I. Varnagirytė-Kabašinskienė
Jaunojo tyrėjo nuotrauka
Terminas „pH“ dažnai girdimas reklamuojant įvairias buities ar kosmetikos
priemones ir siejamas su sąvokomis „odos
pH...“, „muilo pH...“. O kaip pH susijęs su miško ekosistema? Ar tikrai kiekvienos rūšies medžiai geriausiai auga tam tikro pH dirvožemyje? Kaip jis tiriamas?
Dirvožemio pH arba dirvožemio reakcija – tai viena iš
dirvožemio savybių, nuo kurios priklauso daugelis dirvožemyje vykstančių
cheminių procesų (Motuzas 2005). Mokslininkai teigia, kad dirvožemio cheminės
savybės lemia jo derlingumą ir medžių augimą.
Dirvožemio reakcija (pH) priklauso nuo
dirvožemio tirpale esančių vandenilio jonų (H+)
bei absorbuotų jonų koncentracijos. Jei vandenilio jonų koncentracija tirpale
yra didesnė už hidroksido (OH–) jonų koncentraciją, reakcija bus
rūgšti, jei mažesnė – šarminė. Rodiklis pH išreiškiamas neigiamu vandenilio
jonų logaritmu, t. y. pH –log(H+). Dirvožemio pH apibūdinamas
pagal skalę nuo 1 iki 14: kai pH yra 1–6, dirvožemis yra rūgštus, kai pH 7 – dirvožemis neutralus, o pH
8–14 – dirvožemis šarminis. Dirvožemiai pagal pH gali būti skirstomi ir detaliau: ypač rūgštūs, kai pH < 4,5,
labai rūgštūs – pH 4,5–5,0, rūgštūs – pH 5,1–5,5, vidutinio rūgštumo – pH
5,6–6,0, neutralūs – pH 6,1–7,3 ir silpnai šarminiai – pH 7,4–7,8.
Skirtinguose
dirvožemių tipuose net natūraliai yra susiformavusi skirtinga reakcija.
Rūgščiausi yra aukštapelkių durpiniai dirvožemiai, o beveik neutralūs ar neutralūs
juodžemiai. Įdomu tai, kad daugiausia rūgščių dirvožemių yra vakarų ir
rytų Lietuvoje.
Dauguma žemės ūkio augalų
normaliai auga nerūgščiose dirvožemiuose, o rūgštesni negu pH 5,0 dirvožemiai
dažnai yra kalkinami. Daugelis
medžių rūšių, kaip ir žemės ūkio augalai, geriausia auga ir dera silpnai
rūgščiuose dirvožemiuose.
Rodiklis pH svyruoja ne tik
įvairiuose dirvožemiuose, bet ir to paties dirvožemio profilyje (vertikalus dirvožemio sluoksnio pjūvis nuo paviršiaus
iki gimtosios uolienos). Pavyzdžiui, miškų dirvožemių viršutiniai sluoksniai
yra rūgštūs (pH 2,4–6,5), gilesni būna neutralūs arba silpnai šarminiai.
Dirvožemio reakcija priklauso
nuo kalkių slūgsojimo gylio. Dirvožemiai rūgštėja, kai kalkės išsiplauna. Dirvožemio
pH gali pakeisti patys medžiai. Jie šaknimis paima
mineralinius elementus iš giliau esančių sluoksnių, o vėliau su nuokritomis
(lapais, spygliais, šakomis) grąžina į paviršinius dirvožemio sluoksnius.
Dirvožemio pH taip pat keičia atmosferos krituliai ar dulkės ir jame gyvenantys
organizmai – augalai, gyvūnai ar mikroorganizmai. Pavyzdžiui, irstant labai
rūgštiems pušies spygliams, dirvožemio pH mažėja.
Mokslininkai H. Fidleris
(H. J. Fiedler) ir H. Reisingas (H. Reissig) ištyrė miškų dirvožemius ir juos suskirstė
į tokias grupes: pH 2,0–2,9 – labai stipriai rūgštūs; pH 3,0–3,9 – stipriai
rūgštūs; pH 4,0–4,9 – vidutiniškai rūgštūs; pH 5,0–5,9 – silpnai rūgštūs; pH 6,0–6,9
– labai silpnai rūgštūs; pH 7,0 – neutralūs; pH 7,1–8,0 – silpnai šarminiai; pH 8,1–9,0
– vidutiniškai šarminiai.
