Регулирование рН и питание растений. Часть 3. Удобрения. От Била Арго, Ph.D

PlantNutrition
Рис. 1. Влияние различных форм азота на рН субстрата. Влияние поглощения растениями нитрата азота (NO3-N) на рН субстрата [1], аммиачного азота (NH4-N) [2] и нитрификации [3]. Мочевина должны быть сначала преобразована в аммиачный азот, прежде чем будет поглощена растениями [2] или пройти нитрификацию [3].
 При выборе водорастворимых удобрений для ваших растений, основной целью должно быть удовлетворение потребностей растений в достаточном количестве необходимых питательных веществ для хорошего роста и цветения.
Проблема в том, что существует, вероятно, столько же заблуждений по поводу удобрений, как и удобрений помеченых как «специально орхидные».
«Лучшим» удобрением для ваших растений является то, которое не только поставляет питательные вещества, но и дополняет щелочность и содержание питательных веществ в вашей оросительной воде.
В этой статье мы поможем вам понять, как выбор удобрения влияет на рН и на количество питательных веществ в субстрате. Вы узнаете, почему водорастворимые удобрения делятся на кислые, нейтральные или основные на основе реакции удобрений с субстратом.
Наконец, почерпнув информацию, представленную в этой статье, вы должны быть в состоянии решить для себя, какие удобрения будут работать лучше для ваших условий выращивания.

РН раствора и РН субстрата.

Существует много путаницы, когда дело доходит до понимания разницы между рН раствора и рН субстрата, и почему они важны для здоровья ваших растений.
Так же, как рН воды, рН раствора удобрений выражается как прямое измерение баланса между кислыми ионами водорода (Н+) и основными ионами гидроксида (ОН-), и может быть измерена с помощью рН-метра.
РН раствора может составлять от 0 (очень кислая) и до 14 (очень простые). При рН 7.0, концентрации Н+ и ОН- равны, и раствор считается нейтральным. При рН выше 7.0, концентрация ОН- выше, чем Н+, и раствор, как говорят, основной или щелочной (не путать с щелочностью). Когда раствор ниже 7.0, концентрация Н+ выше, чем ОН-, а раствор считается кислым.
Эффект, производимый растворимыми в воде удобрениями на рН субстрата зависит от реакций, которые происходят при внесении удобрений в зависимости от типа азота, содержащегося в удобрении. Есть три типа азота, используемые в водорастворимых удобрениях: аммиачный азот (NH4-N), нитратный азот (NO3-N) и мочевина (рис. 1).
Поглощение аммиачного азота вызывает уменьшение рН субстрата, поскольку Н+ (кислые протоны) выделяются от корней, чтобы сбалансировать расходы ионов внутри растений с раствором окружающим корни. Мочевина легко превращается в аммиачный азот в субстрате и, следовательно, можно рассматривать ее как еще один источник аммиачного азота.
Напротив, поглощение нитрата азота увеличивает рН субстрата потому что ОН- или HCO3- (основания) выделяются корнями растений для того, чтобы сбалансировать поглощение нитрата.
Еще одна важная реакция удобрений — это процесс, называемый нитрификацией. Несколько видов бактерий в контейнерном субстрате (в том числе и из инертных материалов таких, как кокосовое волокно, кора, торф, минеральная вата и шлак) преобразуют аммиачный азот в нитратный азот. Нитрификация выделяет Н+ (кислые протоны), в результате чего рН субстрата уменьшаться.
Рассмотрим разницу в количестве H+ раствора с рН 5.0 и раствора 100 ppm аммиачного азота.
Раствор с рН 5.0 будет поставлять около 0.01 мг-экв/л кислых ионов водорода в субстрат. Если все 100 ppm аммиачного азота были преобразованы в нитратный азот через процесс нитрификации, максимальный объем произведенного кислого водорода был бы 14.2 мг-экв/л, или в 1400 раз больше, чем будет давать раствор с рН 5.0.
Иными словами, применяя 100 ppm аммиачного азота, в потенциале, мы поставляем такое же количество ионов H+, как раствор с рН 1.8. Кислотность раствора с рН 5.0 была бы эквивалентна нитрификации в размере 0,14 ppm аммиачного азота (практически невозможно обнаружить).

