تفاعل الأرض Soil Reaction

والمقصود بتفاعل الأرض أو ما يسمى pH الأرض هو, هل هي حامضية أو قاعدية او متعادلة. وتبعاً لنظامية التحلل المائي للمحاليل فان نشاط الايون يرجع الى انقسام وتأين المركبات الى ايونات بحيث يزيد نشاط الايون يرجع الى انقسام وتأين المركبات الى ايونات بحيث يزيد نشاط الايونات بزيادة عملية التأين والانقسام. كما نجد أيضاً ان الماء النقي يتأين الى ايونات هيدروجين وايونات هيدروكسيل كما هو موضح في المعادلة التالية :

وثابت الاتزان لهذا التفاعل يمكن حسابه كالآتي :

وفي المحاليل المنخفضة, يكون تركيز الماء كبيراً بالمقارنة بتركيز المواد المذابة ويمكن اعتباره ثابتاً وبذلك نحصل على المعادلة التالية:

والثابت K_W يسمى ثابت حاصل تأين الماء ويساوي تقريباً ^14-1X10 عند درجة حرارة 25⁰ مؤية .وفي الماء النقي يتساوى تركيز الأيدروجين مع تركيز أيون الهيدروكسيل كما يلي :

وفي المحاليل الحامضية يكون تركيز الأيدروجين أكبر من تركيز الهيدروكسيل والعكس في المحاليل القاعدية يكون تركيز الأيدروكسيل أكبر من تركيز الأيدروجين. ونلجأ للتعبير عن تركيز أيون الأيدروجين وتركيز أيون الأيدروكسيل في المحاليل التي تحتوي هذه الايونات بتركيزات منخفضة بمقياس الـ PH و ويعرف بأنه اللوغاريتم السالب لتركيز أيون الأيدروجين.

أي أن :

[H⁺]  PH= -log

وتقع حدود الـ PH بين الصفر و 14 وتعتبر القيمة الوسطية 7 هي نقطة التعادل للحموضة والقلوية حيث تكون أيونات الأيدروجن الفعال وكذلك أيونات الايدروكسيل الفعالة متساوية في الكمية. وكلما اتجهنا بقيم الـ PH الى أعلى (زيادة عن 7) كلما زادت أيونات الهيدروكسيل وبالتالي كان الاتجاه الى الناحية القلوية. وبالعكس إذا كان الاتجاه لقيم الـ PH الى أسفل (أقل من 7) فإن أيونات الأيدروجين الفعال هي التي تسود وبالتالي يصبح الوسط حامضياً.

و أن PH الأراضي يتراوح بين 3.5 وهي الأكثر حموضة وبين 10.5 وهي الأكثر قاعدية. كما وجد أن قيم الـ PH الأكثر شيوعاً للأراضي الزراعية الأكثر انتاجاً تتراوح ما بين 5.5 و 8.2.

شكل يوضح مدى الـ PH لمعظم الأراضي الزراعية المنتجة والمدى المرغوب في الأراضي للإنتاج الأفضل.

وهناك عدد من العمليات التي تحدث في التربة وتؤدي الى إنتاج أيونات الأيدروجين التي تجعل الأرض أكثر حموضة يمكن حصرها في ما يلي :

خلال تنفس جذور النباتات والكائنات الحية الدقيقة ينتج غاز أكسيد الكربون في الهواء الأرضي, والذي يتفاعل مع الماء ليكون حامض الكربونيك الذي ما أن يتكون حتى يتأين الى البيكربونات وأيونات الهيدروجين في المحلول الأرضي مما يعمل على خفض PH الأرض كالاتي:

CO₂+H₂O → H₂CO₃

  H₂CO₃ → HCO^-₃+H⁺  

لوحظ أن نمو النبات وتحلل المادة العضوية يسببان انتاج أيونات الهيدروجين. فأثناء نمو النبات يأخذ من الأرض الكاتيونات اللازمة له مثل البوتاسيوم مع انفراج كمية مكافئة من الهيدروجين من النبات مما يؤدي لزيادة حموضة التربة. وكذلك تحلل المادة العضوية يتسبب عنه تكوين أحماض مثل حمض الهيوميك Humic acid مما يعمل على تقليل رقم PH التربة.

تساهم عملية النترتة أيضاً في انتاج أيونات الهيدروجين في التربة فيحدث أكسدة الأمونيوم بواسطة بكتريا التأزت الى نترات معطياً أيونات هيدروجين كما يلي :

NH⁺₄+2O^-₂→NO^-₃+H₂O+2H⁺

في المناطق ذات المناخ الرطب حيث يزيد معدل المطر عن معدل التبخر والنتح يحدث فقد للكاتيونات القاعدية المستبدلة على سطوح حبيبات الطين و ذلك في مياه الصرف مع مياه المطر خلال قطاع التربة وبهذه الطريقة تصبح عمليات الغسيل المستمرة سبباً في إزالة كاتيونات القواعد وإبدالها بأيونات الهيدروجين المتوفرة في مياه المطر أو مياه الري والذي يؤدي الى زيادة الحموضة.

تتكون الأمطار الحامضية نتيجة تفاعل غاز NO₂ وغاز SO₂ مع الماء في الهواء الجوي لإنتاج حمض النتريك والكبريتيك. هذه الامطار عندما تهطل على الأرض تسبب غسيل القواعد من على سطوح غرويات التربة وإحلال الهيدروجين محلها مما يؤدي الى حموضة التربة وانخفاض رقم الـ PH.

كما يمكننا ان نعتبر أي عملية تؤدي الى تواجد أو زيادة الكاتيونات المتبادلة (مثل الكالسيوم والمغنسيوم والبوتاسيوم والصوديوم) تكون سبباً في ارتفاع PH التربة الى ناحية التعادل أو ناحية القلوية. وتحدث مثل تلك الحالات عند:

    إضافة أسمدة ذات تركيب كيميائي يؤثر على الـ PH في اتجاه القلوية.

    استعمال مصلحات تربة خاصة مثل الجير.

    استعمال مياه ري تحتوي على املاح مختلفة الأنواع يمكن للكاتيونات الموجودة بها أن تدمص على سطوح حبيبات التربة ومن الناحية العامية وجد أنه قد يتسبب استعمال مياه الري من نوع معين في زيادة القلوية في التربة الى مدى قد يضر بنمو النبات.

المصدر

ماهر جورجي نسيم. 2008. الزراعة العضوية (اساسيات وتقنيات).