روشهای اندازهگیری pH خاک به شرح زیر است:
pH گل اشباع (Saturated Paste pH)
روش:
بر اساس استاندارد USDA (1996) و ISO 10390، در این روش خاک با مقدار کافی آب مخلوط میشود تا به نقطه اشباع برسد (نه خیلی روان و نه خیلی خشک). سپس، pH این مخلوط با استفاده از یک الکترود شیشهای استاندارد اندازهگیری میشود.
ویژگیها:
pH در تعادل نزدیکتری با شرایط طبیعی خاک است.
روش پیشنهادی برای ارزیابی اثر pH بر رشد گیاهان و دسترسی به عناصر غذایی.
در مقایسه با روش سوسپانسیون، pH معمولاً مقدار کمتری دارد، زیرا یونهای اسیدی و بازی در محیط متمرکزتری باقی میمانند.
محدودیتها:
برای خاکهای بسیار شنی (که نقطه اشباع در محدوده مشخصی قرار نمیگیرد) مناسب نیست.
این روش ممکن است برای خاکهای با هدایت الکتریکی بالا (شور) نتایج متغیری ارائه دهد.
pH عصاره گل اشباع (Saturated Paste Extract pH)
روش:
بر اساس استاندارد USDA و FAO، در این روش ابتدا گل اشباع تهیه میشود، سپس عصاره محلول آن از طریق مکش (فیلتراسیون) استخراج شده و pH این محلول اندازهگیری میشود.
ویژگیها:
مقدار pH در این روش معمولاً بالاتر از pH گل اشباع است، زیرا بخش عمدهای از یونهای اسیدی جذب سطح خاک باقی میمانند و تنها بخشی از آنها به فاز محلول وارد میشود.
برای بررسی اثر شوری و کیفیت آب خاک مناسب است، زیرا نشاندهنده غلظت یونهای محلول در آب خاک است.
محدودیتها:
در خاکهایی با مقدار مواد آلی بالا یا با ظرفیت تبادل کاتیونی زیاد، مقدار pH ممکن است تحت تأثیر جذب سطحی یونها تغییر کند.
این روش برای خاکهایی که در آنها میزان جذب سطحی اسیدی یا بازی بالا است، ممکن است مقدار واقعی pH محیط رشد گیاه را منعکس نکند.
pH سوسپانسیون آب به خاک (Soil-to-Water Suspension pH)
روش:
طبق ISO 10390 و ASTM D4972، در این روش خاک با آب مقطر یا آب دیونیزه مخلوط شده و پس از هم زدن و مدتزمان مشخص (معمولاً ۳۰ دقیقه) pH محلول اندازهگیری میشود. نسبت آب به خاک در این روش میتواند ۱:۱، ۱:۲ یا ۱:۵ باشد که مقدار pH را تحت تأثیر قرار میدهد.
ویژگیها:
روش ساده و سریع، مناسب برای آزمایشگاهها.
هرچه نسبت آب بیشتر باشد (مثلاً ۱:۵)، pH افزایش مییابد، زیرا رقیقسازی باعث کاهش تأثیر یونهای اسیدی یا بازی در محلول میشود.
در مقایسه با دو روش دیگر، معمولاً مقدار pH در این روش بالاتر است.
محدودیتها:
نتایج به شدت به نسبت آب به خاک وابسته است. مثلاً در نسبت ۱:۵، مقدار pH ممکن است تا ۰.۵ واحد بالاتر از نسبت ۱:۱ باشد.
این روش شرایط طبیعی خاک را به خوبی منعکس نمیکند، زیرا در خاکهای واقعی، رطوبت در حد اشباع نیست.
چرا مقدار pH در این روشها متفاوت است؟
- اثر یونهای محلول: در روش سوسپانسیون، به دلیل رقیق شدن محلول، مقدار pH معمولاً بالاتر از pH گل اشباع است.
- اثر جذب سطحی: در روش عصاره گل اشباع، بعضی یونها جذب سطح ذرات خاک باقی میمانند و باعث افزایش pH نسبت به روش گل اشباع میشوند.
- تعادل یونی: در روش گل اشباع، یونهای موجود در فاز جامد و مایع به تعادل میرسند، اما در روش سوسپانسیون، رقیق شدن باعث تغییر این تعادل میشود.
- اثر هدایت الکتریکی (EC): در خاکهای شور، افزایش شوری معمولاً باعث کاهش pH در روش عصاره گل اشباع میشود، اما در روش سوسپانسیون، ممکن است تأثیر کمتری داشته باشد.
اهمیت دما، زمان و کالیبراسیون دستگاه
- دمای محیط: اندازهگیری pH باید در دمای استاندارد (معمولاً ۲۵ درجه سانتیگراد) انجام شود، زیرا دما بر فعالیت یونی و در نتیجه pH تأثیر میگذارد.
- مدت زمان تعادل: در روشهای استاندارد، زمان بین ۳۰ دقیقه تا ۲۴ ساعت پیشنهاد شده است تا تعادل یونی در محلول برقرار شود.
- کالیبراسیون الکترود: الکترود pHسنج باید با محلولهای بافر استاندارد (pH=4.01، pH=7.00، pH=10.01) کالیبره شود تا خطای اندازهگیری کاهش یابد.
کدام روش دقیقتر است؟
- برای ارزیابی pH واقعی خاک: روش pH گل اشباع بر اساس استانداردهای بینالمللی دقیقتر است.
- برای بررسی تأثیر شوری: روش pH عصاره گل اشباع انتخاب بهتری است.
- برای آزمایشهای سریع و مقایسهای: روش pH سوسپانسیون آب به خاک رایجتر است، اما مقدار pH بالاتر از مقدار واقعی خاک خواهد بود.
- انتخاب روش مناسب به هدف آزمایش و نوع خاک بستگی دارد.
منبع: انجمن علوم خاک دانشگاەهای ایران