Таблица 1. Содержание азота в некоторых, имеющиеся в продаже сыпучих и жидких водорастворимых удобрениях. Концентрации щелочности, которая обеспечивает стабильный рН субстрата, следует рассматривать как приблизительное значение и использовать только для ориентировки. Используйте эти значения в качестве отправной точки. Любые изменения в программе удобрения должны быть основаны на фактических измерениях рН.

Формула N-P2O5-K2O %NH4-N %Мочевина-N %NO3-N Реакции удобрений (*) Доля общего азота в аммиачной форме (NH4-N + мочевине-N) Концентрация щелочности (в ppm CaCO3), обеспечивающий стабильный рН субстрата
Гранулированные удобрения
21-7-7 GC,SC 9.1% 11.9% A 1520 100% 250 и больше
9-45-15 GC,SC 9.0% A 940 100% 250 и больше
30-10-10 GC,GM,SC 2.1% 24.7% 3.2% A 1039 89% 250 и больше
20-20-20 GC,GM,SC 3.9% 10.5% 5.6% A 680 72% 250 и больше
6-30-30 GM 2.7% 3.3% NA 45% 150 до 200
10-30-20 G, SC 4.4% 5.6% A 425 43% 150 до 200
20-10-20 GC,GM, SC 8.0% 12.0% A 430 40% 150 до 200
21-5-20 SC 6.5% 1.9% 12.6% A389 40% 150 до 200
19-4-23-2 Ca GC 5.7% 13.6% A 140 30% 75 до 150
17-5-17-3 Ca-1 Mg GC 4.2% 12.8% A 0 25% 75 до 150
15-5-15-5 Ca-2 Mg SC 1.2% 2.1% 11.8% B 141 21% 75 до 150
15-3-20-3 Ca-1 Mg GC 2.4% 12.6% B 75 16% 50 или меньше
14-4-14-5 Ca-2 Mg GC 2.0% 12.0% B 200 14% 50 или меньше
13-2-13-6 Ca-3 Mg GC,SC 0.8% 12.2% B 380 6% 50 или меньше
13-3-15-8 Ca-2 Mg GC 0.7% 12.5% B 420 5% 50 или меньше
Жидкие удобрения
10-5-5-2 Ca-0.5 Mg DG 3.7% 6.3% NA 37% 150 до 200
7-9-5-2 Ca-0.5 Mg DG 2.6% 4.4% NA 37% 150 до 200
7-7-7-2 Ca-0.5 Mg DG 2.1% 4.9% NA 30% 75 до 150
3-12-6-2 Ca-0.5 Mg DG 0.7% 2.3% NA 23% 75 до 150

(*) фунт кислотности (А) или основности (B) на тонну удобрений
DG = Dyna Gro, GC = GreenCare, GM = Grow-more, SC = Scotts (Peters)

Для расчета доли общего азота в аммиачной форме % NH4-N + % Мочевина -N / % общий азот = Доля общего азота в аммиачной форме
Пример: 20-20-20
3.9% NH4-N + 10.5% Мочевина -N / 20% общий азот = 72% Доля общего азота в аммиачной форме
Влияние различных форм азота на рН субстрата более сложное, чем этот простой пример, но он дает вам представление о том, почему форма азота в удобрении имеет гораздо большее влияние на рН субстрата, чем рН раствора.
Основная проблема с предсказыванием, влияния формы азота на рН субстрата является то, что ключевые реакции не последовательны. Например, применение нитратов азота (NO3-N) может привести к росту рН субстрата, но только если он усваивается растением. Если растения маленькие, или находятся в стрессе и не растут, нитрат не оказывает большого влияния на рН субстрата. Применение аммиачного азота (NH4-N) может привести к уменьшению рН субстрата, даже если растения малы или не растут, так как помимо поглощения растениями, нитрификации будет происходить независимо от них (бактериальная).
Тем не менее, нитрификации подавляется низким рН субстрата (начиная примерно с 5.5), низкой температурой субстрата (менее 15°C), а также отсутствием кислорода из-за заболачивания.
Наконец, вы никогда не потратите весь нитратный азот или весь аммиачный азота на ваши растения.
Большинство удобрений представляет собой смесь солей, содержащих различные формы азота и поэтому общая реакция, вызванная удобрениями будет зависеть от соотношения различных форм азота. Есть и другие факторы влияющие на расход азота, которые будут рассмотрены дальше.

