pH, alkaliniteti dhe kapaciteti buferik i ujit.

Kultivuesit e bimëve bujqësore, në mënyrë të veçantë ata që kultivojnë perime në serra, e përdorin gjithnjë e më shumë termin pH. Matja e pH, si të ujit që përdoret për ujitje ashtu dhe të tretësirës tokësore ka një rëndësi të madhe dhe mund të bëhet një faktor që përcakton suksesin apo dështimin e prodhimit. pH shpreh përqendrimin e joneve hidrogjen (H+) në ujë. Ai është përcaktuar si  -Log (H+). Sa më i madh të jetë përqendrimi i joneve hidrogjen në ujë, aq më e ulët është vlera e pH.

Vlera e pH ndryshon nga 0 në 14. Në varësi të vlerës së pH, uji karakterizohet si vijon:

  • Acid;   kur pH është më i ulët se 7(përqendrim më të lartë të joneve H+).  
  • Bazik; kur pH është më i lartë se 7 (përqendrim më të ulët të joneve H+).
  • Neutral; kur  pH është 7.0.

 

Duke qenë se pH vlerësohet në shkallë logaritmike, një ndryshim i tij prej një njësi (p.sh. nga 5.0 në 6.0) do të thotë një ndryshim me 10 herë në përqendrimin e joneve H+. Jonet hidrogjen marrin pjesë në shumicën e reaksioneve kimike të ujit dhe të tokës, duke i bërë kështu ata shumë të rëndësishëm. Përqendrimi i tyre (pra pH) ndikon në tretshmërinë e plehrave, në format jonike të kripërave (p.sh. PO4-3 kundrejt H2PO4-), në disponueshmërinë e plehrave për bimët, qëndrueshmërinë e celateve etj.

Tretësira ujore apo tokësore me pH shumë të lartë mund të çojë në mungesa të elementëve ushqyes, kryesisht të mikroelementeve si hekuri. Mbajtja e pH të ujit që përdoret për ujitje nën vlerën 7.0 është gjithashtu i rëndësishme për të parandaluar bllokimin e sistemit të ujitjes me pika nga sedimentimi i kripërave në driperat (lotuesit) e tyre. Nga ana tjetër, pH shumë i lartë mund t’i bëjë mikroelementet toksikë dhe të dëmtojë sistemin rrënjor të bimëve.

Vlera e dëshirueshme e pH për shumicën e bimëve, është 5.5 – 6.5. Për të arritur këtë, në shumë raste në ujin që përdorin për ujitje duhet të shtohet acid. Të shtosh acid do të thotë të shtosh në ujë jone hidrogjen, por gjithsesi të përcaktosh sasinë e acidit që duhet të shtohet, nuk mjafton vetëm të dish pH e ujit. Një tjetër parametër i rëndësishëm që duhet marrë në konsideratë është alkaliniteti i ujit.

 

 

Alkaliniteti dhe kapaciteti buferik i ujit.

Alkaliniteti i ujit është gjithashtu i lidhur me pH, por gjithsesi është një tjetër parametër. Praktikisht alkaliniteti është njësi matëse e aftësisë që ka uji për t’i rezistuar ndryshimeve të pH. Ndryshe alkaliniteti njihet si kapaciteti buferik i ujit. Nuk duhet ngatërruar fjala “alkalinitet” me fjalën “alkalin”. Kjo e dyta do të thotë thjesht se pH i ujit është midis vlerave nga 7.0 në 14.0)

Përbërësit kryesorë të alkalinitetit të ujit janë:

  • Karbonatet (CO3-2)
  • Bikarbonatet (HCO3-)
  • Hidroksidet e tretshëm (OH-)

 

Alkaliniteti shprehet zakonisht në ppm apo mg/l karbonat kalciumi (CaCO3). Sa më i lartë të jetë alkaliniteti, aq më shumë acide mund të shtohen në ujë, pa pasur ende ndonjë ndryshim të madh të pH. Kjo vjen për shkak se bikarbonatet (HCO3-) dhe karbonatet (CO3-2) veprojnë dhe neutralizojnë  jonet hidrogjen (H+) që çlirohen nga shtimi i acideve, duke mos lejuar që ata të ulin pH-in e ujit.

