Структура и химия почв

• Песок – частицы горной породы диаметром между 2 и 0.05 миллиметров.
• Ил - частицы горной породы диаметром между 0.05 и 0.002 миллиметра.
• Глина - частицы горной породы диаметром меньше 0.002 миллиметра.

Почвы называются соответственно доминирующем в них элементам: песчаные почвы, илистые почвы и глиняные почвы. Но нас интересует грунт, в которых данные элементы будут представлены в относительно равных долях – суглинок.

Недавно в интернете я наткнулся на одного сбитого с толку гровера. Он попытался вырастить коноплю в ведре с песком. По его логике он мог доставлять все необходимые растению питательные вещества и легко и по желанию промывать грунт. Как вы уже догадались, его результаты были не слишком впечатляющие. Так почему же его проект провалился?

Причина была в том, что частицы песка слишком большие для питательных элементов растений. Песок большой, гладкий и не «прилипает» к ионам питательных веществ. Питательные вещества доступны растениям только в неорганических формах. Что это значит? Органическая, химическая органическая молекула отличается наличием присоединенной к ней углеродного циклического соединения. Это все. Органические молекулы содержат углерод, неорганические – не содержат. Точка.

Растения не используют органические соединения, они используют неорганические в ионных формах. Ион – это молекула или атом с неравным количеством протонов (+) и электронов (-). Из-за неравенства протонов и электронов ионы несут электрический заряд. Все питательные вещества растений должны быть в ионной форме, иначе они не могут быть заменены средствами активного транспорта. Более того, все ионы имеют либо положительный, либо отрицательный заряд (положительно заряженные частицы называются катионами, отрицательно заряженные – анионами). Разные заряды на стороне иона и на стороне почвы притягивают частицы как магнит и препятствуют вымыванию питательных веществ. Минеральные ионы прилипают, или поглощаются, грунтом, что способствует их усвоению растением.

Две составляющие, которые делают почву химически активной

Песок из-за своего размера имеет низкий показатель отношения поверхности к объему и поэтому слабый электрический заряд. Ил меньше, имеет более высокий показатель отношения поверхности к объему и поэтому имеет более сильный электрический заряд. Частицы глины настолько малы, что вам потребуется микроскоп, чтобы их разглядеть. Ее частицы имеют сильный заряд и высокий показатель отношения поверхности к объему. Образно говоря – объем растворяет заряд. Чем меньше частица, тем более концентрирован заряд.
Электрический заряд дает возможность ионам прикрепиться к определенным частицам грунта. В зависимости от содержания песка, ила или глины один грунт может иметь больший или меньший заряд, чем другой. Общий электрический заряд в заданном объеме грунта называется емкость катионного обмена или, сокращенно, ЕКО. Чем больше песка в образце почвы, тем меньше ее ЕКО, и наоборот, чем больше глины, тем больше ЕКО. Также, чем больше содержание органических частиц или перегноя, тем больше ЕКО.

Перегной и глина – две составляющие химической активности почвы, так как являются мельчайшими ее частицами. Но прежде чем вы побежите к компостной куче и замешаете листового перегноя вы должны понять кое-что об органике. Органика, которую вы захотите использовать в своем грунте – это не прошлогодние отходы с вашего двора. Вам необходимы мельчайшие частицы, которые являются результатом многолетнего распада этих отходов, произведённого бактериями, грибками или механически. Частицы настолько мелкие, что они не будут всплывать или тонуть в растворе. Они называются коллоидами. Частицы глины и перегноя обычно достаточно малы, чтобы находиться в коллоидной взвеси – они имеют наибольшую химическую активность и составляют ЕКО почвы.

 
Ёмкость катионного обмена

Емкость катионного обмена определяет количество ионов H+, которые могут быть удержаны 100 граммами грунта. Глина и перегной обычно отрицательно заряжены, поэтому могут поглощать катионы. Когда растению требуется катион, оно в процессе активного транспорта выпускает катион H+, который притягивается отрицательно заряженной частицей грунта. Взамен она выпускает катион полезного питательного вещества. Частицы глины и перегноя активно принимают Н+, так как его молекулярный вес меньше заменяемого катиона (например, NH4+). За каждый миллиграмм H+, которыми можно провести обмен катионов, ЕКО грунта увеличивается на 1.

ЕКО 1 = 1 мг адсорбирующего потенциала Н+ в 100 граммах почвы.

Так как нужно принимать во внимание и другие катионы, можно оценивать ЕКО с помощью миллиграмм-эквивалентов (мг-экв). Возьмем, к примеру, Ca++. Так как у кальция двойной заряд, он может связать в два раза больше частиц грунта, чем Н+, у которого только один катион. Поэтому, хотя и ЕКО грунта не меняется, он может удержать в два раза меньше катионов Са++, чем Н+. Еще Са++ в 40 раз тяжелее Н+ (но грунт может удержать в два раза меньшее количество), значит общий вес Са++, которые могут удержать 100 г грунта с ЕКО 1, равен 20 мг.