Щелочность воды также влияет на реакции удобрений.

При обсуждении влияния водорастворимых удобрений на рН субстрата, важно понимать, что растворимые в воде удобрения не могут быть использованы без поливочной воды. Лучший гид при выборе соответствующего водорастворимого удобрения — баланс между долями азота в аммиачной форме (кислота) в отношении щелочности поливочной воды (основание) (см. Таблицу 1). Хотя есть и другие факторы, влияющие на рН субстрата, исследования показали, что баланс между аммиачным азотом в удобрении и щелочность воды оказывает наибольшее влияние на рН субстрата для многолетних культур.
Таблица 2. Соли удобрений используемые для производства имеющихся в продаже гранулированных и жидких водорастворимых удобрений.

Формула N-P2O5-K2O Производное от
Гранулированные удобрения
21-7-7 GC,SC KCl, NH4H2PO4, (NH4)2SO4, мочевина,
9-45-15 GC,SC KCl, NH4H2PO4
30-10-10 GC,GM,SC KNO3, NH4H2PO4, мочевина
20-20-20 GC,GM,SC KNO3, NH4H2PO4, мочевина
6-30-30 GM KNO3, NH4H2PO4, KH2PO4, KCl
10-30-20 G,SC NH4NO3, KNO3, NH4H2PO4,
20-10-20 GC,GM,SC NH4NO3, KNO3, NH4H2PO4,
21-5-20 SC NH4NO3, KNO3, Фосфат мочевины
19-4-23-2 Ca GC NH4NO3, Ca(NO3)2, KNO3NH4H2PO4
17-5-17-3 Ca-1 Mg GC NH4NO3, Ca(NO3)2, KNO3, Mg(NO3)2, NH4H2PO4
15-5-15-5 Ca-2 Mg SC NH4NO3, Ca(NO3)2, KNO3, Mg(NO3)2, Фосфат мочевины
15-3-20-3 Ca-1 Mg GC NH4NO3, Ca(NO3)2, KNO3, Mg(NO3)2, NH4H2PO4
14-4-14-5 Ca-2 Mg GC NH4NO3, Ca(NO3)2, KNO3, Mg(NO3)2, NH4H2PO4
13-2-13-6 Ca-3 Mg GC,SC Ca(NO3)2, KNO3, Mg(NO3)2, NH4H2PO4
13-3-15-8 Ca-2 Mg GC Ca(NO3)2, KNO3, Mg(NO3)2, NH4H2PO4
Жидкие удобрения
10-5-5-2 Ca-0.5 Mg DG NH4NO3, Ca(NO3)2, KNO3, MgSO4,NH4H2PO4, KH2PO4, H3PO4, KCl
7-9-5-2 Ca-0.5 Mg DG NH4NO3, Ca(NO3)2, KNO3, MgSO4,NH4H2PO4, KH2PO4, H3PO4, KCl
7-7-7-2 Ca-0.5 Mg DG NH4NO3, Ca(NO3)2, KNO3, MgSO4,NH4H2PO4, KH2PO4, H3PO4, KCl
3-12-6-2 Ca-0.5 Mg DG NH4NO3, Ca(NO3)2, KNO3, MgSO4,NH4H2PO4, KH2PO4, H3PO4, KCl

