Shrnutí
– Okyselování půdy je přirozený proces v prostředí s vysokými srážkami, kde vyluhování pomalu okyseluje půdu v průběhu času.
– Intenzivní zemědělství může okyselování půdy urychlit mnoha procesy – zvýšením vyluhování, přidáváním hnojiv, odstraňováním produkce a hromaděním organické hmoty v půdě.
– Ze všech hlavních živin hnojiv je dusík hlavní živinou ovlivňující pH půdy a půda se může stát kyselejší nebo zásaditější v závislosti na typu použitého dusíkatého hnojiva.
– Produkty na bázi dusičnanů okyselují půdu nejméně ze všech dusíkatých hnojiv, zatímco produkty na bázi amoniaku mají největší potenciál okyselovat půdu.
– Okyselování půdy v důsledku používání fosforečných hnojiv je malé ve srovnání s okyselováním připisovaným dusíku, což je způsobeno nižším množstvím této živiny a nižším okyselováním na kg fosforu. Kyselina fosforečná je nejvíce okyselujícím fosforečným hnojivem.
– Draselná hnojiva mají malý nebo žádný vliv na pH půdy.
Odůvodnění
Okyselování půdy je rozšířeným přírodním jevem v oblastech se středními až vysokými srážkami a zemědělské výrobní systémy mohou urychlit procesy okyselování půdy narušením přirozeného koloběhu dusíku (N), fosforu (P) a síry (S) v půdě, odstraněním zemědělských produktů z půdy a přidáním hnojiv a půdních doplňků, které mohou půdu okyselit nebo ji učinit zásaditější (Kennedy 1986). Změny pH půdy mohou být výhodné nebo škodlivé v závislosti na výchozím pH půdy a směru a rychlosti změny pH – například snížení pH půdy v alkalických půdách může být výhodné pro produkci plodin kvůli přínosům z hlediska dostupnosti P a mikroživin, např. zinku (Zn) (Mitchell et al. 1952). Na druhé straně může být snížení pH půdy u vysoce kyselé půdy škodlivé, protože zvyšuje náchylnost plodin k toxicitě vyvolané zvýšenou rozpustností hliníku (Al) nebo manganu (Mn) při poklesu pH půdy (Wright 1989).
Klíčové procesy a příčiny změn pH půdy v zemědělských systémech jsou popsány níže.
Používání hnojiv
Používání minerálních nebo organických hnojiv v zemědělství zvyšuje přísun živin do půdy a forma, v níž jsou živiny aplikovány, a jejich osud v systému půda-rostlina určují celkový vliv na pH půdy. Hlavní vliv na pH mají makroživiny (N, P, draslík (K) a S), protože jsou do půdy přidávány v mnohem větším množství než mikroživiny.
Dusík
Forma dusíku a jeho osud v systému půda-rostlina je pravděpodobně hlavním faktorem ovlivňujícím změny pH půdy v zemědělských systémech.
Dusík lze do půdy přidávat v mnoha formách, ale převažujícími formami používaného N hnojiv jsou močovina (CO(NH₂)₂), monoamoniumfosfát (NH₄H₂PO₄), diamoniumfosfát ((NH₄)₂HPO₄), dusičnan amonný (NH₄NO₃), dusičnan vápenatý (CaCO₃+NH₄(NO₃)) síran amonný ((NH₄)₂SO₄), dusičnan amonný močoviny (směs močoviny a dusičnanu amonného) a polyfosforečnan amonný (n).
Klíčovými molekulami N z hlediska změn pH půdy jsou nenabitá molekula močoviny (0), kationt amonný (NH₄+) a aniont dusičnan (NO₃-). Přeměna N z jedné formy na druhou zahrnuje tvorbu nebo spotřebu kyselosti, , a příjem močoviny, amonia nebo dusičnanů rostlinami rovněž ovlivní kyselost půdy (obr. 1).
Obrázek 1. Kyselost půdy a dusíkatá hnojiva (upraveno podle (Davidson 1987)). MAP = fosforečnan monoamonný, DAP = fosforečnan diamonný, SoA = síran amonný, CAN = dusičnan vápenato-amonný, dusičnan sodný
Z obrázku 1 je patrné, že hnojiva na bázi amoniaku okyselují půdu, protože na každou molekulu amoniaku nitrifikovanou na dusičnan vytvářejí dva ionty H⁺. Míra okyselení závisí na tom, zda se dusičnany vzniklé z amoniaku vyplavují, nebo jsou přijímány rostlinami. Pokud jsou dusičnany přijímány rostlinami, čisté okyselení na molekulu amoniaku je poloviční ve srovnání se scénářem, kdy jsou dusičnany vyplavovány. To je způsobeno spotřebou jednoho iontu H⁺ (nebo vylučováním OH-) na každou molekulu přijatého dusičnanu – to je často pozorováno při zvyšování pH v rhizosféře (Smiley a Cook 1973). Bezvodý amoniak a močovina mají nižší acidifikační potenciál ve srovnání s produkty na bázi amoniaku, protože při přeměně na amoniak se spotřebuje jeden H⁺ iont. Hnojiva na bázi dusičnanů nemají žádný acidifikační potenciál a ve skutečnosti mohou pH půdy zvyšovat, protože při příjmu dusičnanů je rostlinou absorbován (nebo vyloučen) jeden iont H⁺.