Dirvožemio pH poveikis
dirvožemio formavimosi procesams, dirvožemio savybėms ir augalijai yra labai
didelis (Karazija ir kt. 2008). Dirvožemio pH turi didelę reikšmę maisto medžiagų
pasisavinimui ir mikroorganizmų gausumui. Augalams augti palankiausia, kai pH siekia 5,8–6,8.
Neutralios ir silpnai rūgščios reakcijos dirvožemiuose organines liekanas skaido daugiausia bakterijos. Labai rūgščiuose dirvožemiuose
bakterijų mažiau, dėl to mažėja augalams tinkamų maisto medžiagų kiekis. Įdomu tai, kad nuo dirvožemio pH
priklauso net sliekų skaičius viršutiniuose dirvožemio sluoksniuose. Kuo
rūgščiau, tuo sliekų mažiau.
Dėl mažo pH padidėja
sunkiųjų metalų (Cd, Zn, Pb ir kt.) ir aliuminio toksinis poveikis. Rūgščiuose dirvožemiuose labai nukenčia
augalų šaknys. Miškininkai nustatė, kad medžių sėklų daigumas irgi tiesiogiai
priklauso nuo dirvožemio pH. Pušies sėklos geriausia dygsta, kai dirvožemio pH
6,0, o eglės – kai pH 5,0. Rūgščiame ir neutraliame dirvožemyje medžių sėklos blogiau
dygsta.
Atrodytų, kad visi medžiai
auga miške, kuriame yra vienodas miško dirvožemis, tačiau jau
„Rūgštieji lietūs“ ir miškai. Šiuo metu vis dar aktuali problema yra dirvožemio rūgštėjimas ir jo poveikis miškams. Nors dirvožemio rūgštėjimas yra natūralus dirvožemio formavimosi procesas, dėl žmogaus veiklos, „rūgščiųjų lietų“ poveikio, dirvožemiai rūgštėja intensyviau. Natūraliai „švarus lietus“ irgi nėra neutralus, jo H yra 5,6. „Rūgštaus lietaus“ pH yra mažesnis negu pH 5,0.
„Rūgštieji lietūs“ daugiau žalos padaro tose vietovėse, kur į atmosferą patenka daugiau „rūgštinančių teršalų“ (pagrindiniai – sieros ir azoto oksidai). Nors tyrimų negausu, tačiau žinoma, kad veikiami „rūgščiųjų lietų“ miškai gali žūti, nes sutrinka maisto medžiagų pasisavinimas, palaipsniui silpnėja kai kurių medžių atsparumas įvairiems kenkėjams, ligoms. Tikėtina, kad kai kuriose vietovėse dirvožemio pH pokyčiai gali lemti naujų medžių ar žolinių augalų rūšių paplitimą.
Moksliniai eksperimentai su pelenais ir
dirvožemio pH. Ar tai gali būti rimta?
1 pav. Kairėje – miškuose pelenai barstomi naudojant specialią techniką (Danija; nuotraukos autorius nežinomas), dešinėje – pelenai barstomi pušyne, Kačerginės girininkija, Kauno r. 2002 m. (Lietuvos miškų instituto tyrimai, nuotraukos autorė I. Varnagirytė‑Kabašinskienė).
2002–
Jauniesiems tyrėjams
Perskaitę straipsnį ir išsiaiškinę, kas yra
dirvožemio pH ir kodėl šis rodiklis tiriamas miškų moksle, galėtume
pasvarstyti, ką visgi jaunasis tyrėjas galėtų nuveikti šia kryptimi? Galima
būtų šiek tiek paeksperimentuoti patiems. Siūlyčiau keletą galimų tyrimų.
(1) Pasirinkti
skirtingas medžių rūšis, pavyzdžiui, lapuočių (ąžuolynas) ir spygliuočių (pušynas) medžių grupes, ir palygink jų dirvožemio pH. Surinkti po 3–5 jungtinius dirvožemio mėginius iš kiekvieno plotelio
(iš keleto vietų surinktą dirvožemį supilti į vieną, gerai sumaišyti, – gausite
vadinamąjį jungtinį mėginį). Galite sugalvoti, kaip mėginius rinksite:
atsitiktinai plotelyje, plotelio įstrižainėse ir kt.
