nie zawsze do końca dokładne; przy pomiarze mogą wystąpić odchylenia o 1 do 2 jednostek. Innym sposobem są cyfrowe urządzenia pomiarowe, które zazwyczaj są znacznie droższe. Ich dokładność zależy od typu urządzenia oraz od regularnej kalibracji za pomocą standardowych roztworów buforujących.

Pobieranie próbki:
pH wody używanej do podlewania jest szczególnie ważna dla przyswajania odżywek przez roślinę. Najważniejszy jest jednak poziom kwasowości podłoża. Dla dokładnego określenia pH konieczne jest dokładne pobranie próbki.  Musi ona być reprezentatywna, tj. taka, jak całość średnio.

• - W systemach recyrkulacyjnych pomiar dokonywany jest w krążącym roztworze (zbiornik).
• - W systemach podłożowych bez recyrkulacji roztwór substancji odżywczych pobierany jest w różnych miejscach podłoża (wełna mineralna, Agrofoam). Pośród ekspertów od lat trwa dyskusja na temat najbardziej odpowiednich miejsc, w których pobierane mają być próbki. Polecanymi przez nas miejscami są okolice korzenia oraz pod natryskiwaczem i w jego sąsiedztwie. Należy pobierać je w możliwie dużej ilości miejsc, zawsze o tej samej godzinie, najlepiej po drugim dozowaniu cyklu świetlnego (dzień).  
• - Jeśli uprawa odbywa się na podłożu ziemnym, kokosowym lub torfowym, należy pobierać niewielką ilość materiału w różnych miejscach. Stopień kwasowości można stwierdzić poprzez dodanie niewielkiej ilości wody demineralizowanej (destyl.) do próbki, zmieszanie, odstawienie na kilka godzin i następnie przeprowadzenie badania. Jeśli konieczne jest uzyskanie dokładnych wyników oraz poznanie stężenia środków odżywczych, pomiar należy przeprowadzić według „metody ekstrakcji 1:1,5“. Można to bez problemu przeprowadzić samemu poprzez nawilżenie ziemi (oraz ugniecenie), aż do momentu, gdy (przy silnym nacisku) woda kapie przez palce (grafika 2). Następnie należy wziąć pojemnik pomiarowy o pojemności np 250ml oraz napełnić go 150ml wody demineralizowanej. Później dodać pozostałe 100ml nawilżonej ziemi (ilustracja 3), całość dobrze wymieszać i odstawić na parę godzin. Potem odfiltrować ziemię i przeprowadzić pomiary.

Odpowiednia wartość pH dla każdego medium
Przy uprawie na podłożach utrzymywane są pH wahające się pomiędzy 5,0 a 6,4. W przypadku nieznacznie niższych bądź wyższych wartości nie obserwuje się szkodliwych skutków. Pojawiają się one jednakże, gdy wartość pH spada poniżej 4, lub wzrasta powyżej 8. Przy wartościach poniżej 4 korzeń ulega natychmiastowemu uszkodzeniu. Ponadto rozpuszczalność metali ciężkich jak mangan i żelazo jest tak wysoka, że może to doprowadzić do zatrucia rośliny (martwicy). pH między 7 a 8 nie stanowi bezpośredniego zagrożenia dla rośliny, jednakże przyswajalność takich rzeczy jak żelazo, fosforany i mangan jest w takich warunkach znacznie utrudniona, co z czasem doprowadzi do powstania objawów niedoboru (chloroza i zaburzenia wzrostu).

Najprostszym sposobem na przeprowadzenie korekty kwasowości polega na redukcji wartości pH substancji odżywczej za pomocą kwasu azotowego (podczas fazy wzrastania) ew. kwasu fosforowego (podczas fazy kwitnienia) lub jej zwiększeniu wodorotlenkiem potasu (potaż żrący) lub węglanem potasu. Alternatywnie w celu zbicia pH można stosować kwasy organiczne, jak kwas cytrynowy albo też substancje zmuszające same rośliny do produkcji kwasów i ich wydzielania przez korzenie, mocznik czy azotan amonu. Inny sposób zwiększenia wartości pH to między innymi soda [8] oraz CANNA Rhizotonic, lub – w przypadku ziemi doniczkowej – dodanie drobno przemielonego wapna przed ich zastosowaniem. Korygując należy zwrócić uwagę, aby pH podawanego roztworu nie spadło niżej 5,0, bo, np. włókna wełny mineralnej zostaną zaatakowane (i uwolnią zostaną znaczne ilości materiału zasadowego). Ponadto wartość pH jest o wiele trudniej skontrolować ze względu na obecność wodorowęglanu.
Wysoka wartość pH w medium może również wynikać z nagromadzenia się wodorowęglanu.
Należy przeprowadzić 20% drenaż lub wypłukać podłoże zakwaszonym roztworem.

Notowanie pomierzonych wartości pH jest bardzo praktyczne. Dotyczy to zarówno dodawanych roztworów, jak i jonów mineralnych w podłożu. Na tej podstawie można odtworzyć kształtowanie się kwasowości oraz skuteczność podjętych działań.

• [1] Enzymy proteolityczne (rozkładające białko) wymagają kwaśnego środowiska (kwasy żołądkowe), enzymy amylolityczne środowiska zasadowego (trzustka).
• [2] Stopień kwasowości zależny jest od stosunku jonów wodoru (= kwaśny) oraz jonów wodorotlenowych (= zasadowy).
• [3] Niedobór może wyjść na jaw, jeśli roślina musi odprowadzać (uwalniać) aniony, aby móc przyjąć te molekuły. Obowiązuje to szczególnie dla ziemi o niskiej wartości pH, która zawiera już dużo takich anionów. Ponadto dochodzi do rozkładu tych elementów, ponieważ jony dodatnie wypierają molekuły z miejsc wiązań w podłożu.
• [4] Wodorowęglan w połączeniu z wapniem odpowiedzialny za osady. Wodorowęglan w związku z sodem stosowany jest jako środek na nadmiar kwasów żołądkowych (Alka-Seltzer).  
• [5] Niektóre laboratoria podają również twardość wodorowęglanu. Aby przeliczyć tę wartość na zawartość wodorowęglanu w mg/l, należy wartość twardości wodorowęglanu pomnożyć o 21,8. Przykład obliczeń: jeśli twardość wodorowęglanu wynosi 11, 1 litr wody zawiera (11 x 21,8) 240mg wodorowęglanu.

• [6] Ziemia piaszczysta:    
• z. pastwiskowa pH     ,6…5,2;       
• z. uprawna         pH 5,0…5,6
•  
• Glina:         
• szlam morski     pH 6,0…7,2;        
• szlam rzeczny        pH 6,2…6,4
• Torf:           Surowy         pH 4

• [7] Podczas rozrostu alg pH podnosi się, ponieważ z roztworu zabierany jest kwas węglowy. Bakterie mogą przykładowo przekształcić związki azotowe, że uzyskają one efekt zakwaszający. Wysoka zawartość CO² w powietrzu powoduje większą zawartość jonów węglowych w roztworze odżywczym (oraz niższą wartość pH)  i na odwrót.
• [8] Sodę należy stosować wyłącznie w ograniczonych ilościach, gdyż zawiera ona sód – substancję, której rośliny potrzebują niewiele, natomiast której zbyt duże stężenie może szkodzić.