Но что насчет анионов? Хорошо, что вы спросили. Как никак, растениям также нужны анионы (такие как нитрат, фосфор, сера, бор, хлор и молибден). С анионами все немного проблематично. Они с трудом поглощаются частицами грунта, и поэтому легко вымываются. Большинство грунтов не имеют емкости анионного обмена. Растения получают анионы, когда те сталкиваются в грунте с корневыми волосками. Лишь изредка грунт обладает ЕАО, то есть емкостью анионного обмена.

Если вам кажется, что такие столкновения маловероятны, задумайтесь о площади корневой поверхности растения. Это покажется невероятным, но она была подсчитана. Ботаник Диттмер в 1937 году посчитал площадь поверхности у обычного растения озимой ржи (которое значительно меньше растения конопли). Сумасшедший просто сидел и считал корни по категориям и прибавлял площадь поверхности. Вот, что он обнаружил: 13,815,672 корней имели площадь поверхности 273.274 квадратных метра. Количество живых корневых волосков равнялось 14,355,568,288 и они имели общую площадь поверхности 401.462 квадратных метра. Сумма поверхностей корней и корневых волосков составляет 674.736 квадратных метров». Много ли это? Л. Тайц писал, что размером с баскетбольную площадку. На самом деле он ошибался: это полторы баскетбольные площадки, и чуть-чуть не дотягивает до футбольного поля!

pH грунта

Ваш грунт у вас за спиной постепенно становится более кислотным, и чем дольше вы его используете, тем отчетливее это видно. Чем больше органики остается в грунте, тем ниже становится его pH. Это происходит потому, что органика разлагается и выделяет диоксид углерода, который в реакции с водой образует в грунте угольную кислоту (H2CO3). Похожим образом разложение минералов высвобождает алюминий в формах, повышающих кислотность грунта. Добавьте к этому использование удобрений (в основном кислотообразующих, так как производители полагаются на аммоний), а также и само растение, которое кислит грунт в процессе усвоения питательных элементов, поглощая больше катионов, чем анионов. Вы находитесь в опасной зона и должны, как минимум, проявлять бдительность. В идеале, выращивая каннабис, вы должны удерживать pH грунта в диапазоне 5.7-6.5. Чтобы удержать pH периодически добавляйте в грунт доломитовую известь.

 
Все становится еще сложнее, если вы выращиваете в открытом грунте, так как вам придется учитывать дождь, который всегда немного кислотный (из-за СО2 в атмосфере, который растворяется в дожде). Это происходит даже не из-за такого явления, как кислотный дождь, вызванного выбросом в атмосферу промышленных серы и азота. pH дождевой воды в среднем 5.7. А из-за того, что анионы не поглощаются частицами грунта, они вымываются вместе с дождем и поливами, что провоцирует дальнейшее кислование почвы.

Плотные или зыбкие: отношение кальция к магнию.

Соотношение кальция и магния определяет «плотность» почвы. Эти два элемента формируют основную массу питательных веществ в коллоидных частицах вашего грунта (глины и перегноя). Кальций обладает большим ионным радиусом, удерживает коллоиды на расстоянии и флокулирует (раскрывает) грунт, в то время как магний обладает небольшим ионным радиусом, удерживает коллоиды близко и коагулирует (стягивает) грунт. Плотность почвы можно измерить средствами почвенного анализа, вычисляя содержание кальция и магния в мг-экв/100г и разделив содержание кальция на содержание магния. Число, которое мы получим будет означать:

• 10 = слишком зыбкий грунт.

Важно именно соотношение, а не количество каждого катиона. Если вы когда-либо переходили поле после дождя, и почва комьями прилипала к вашим ботинкам, то вы знаете, что такое грунт с высоким отношением кальция к магнию.

Суммируя

Песок, ил и глина составляют структуру грунта, а органический перегной и глина отвечают за ЕКО грунта. Секрет выращивания здоровых растений – начать в хорошем грунте и поддерживать необходимый pH. Теперь, когда вы знаете, что происходит в корневой зоне, вам будет легче определить, что пошло не так, если вы заметили проблемы. 
 

Статья-лауреат майского конкурса статей Автор, жги!

Источник: Marijuana Cultivation Reconsidered: The Science and Techniques For Huge Indoor Yields 

Читайте также:

Химия внутри кокоса. Необычное путешествие от удобрений к шишкам

Подготовка кокоса UGro к посадке

Буферизация кокосового субстрата

Гроупедия - огромная энциклопедия по выращиванию, где есть все ответы на ваши вопросы