Kur të gjithë përbërësit e alkalinitetit në ujë neutralizohen nga shtimi gradual i acideve, përqendrimi i joneve të lira hidrogjen në ujë rritet në mënyrë të menjëhershme dhe për pasojë, po ashtu ndodh edhe një rënie e menjëhershme e pH të tij. Grafiku i mëposhtëm ilustron këtë “pikë rënieje”, ku fillon rënien e menjëhershme e vlerave të pH.

Marredhenijet midis sasise se acideve te shtuara ne uje dhe pH te tij.

Këtu më poshtë është paraqitur një shembull që tregon se si kapaciteti buferik i ujit ndikon në vendimet që duhet të merren në situata të ndryshme.

  • Prodhuesi A ka një burim uji me pH 9.0 dhe alkalinitet 45 mg/l CaCO3.
  • Prodhuesi B ka një burim uji me pH 8.0 dhe alkalinitet 120 mg/l CaCO3.

 

Të dy këta prodhues duan që pH i ujit të tyre të jetë 5.0 dhe për këtë qëllim përdorin acid sulfurik. Megjithëse uji i prodhuesit A e ka pH më të lartë (pra përqendrimi i joneve hidrogjen në ujin e tij është 10 herë më i lartë sesa në ujin e prodhuesit B),  gjithsesi ai ka nevojë  për më pak acid sesa prodhuesi B për të arritur të njëjtën vlerë pH.

Kur përmbajtja e CaCO3 është më e vogël se 45mg/l, uji konsiderohet të ketë alkalinitet të ulët, me kapacitet të ulët buferik. Kur këtij uji i shtohet acid pH i tij do të ulet shpejt. Prej këtej, duket qartë që si pH ashtu edhe alkaliniteti janë të domosdoshëm për të përcaktuar dozën e saktë të acidit që duhet të shtohet në ujin e përdorur për ujitje në mënyrë që ky të arrij vlerën e kërkuar të pH-it. Matematikisht, pH dhe alkaliniteti lidhen me relacionet që vijojnë;

pH = 6.37 + log (HCO3-/H2CO3)     ose     pH = 10.33 + log (Co3-2/HCO3-)

Cilësia e ujit dhe problemet që lidhen me cilësinë e ujit për ujitje.

Të gjithë sistemet e kultivimit të bimëve bujqësore (në tokë, apo në sisteme të kultivimit pa pa tokë) kërkojnë sasi të mëdha uji relativisht të pastër. Si cilësia e ujit të përdorur për ujitje ashtu edhe mënyra e kryerjes së ujitjeve janë shumë të rëndësishme për suksesin e prodhimit. Cilësia e ujit për ujitje mund të ndikojë si në prodhimin e bimëve ashtu edhe karakteristikat fizike të tokës, edhe nëse të gjithë faktorët e tjerë janë të favorshëm apo optimale.

Bimë të ndryshme kërkojnë cilësi të ndryshme të ujit të përdorur për ujitje. Për këtë arsye, testimi i cilësive të uji që do të përdoret për ujitje duhet të shërbejë si një ndër faktorët për të përcaktuar bimët që do të mbillen në një mjedis të caktuar. Cilësitë e disa burimeve ujore mund të ndryshojë ndjeshëm me kalimin e kohës ose në periudha të ndryshme (si për shembull sezoni i thatë apo ai i shirave), kështu që marrja e mostrave të ujit dhe analizimi i tyre duhet të bëhet në periudha të ndryshme kohore.

Është e kuptueshme se uji që përdoret në bujqësi përmban substanca dhe elementë që mund të ndikojnë pozitivisht ose negativisht në rritjen e bimëve. Burimet natyrore të ujit, mund të përmbajnë përqendrime të mëdha të disa elementeve të domosdoshëm që kërkon bima, sidomos kalcium dhe magnez. Në ato zona ku uji merret nga vendgrumbullime me bazë gëlqerore, janë të zakonshme përqendrime më të larta se 100 dhe 30 mg/l ppm përkatësisht për Ca dhe Mg. Disa ujëra natyrorë përmbajnë përqendrime të mëdha të natriumit dhe anione siç janë bikarbonatet (HCO3-), karbonatet (CO23-), sulfatet (SO42-) dhe kloruret (Cl-).