1 Фактические значения фосфорa и калия получены из анализа раствора с 100 ppm азота. Для расчета фактической P как P2O5, умножьте значение на 2.3, для расчета фактической К, как K2O, умножьте значение на 1.2 .
2. DG = Dyna Gro, GC = GreenCare, GM = Grow-more, SC = Scotts (Peters)
Аммиачная селитра (NH4HO3), сульфат аммония ((NH4)2SO4), нитрат кальция (Ca(NO3)2), нитрат магния (Mg(NO3)2), моноаммонийфосфат (NH4H2PO4), monopotassium фосфат (КН2РО4), фосфорная кислота (H3PO4), хлорид калия (KCl), нитрат калия (KNO3),

Для понимания того, как щелочность, концентрированная в воде и процент аммиачного азота в удобрении взаимодействуют между собой, и как это влияет на рН субстрата, представьте себе качели (баланс), где щелочность воды с одной стороны, поднимает рН (например, эффект известкования), а с другой стороны, аммиачный азот опускает рН вниз.
Если какой-либо из этих факторов выйдет из равновесия, то рН субстрата изменится. Например, использование удобрений с очень высоким аммиачным азотом (например, 30-10-10) и с водой низкой щелочности (такой как после очистки обратным осмосом, дистилированной или дождевой водой) является очень эффективным для смещения рН субстрата вниз, потому что нет ничего, чтобы могло нейтрализовать все H+ производимых в результате нитрификации или при поглощении растениями.
Другим примером может быть использование удобрений с низким аммиачным азотом (например, 13-3-15) и с водой высокой щелочности (как водопроводная вода). В этом случае, кислых атомов водорода (Н+) было бы мало и недостаточно для нейтрализации влияния известкования.
Важно отметить, что две вещи, которые влияют на рН субстрата, щелочность воды и количество аммиачного азота, не может быть непосредственно измерена с помощью рН-метра. Щелочность воды должна быть измерена с помощью теста щелочности (см. часть 2 этой статьи).
Процент аммиачного азота в удобрении должно быть рассчитано на основе информации, предоставленной на упаковке удобрений (см. Таблицу 1).

А как насчет потенциальной кислотности или щелочности?

На многих этикетках растворимых в воде удобрениях указан потенциал кислотности или щелочности удобрений в единицах эквивалентной фунту карбоната кальция (CaCO3) на тонну удобрений. Потенциальная кислотность или щелочность указывает тип реакции, в то время как эквивалент карбоната кальция, указывает на силу реакции.
Например, 20-10-20 имеет потенциал кислотности в 430 фунтов на тонну удобрений. Если бы одну тонну 20-10-20 внесли бы в субстрат, это все равно, как 430 фунтов CaCO3 потребуется для нейтрализации долгосрочного кислотности произведенной из удобрений.
Есть несколько проблем при попытке связать потенциальную кислотность или щелочность и эквивалент карбонат кальция при выращивания растений в горшках, содержащих инертный субстрат. Оригинальные значения получены от метода впервые представленного в 1933 году, используя полевые почвы (рН-независимый), а не инертные материалы как торф или кора. Расчетные значения основаны на предположениях, связанных с тем, сколько каждого питательного вещества остается в почвенном профиле, используется растениями, или вымываются из почвы полей.
Эквивалентное значение фунтов CaCO3 на тонну удобрений мало что значит в беспочвенной культуре, где удобрений, как правило, основывается на концентрации азота в частях на миллион (ppm), содержащиеся в питательном растворе, а не общего веса удобрений в горшке.
Наконец, щелочность воды для орошения, не принимается во внимание при расчете кислотности или щелочности. В лучшем случае, потенциал кислотности или щелочность и эквивалентности карбоната кальция следует рассматривать как общую тенденцию удобрения для повышения или понижения среднего рН во времени.

Макроэлементы.