(2) Galima palyginti dirvožemio pH dviejuose lapuočių medynuose, pavyzdžiui, beržyne ir ąžuolyne.
(3) Galima
nustatyti, kaip skiriasi pH per
dirvožemio profilį (vertikalus dirvožemio sluoksnio pjūvis nuo paviršiaus
iki gimtosios uolienos): miško paklotėje, mineraliniame dirvožemyje
(4) Kelis žiupsnelius (galima tiksliai pasverti) medienos pelenų
(gaunami sudegus malkoms) išbarstykite
(5) Galima paanalizuoti, kaip keičiasi žolinė augalija tręštame ir kontroliniame plotelyje (ten, kur pH didesnis, turėtų sunykti įvairių rūšių samanos ir kt.).
Dirvožemio mėginių
surinkimas ir jų analizė. Mėginiams surinkti tokiuose dirvožemių tyrimuose naudojami specialūs
zondai, liniuotės, kastuvas ir vienkartiniai maišeliai ar plastikinės dėžutės.
Norint gauti kuo tikslesnius duomenis, iš kiekvieno medyno geriausia surinkti
bent po 3 jungtinius mėginius (vienas jungtinis mėginys sudaromas iš keleto
(3–5 ar daugiau) vietų surinkto dirvožemio). Turėdami bent 3 išmatuotas
dirvožemio pH vertes galime apskaičiuoti vidutinį dirvožemio pH tame
plotelyje ar medyne.
Dirvožemio
pH galima nustatyti naudojant keletą metodų. Vienas tiksliausių – potenciometrinis dirvožemio pH nustatymo metodas. Dirvožemio pH vertė nustatoma
su specialiu prietaisu pH-metru. Dirvožemio pH nustatyti naudojamas orasausis ar išdžiovintas ≤40ºC temperatūroje dirvožemis. Norint
nustatyti dirvožemio pH vertę pasirinktame dirvožemio mėginyje, reikia
turėti:
Prieš atliekant tyrimą, metodiką reikėtų detalizuoti!
Literatūra
Arvidsson H., Lundkvist H. 2003, Effects of crushed wood ash on soil
chemistry in young Norway spruce stands. Forest Ecology and Management, 176, 121–132.
Fiedler H. J., Reissig H. 1964, Lehrbuch der Bodenknude
Karazija S. (sud.). 2008, Miško ekologija. Vilnius: Enciklopedija. 269.
Kučinskas J., Pekarskas J.,
Pranckietienė I., Vaišvila Z., Žemaitis A. 1999, Agrochemija. Kaunas: Lututė.
338 p.
Motuzas A. 2005, Dirvotyros pagrindinių sąvokų terminijos
šaltiniai ir aktualijos. Botanica Lithuanica, 8, 29–34.
Nesterovič N. D., Deriugina T. F. 1972, Drevesnyje rastenija i vlažnostj
počvy. Minsk: Nauka i technika.
Ozolincius R.,
Varnagiryte I., Armolaitis K., Karltun E. 2005, Initial effects of wood ash
fertilization on soil, needle and litterfall chemistry in Scots pine stands. Baltic
Forestry, 11 (2), 59–67.
Ozolinčius R. ir kt. 2007,
Initial influence of compensatory wood ash fertilization on soil, ground
vegetation and tree foliage in Scots pine stands. Baltic Forestry, 13 (2), 158–168.
Saarsalmi A., Mälkönen E., Piirainen S. 2001, Effects of wood ash
fertilization on forest soil chemical properties. Silva Fennica, 35, 355–368.
Varnagirytė I. 2006, Kompensuojamojo tręšimo medienos pelenais pirminis poveikis: azotas, fosforas, kalis ir sunkieji metalai brukninių pušynų (Pinetum vacciniosom) dirvožemyje ir augaluose. Daktaro disertacija. 99.
Pelenai miške -http://gamta.vdu.lt/bakalaurai/pop_straipsniai/pelenai_miske/pelenai_miske.html;
- www.mi.lt/info/Pranesimai/Varnagiryte.pdf
Pelenai daržui ar sodui - http://lt.lt.allconstructions.com/portal/categories/309/1/0/1/article/9175
Straipsnis iš Jaunojo tyrėjo lobyno