Kimikate të ndryshme, siç janë pesticidet dhe herbicidet, mund të ndikojnë në mënyrë të dukshme në rritjen e bimëve nëse janë të pranishëm në ujë, qoftë dhe në përqendrime të ulëta. Uji i puseve të cekët apo i burimeve sipërfaqësore në zona me bujqësi intensive, mund të përmbajë sasi të konsiderueshme prej këtyre të fundit dhe për këtë arsye duhet të testohet para përdorimit.

Sipërfaqja e ujit apo uji i pellgjeve shpesh mund të përmbajë gjithashtu, organizma njëqelizorë apo alga, shkaktarë të problemeve të ndryshme. Në mënyrë të vecantë, algat gjejnë kushte jashtëzakonisht të mira për tu rritur në sistemet e ujitjes me pika dhe në shumicën e sistemeve hidroponike të kultivimit, duke shkaktuar bllokime të shpeshta në tubat dhe në valvolat e kontrollit të sistemeve të ujitjes.

Faktorët që përcaktojnë cilësitë e ujit për ujitje ndahen në tre kategori: kimike, fizike dhe biologjike. Në këtë artikull diskutohen vetëm vetitë kimike të ujit që përdorur për ujitje, sepse ato përfaqësojnë edhe karakteristikat më përfaqësuese të përshtatshmërisë së ujit për ujitje. Vetitë kimike të ujit për ujitje kanë të bëjnë para së gjithash me përmbajtjen e kripërave të tretura në ujë dhe me cilësitë që burojnë nga përbërja e tyre. Treguesit më të rëndësishëm që përcaktojnë cilësinë e ujit pë ujitje janë; konduktiviteti elektrik (EC) sasia totale e kripërave të tretura (TDS), raporti i natrimit të absorbuar (SAR), alkaliniteti dhe fortësia.

Burimi kryesor natyror, i kripërave të tretura në ujin për ujitje është shpërbërja e shkëmbinjve dhe e mineraleve. Burimet të tjera dytësore përfshijnë grumbullimin në atmosferë të kripërave të oqeaneve (kripërat në ujin e shiut), kripërat e shtuara për shkak të rritjes së nivelit të ujrave nëntokësorë dhe për shkak të depërtimit të ujit të detit në burimet ujore nëntokësore. Plehrat kimikë, të cilët mund të grumbullohen në shtresat ujore nëntokësore, mund të ndikojnë gjithashtu në cilësinë e ujit të përdorur për ujitje.

Problemet e lidhura me cilësinë e ujit të përdorur për ujitje.  

Përmbajtja e kripërave në ujin për ujitje. Problemi kryesor që lidhet me cilësinë e ujit të përdorur për ujitje është përmbajtja e kripërave. Përmbajtja e kripërave në ujë i referohet sasisë totale të kripërave të tretura në ujë por pa përcaktuar se çfarë lloj kripërash ka në të. Niveli i lartë i kripërave në ujin e përdorur për ujitje ul sasinë e ujit të disponueshëm për bimët (për shkak të rritjes së presionit osmotik) dhe shkakton zvogëlim të prodhimit. Mbi një nivel të caktuar të përqendrimit të kripërave në ujë, zvogëlimi i prodhimit është proporcional me rritjen e nivelit të kripëzimit. Bimët ndryshojnë midis tyre për sa i përket tolerancës ndaj kripëzimit dhe për këtë ato kanë nivele të ndryshme të pragut kritik të kripëzimit, si edhe ritme të ndryshme të zvogëlimit të prodhimit për shkak të kapërcimit të këtij pragu. Duke ju referuar sasisë totale të kripërave të tretura (TDS) dhe konduktivitetit elektrik (EC), si treguesit më kryesorë të përmbajtjes së kripërave, dëmtimi i prodhimit për shkak të rritjes së përqendrimit të kripërave paraqitet në tabelën që vijon.