Другой путь влияния водорастворимых удобрений на управление питанием растений — через прямое влияние на концентрации биогенных веществ в корневой среде.
Полная программа удобрений содержит несколько «макро» (нужны в больших количествах) элементов, таких как азот (N), фосфор (Р), калий (К), кальций (Ca), магний (Mg) и сера (S).
Смешанные водорастворимые удобрения, содержщие азот, фосфор и калий составленны путем объединения двух или больше солей (Таблица 2).
«Соли», в данном случае, означает любые химические вещества, которые содержат растительные питательные вещества в водорастворимой форме. Аммония фосфат — пример соли, и в воде эта соль растворяется, давая два отдельных иона аммония и фосфата. Аммоний обеспечивает растение азотом и фосфат обеспечивает P.
Существует множество водорастворимых источников азота, некоторые из которых могут служить только для подачи азота, это такие как мочевина и аммиачная селитра. Однако, для большинства других питательных веществ, выбор весьма ограничен.
Например, нитрат кальция является единственной растворимой в воде формой кальция. Существует также только один источник калия — нитрат калия. Моноаммонийфосфат является обычным источником фосфора. Магний поступает либо в виде нитрата магния или сульфата магния. Сера поставляется сульфатом аммония или сульфатом магния.
Из-за ограниченного количества солей, используемых для смешивания удобрений, соотношение макронутриентов (NPK-Ca-Mg) напрямую влияет на процент аммиачного азота. Например, удобрения с высоким содержанием кальция, как правило, имеют также высокий нитрат, поскольку нитрат кальция является единственным водорастворимым источником кальция. Удобрения с высоким содержанием фосфора, часто также с высоким содержанием аммония, потому что фосфор, как правило, поставляются в виде моноаммонийфосфата.
Некоторые из удобрений в целом не могут быть смешаны при высоких концентрациях. Соли, содержащие сульфаты, например сульфат магния, не совместимы в одном концентрированном растворе с нитратом кальция, поскольку они реагируют между собой, при этом выпадает осадок в виде нерастворимого сульфата кальция (гипс). Если смешанные удобрения содержат кальций и магний, то источниками должны быть нитрат кальция и нитрат магния или, если не смешивать эти две соли, то следует вносить их по отдельности.
Аналогично нитрат кальция и моноаммонийфосфат нельзя смешивать в одном концентрированном растворе, потому что образуется и выпадает в осадок нерастворимый фосфат кальция.
Тем не менее, количество кальция и фосфора, которые могут быть смешаны в одной емкости может быть увеличен за счет снижения рН базисного растворителя. Коммерчески доступные удобрения, которые содержат кальций и фосфор, как правило, имеют низкий уровень фосфора (т.е. 13-2-13-6 Ca-3 Mg), а также будут содержать слабые кислоты — для снижения рН концентрированного раствора.
Содержание питательных веществ в поливной воде, также важно. В некоторых случаях, поливная вода может поставить большой процент питательных веществ (особенно кальция и магния). В других случаях при выборе набора конкретных удобрений, следует учитывать возможность противостояния воздействию нежелательных ионов, таких как натрий, хлор, или бор.
Влияние поливочной воды может быть проигнорировано только тогда, когда содержание питательных веществ крайне низок (например, в дождевой воде или воде после очистки обратным осмосом).

Как правильно читать этикетку упаковки удобрения.

Все этикетки упаковки удобрения должны содержать три цифры представляющие процент (по весу) азота, фосфора и калия, содержащиеся в удобрение. Если этих данных нет — не покупайте такое удобрение.
Для азота, значение представляет реальный процент азота, содержащегося в удобрении.
Тем не менее, по историческим причинам, на этикетках удобрений, продающихся в Соединенных Штатах (и в большей части остального мира) процент фосфора указан как Р2О5 и калия как K2O. Чтобы рассчитать реальный процент фосфора, умножьте указанное значение на 0.43, а для калия, на 0.83 процента. Например, 20-20-20 действительно содержит 20% азота, 8.6% фосфора (фактический P), и 16.6% калия (фактическая К).
Питательные вещества, кроме азота, фосфора или калия в добровольном порядке перечислены на этикетках, под «гарантированный анализ», и представляют реальный процент в удобрение. Чтобы быть указаны на этикетке, они либо должны достичь минимального уровня (Ca — 1%, Mg — 0.5%, S на уровне 0.5%, Fe — 0.1%, Mn, Zn, Cu — 0.05%, В — 0.02%).