Fosfor
Forma hnojiva P přidávaného do půdy může ovlivnit půdní kyselost, a to především uvolněním nebo ziskem iontů H⁺ molekulou fosforečnanu v závislosti na pH půdy (obrázek 2). Pokud je do půdy přidána kyselina fosforečná (PA), molekula vždy okyselí půdu, protože se uvolní ionty H⁺ – jeden iont H⁺, pokud je pH půdy nižší než ~6,2, a dva ionty H⁺, pokud je pH půdy vyšší než 8,2. Pokud je pH půdy vyšší než 8,2, molekula PA vždy okyselí půdu. Monoamoniumfosfát (MAP), jednoduchý superfosfát (SSP) a trojitý superfosfát (TSP) přidávají do půdy P ve formě iontu H₂PO₄-, který může okyselit půdu s pH vyšším než 7,2, ale v kyselých půdách nemá na pH půdy žádný vliv. Forma P ve fosforečnanu diamonném (DAP) je HPO₄²-, který může kyselé půdy (pH<7,2) více alkalizovat, ale nemá žádný vliv na půdy s pH>7,2. V případě, že je P ve formě HPO₄²-, může být P ve formě HPO₄²-. Hydrolýza polyfosforečnanu amonného (APP), při níž se P přítomný ve formě molekuly P₂O₇⁴- mění na HPO₄²-, je pH neutrální, a proto lze jakékoli okyselení způsobené přídavkem P považovat za podobné jako u DAP. Někdy se prohlašuje, že SSP nebo TSP způsobují okyselení půdy, protože reakční produkty jsou velmi kyselé;
Ca(H₂PO₄)₂+ ₂H₂O -> CaHPO₄ + H⁺ + H₂PO₄-
ale v půdách s hodnotami pH nižšími než 7.7 neutralizuje vzniklou kyselost následující reakce, takže nedochází k čistému okyselení;
CaHPO₄ + H₂O -> Ca₂+ + H₂PO₄- + OH-
V půdách s vysokým pH (pH >7.2) se při disociaci iontu H+ z molekuly H₂PO₄- vytvoří určitá kyselost.
Příjem P plodinami má malý vliv na půdní kyselost vzhledem k malému množství hnojivého P přijatého v jednom roce – proto chemismus hnojiv dominuje změnám pH a nebyly pozorovány významné rozdíly v pH rhizosféry při příjmu různých ortofosforečných iontů.
Obrázek 2: Půdní kyselost. Kyselost půdy a hnojiva P. MAP = monoamoniumfosfát, DAP = diamoniumfosfát,
SSP = jednoduchý superfosfát, TSP = trojitý superfosfát, APP = polyfosfát amonný.
Síra
Forma hnojiva S přidávaného do půdy může ovlivnit půdní kyselost, a to především uvolňováním iontů H⁺ přídavkem elementárního S (S⁰) nebo thiosíranu (S₂O3²-, v thiosíranu amonném – ATS) (obr. 3). Množství S přidávaného do půdy a přijímaného rostlinami je však v porovnání s N obecně malé.
Obrázek 3. Kyselost půdy a hnojení S. S⁰ = elementární S, ATS = thiosíran amonný, SoA = síran amonný.
Při každé molekule S⁰ přidané do půdy vzniknou dva ionty H⁺, které mohou být vyrovnány příjmem rostlin buď příjmem H⁺ (stejně jako vylučování iontů OH-), nebo tvorbou OH- (vlastně organických aniontů) v rostlině za vzniku alkalického rostlinného materiálu („alkalita popela“). Tam, kde se odstraňuje produkce (což je častý případ v zemědělských systémech), dojde k čistému okyselení půdy, pokud se použije S⁰ nebo ATS.
Draslík
Forma, ve které se K přidává do půdy – buď mouran draselný (KCl), nebo síran draselný (K₂SO₄) – nemá na okyselení půdy žádný vliv.
Okyselení produkty Microessentials
.