TDS(ppm ose mg/L) EC(dS/m) Dëmtimi i prodhimit për shkak të  kripëzimit.
< 500 < 0.8 I ulët
500 – 1000 0.8 – 1.6 Mesatar
1000 – 2000 1.6 – 3 I lartë
> 2000 > 3 Shumë i lartë

 

Humbjet e prodhimit për shkak të rritjes së nivelit të kripëzimit, në mënyrë sasiore mund të shprehen me anë të ekuacioneve që shprehin prodhimin e pritshëm si përqindje ndaj prodhimit të mundshëm maksimal.

% e prodhimit (ndaj prodhimit maksimal) = 100 – b (ECe – a),

Ku;      ‘b’        është humbja në përqindje e prodhimit relativ,

‘a’        është pragu i konduktivitetit elektrik (EC) që bima mund të tolerojë

 ‘ECe’ është konduktiviteti elektrik i tokës së saturuar.

ECe është proporcional me konduktivitetin elektrik të ujit të përdorur për ujitje, në varësi të përqindjes së ujit që kullon poshtë zonës ku shtrihet sistemi rrënjor i bimëve.

Rreziqet për shkak të përmbajtes së natriumit në ujin për ujitje. Treguesi që shfrytëzohet për të përcaktuar përmbajtjen e natriumit në ujin për ujitje dhe rreziqet që mund të burojnë për shkak të prezencës së tij është ‘raporti i absorbimit të natrimit’ – SAR. Ky tregues përcakton sasinë e natriumit në ujin për ujitje, në raport me kalciumin dhe magnezin. Si kalciumi dhe magnezi tentojnë të neutralizojnë efektet negative të natriumit. SAR përllogaritet me anë të formulës së mëposhtme;

 

Nivele të larta të SAR mund të shkaktojnë prishje të strukturës së tokës dhe probleme me infiltrimin e ujit. Gjatë tharjes toka të tilla tentojnë të bëhen kompakte, të forta dhe me ngjeshmëri të lartë.

 

Toksiciteti i joneve specifikë në ujin për ujitje. Cilësia e ujit për ujitje influencohet në një masë të madhe nga përmbajtja e disa joneve specifikë, që mund të mbartin veti toksike (helmuese për bimët). Ndryshimi midis kripëzimit dhe toksicitetit qëndron në atë që toksiciteti ndodh brenda në bimë, si rezultat i grumbullimit gradual në gjethe apo organet e tjera të saj të joneve të vecantë.

Jonet më të zakonshëm që mund të shkaktojnë toksicitet  në bimë janë klori, natriumi dhe bori. Kujdes i veçantë i duhet kushtuar borit, sepse toksiciteti për shkak të tij ndodh në përqendrime shumë të ulëta, ndonëse ai është një element ushqyes i domosdoshëm për bimët. Ashtu si edhe në rastin e kripëzimit, bimët ndryshojnë për sa i përket ndjeshmërisë ndaj këtyre joneve. Edhe në qoftë se një jon i vetëm është në nivele toksike në ujin për ujitje, ai mund ta bëjë atë të papërshtatshme për t’u përdorur.

Gjithsesi, ekzistojnë disa praktika që mund të ndihmojnë në pakësimin e dëmit. Këto përfshijnë marrjen e masave për kullimin e përshtatshëm të tokës, rritjen e frekuencës së ujitjeve, shmangien e ujitjeve në formë shiu, shmangien e përdorimit të plehrave që përmbajnë klorure apo bor, përzgjedhjen e bimëve të përshtatshme, etj.

Alkaliniteti dhe pH. Alkaliniteti është shuma e bikarbonateve (HCO3-), karbonateve (CO32-) dhe hidroksideve (OH-)  të tretura në ujë. Ai shprehet në mg/l ose në meq/l CaCO3.