Микроэлементы

Микроэлементы (железо (Fe), марганец (Mn), цинк (Zn), медь (Cu), бор (B) и молибден (Mo)) также требуются растениям для приемлемого роста.
В прошлом, почва полей служила основным источником микроэлементов, поэтому не было необходимости вносить их дополнительно. Однако, с переходом на инертные субстраты для выращивания растений в контейнерах, применение микроэлементов стало необходимостью.
Источники микроэлементов, используемых в растворимых в воде удобрениях обычно бывают двух видов, неорганические соли (все микроэлементы) или хелаты (только железо, марганец, цинк и медь).
Неорганические соли, растворимые в воде с образованием ионов, доступны растениям. Например, сульфат железа растворится в два отдельных иона железа (Fe) и сульфата (SO4).
Хелаты представляют собой органические молекулы, которые охватывают ионы и защищают от взаимодействия с другими ионами в растворе, что может сделать его недоступным для растений.
Однако, существует много хелатирующих молекул, доступных растениям, но только три из них, находятся в общем пользовании в садоводстве, это: EDTA, DTPA и EDDHA. Эти сокращения относятся к химической структуре органических молекул. Разница в плотности связи ионна. В общем, хелаты марганеца, цинка и меди можно найти только в форме EDTA. Для сравнения: есть три формы хелата железа, но наиболее распространенным является также формой EDTA.

Удобрения, покрытые смолой

Удобрения, покрытые смолой, их часто называют долгоиграющие удобрения и обычно выпускаются в виде гранул или шариков — это водорастворимые удобрения находящиеся внутри покрытия из специальной смолы или пластиковой мембраны, которая ограничивает растворимость солей удобрений.
В общем, покрытые смолой удобрения содержат высокий уровень (50%) аммиачного азота (NH4-N) и без кальция (Ca), и, как правило мало, если вообще есть магния (Mg).
Первый выпуск питательных веществ из смоло-покрытых удобрений происходит из-за несовершенства покрытия гранулы. Механическое оборудование, которое повреждает покрытие гранул также вызывает высокий начальный выброс питательных веществ. Для проверки начального выброса, опустите некоторое количество гранул удобрения в стакан воды и дайте постоять ночь. Если ЕС раствора увеличивается, то первый выброс произошел. Это первый выброс и следует рассматривать в качестве стартового удобрения.
На длительный срок выпуска питательных веществ из смоло-покрытых удобрений влияет только одна вещь — температура. В целом, чем выше температура, тем выше скорость высвобождения, и чем ниже температура, тем ниже скорость высвобождения.
Смоло-покрытые удобрения, как правило, продаются на основе длительности выпуска. Например, Osmocote 14-14-14 имеет скорость выделения 3-4 месяцев. При средней температуре 20C, 14-14-14 выпустит 80% удобрения, содержащегося в грануле в течение 3-4 месяцев. Однако, если средняя температура субстрата намного выше 20C, то выпуск может длиться 2-3 месяца. Высокие температуры парников, как известно, являются причиной чрезмерного выделения питательных веществ из смоло-покрытых удобрений и приводит к накоплению солей в субстрате.

Заключение

Понимание того, как удобрения влияют на ваши растения начинается с понимания того, что находится в коробке или бутылки с удобрением, и с пониманием того, что растворенно в вашей воде. Однако это еще не гарантирует успеха.
Правильный режим кормления ваших растений и правильная диета значит больше, чем просто выбор «правильного» удобрения.
В следующей главе мы обсудим различные факторы, которые влияют на концентрацию удобрений и некоторые из представлений об удобрениях, которые могут или не могут быть правильными.

arrow-r2lПредыдущая часть

arrow-l2rСледующая часть