Alkaliniteti e stabilizon ujin nga ndryshimet e papritura të pH-it. Në qoftë se alkaliniteti është shumë i ulët, çdo pleh acid i shtuar në ujin për ujitje do të ndikojë në uljen e menjëhershme të pH. Bimët e rritura në vazo dhe në kultura ujore (hidroponi), nëpërmjet joneve të çliruara nga rrënjët e tyre munden gjithashtu të ndryshojnë pH në mënyrë të menjëhershme, në qoftë se alkaliniteti i substratit ose i tretësirës ushqyese është i ulët.

Reaksioni kimik i tokës (pH) dhe ndikimi i tij në të ushqyerit e bimëve.

pH është shkalla që përdorin kimistët për të matur aciditetin e tokës, substrateve artificial, ose tretësirave ushqyese. pH ka një ndikim të rëndësishëm në shkallën e përvetueshmërisë së elementëve ushqyes. Nivelet optimale të tij për të siguruar përvetueshmërinë maksimale të elementëve ushqyes janë 6-6.5.  Në grafikun e mëposhtëm, zona më e gjerë e sipërfaqes së ngjyrosur përfaqëson maksimumin e tretshmërisë së një elementi të caktuar kimik.

Ndikimi i pH ne tretshmerine e elementeve ushqyes.

Faktori kryesor që ndikon në pH e rizosferës (zona ku shtrihet sistemi rrënjor i bimëve është raporti NH4/NO3 në tretësirën ushqyese. Ky raport është sidomos i rëndësishëm në tokat ranore dhe substratet artificiale, që karakterizohen nga kapacitete të ulta buferike. pH përcakton disponibilitetin e fosforit për bimët, për shkak se ai ndikon në proceset e precipitimit/tretshmërisë dhe absorbimit/disorbimit të fosfateve.  pH influencon gjithashtu në shkallën e tretshmërisë së disa mikroelementëve (Fe, Mn, Zn) dhe në toksicitetin e disa të tjerëve (Al, Mn).

Forma në të cilën bimët absorbojnë azotin ndikon në prodhimin e sheqernave dhe në raportin anione/katione në bimë. Kur asimilimi i NH4 është dominant, bimët thithin më shumë katione se sa anione, jonet H+ clirohen nga sistemi rrënjor i bimëve dhe vlera e pH zvogëlohet. Asimilimi i kationeve NH4+ nga bima, bëhet ndërkohë pengesë për asimilimin e kationeve të tjera, Ca2+, Mg2+ dhe K+.

Kur bimët tërheqin më shumë azot në formën e NO3, do të thotë që tërheqin më shumë anione se sa katione dhe rrjedhimisht në tretësirë do të clirohen një sërë acidesh dikarboksilikë (citric, malik, etj) dhe grupe hidrokside OH-. Çlirimi i grupeve OH- rrit pH e rizosferës, ndërkohë që acidet e cliruara rrisin sasinë e fosforit të tretshëm, për shkak se karboksilatet  janë specifikisht të absorbueshme nga oksided e hekurit dhe argjilat, duke nxjerrë ndërkohë fosforin të lirë në tretësirën tokësore. Karboksilatet mund të rrisin gjithashtu tretshmërinë e hekurit dhe fosforit nëpërmjet formimit të chelateve. Kështu psh, citratet formojnë chelate me kalciumin , duke cliruar në këtë mënyrë fosforin që gjendej i lidhur në formën e fosfateve të kalciumit.

Në përputhje me argumentat e mësipërme, plehërimi ne formën e nitrateve NO3, është i rekomandueshëm për shkak se favorizon sintezën e acideve organike dhe fuqizon absorbimin e kationeve nga bimët, ndërkohë që foma amoniakale NH4 e kufizon këtë proces. Megjithatë, një të ushqyer 100% NO3, do ta rriste pH e rizosferës në vlera të padëshiruara (janë regjistruar vlera edhe më të larta se 8)  dhe në këtë mënyrë do të zvogëlonte shumë sasinë e fosforit të asimilueshëm dhe të disa mikroelementëve. Për këtë arësye rekomandohet që në plehërimet azotike të përdoret  përzierje në masën 80% nitrate dhe 20% trajta amoniakale.