PH och odling

När man börjar med framförallt hydroponisk odling och akvaponik så är PH något du kommer stöta på. Har du tidigare sysslat med odling i jord har du kanske hört om speciella jordblandningar för vissa typer av växter, blåbär trivs t.ex bäst i sur jord.

Av Niklas Hjelm

Denna artikel är tänkt som en översikt över vad PH är och hur det påverkar växter, främst inom hydroponisk odling. För en mer exakt genomgång kring syror och baser kan jag varmt rekommendera Niklas Ulins genomgång på Youtube.

Inuti atomer så finns det neutroner, protoner (+) och elektroner (-). För PH spelar just protoner en avgörande roll då vi kommer prata mycket om att ge och ta protoner mellan olika partiklar.

Så vad är då PH?

Frågar du någon du känner så kommer de troligen berätta att PH är hur surt eller basiskt något ett ämne är. Vissa kanske även känner till PH skalan där 7 är neturalt och allt under 7 är surt och allt över 7 är basiskt. Men varför är det egentligen så här och varför är det viktigt för odling? Lättaste sättet att förklara det är med hjälp av vatten. Om vi börjar med att besvara varför vatten är neutralt. 

Vatten (H20)

Väteatomen har en valenselektron i det yttre skalet.

Syreatomen har 6 valenselektroner i det yttre skalet.

Om vi bryter isär vatten kan vi se att det består av en väteatom och två syreatomer. Väteatomen har en valenselektron, syreatomen har sex stycken valenselektroner. Om syreatomen knyter till sig två väteatomer blir det åtta elektroner i ytterska skalet vilket ger "ädelgasstruktur". Detta innebär att ytterska skalet är fullt (max antal elektroner) vilket gör att det gärna inte reagerar med andra ämnen. 

Väte och syre delar inte helt lika på elektronerna då syre har fler protoner i sin kärna (8) jämfört med väte (1). Detta gör att syre drar hårdare i elektronerna som sitter i elektronparen. Elektronerna befinner sig alltså oftare runt syreatomen är väteatomen (tänk lite starkare magnet). Varför är detta viktigt då? Jo därför att då får syremolekylen en sida som är mer positivt laddad (den med vätet) och en som är negativt laddad (den utan). Detta kallas för dipol (två poler, eller två laddningar). 

Den positiva vätesidan attraheras till den negativa syresidan. Detta kallas för vätebindning. Ibland kan dock denna bindning bli så stark att den ena vattenmolekylen drar av en väteatom från den andra. När detta händer får vi två nya föreningar. En Hydroxidjon (OH-) samt en Oxoniumjon(H3O+). Vi får alltså en positivt laddad jon och en negativt laddad jon. Är det är fler hydroxidjoner än oxoniumjoner så blir lösningen basisk, dvs över pH 7. När det är exakt lika många är det rent vatten och lika många joner.

När lösningen är neutral är det lika många hydroxidjoner som oxoniumjoner.

Är det en övervikt av oxoniumjoner så blir lösningen sur, dvs under 7. Är det exakt lika mycket så är lösningen neutral, dvs 7. Vattnet hoppar mellan dessa två tillstånd hela tiden och agerar både som en syra och en bas. Låt oss prata lite mer om syror och baser.

Syra - En protongivare

En syra är en partikel (molekyl eller jon) som kan avge en eller flera protoner, men en syra kan bara avge en proton om det finns en bas som kan ta emot den. Häller vi t.ex saltsyra (väteklorid) i vanligt vatten får vi reaktionen

H20 ­+ HCI > H3O+ + CI-

Syramolekylen som är protongivare lämnar ifrån sig sin proton som binds till vattenmolekylen och så bildas en oxoniumjon. Det är denna jon som ger vattnet dess sura egenskaper. Reaktionen kallas för protolys. Desto starkare syra, desto högre protolysgrad och desto fler joner.

Häller du saltsyra i vatten så avges i stort sett alla joner. Häller du däremot ättika i vatten så är det bara 1% som protolyseras (ges ifrån). Det är alltså stor skillnad på en stark och en svag syra. 

Baser

Om syra ger ifrån sig protoner så måste baser ta emot dem. Häller vi ammoniak (NH3) i vatten bildas NH4+ joner, ammoniumjoner samt OH- joner, hydroxidjoner.

NH3 + H20 > NH4+ - OH-

Det är hydroxidjonerna som ger vattnet dessa basiska egenskaper.

Växter och PH

Vi har sett hur jonutbyte sker när vi tillsätter syror och baser till en vattenlösning, men vi har ännu inte kommit in på växter och pH. Hydroponik skiljer sig en hel del från jord i det upptaget av mineraler sker mycket snabbare vilket leder till snabbare förändringar och fler protonutbyten. Detta påverkar förstås pH och leder till betydligt snabbare skiftningar än i jorden. I jorden finns dessutom mycket som jobbar för att stabilisera pH:et såsom mikroorganismer och humus. Detta innebär inte att man inte kan behöva justera jordens pH, att kalka eller tillsätta svavel är ett vanligt sätt att justera jordens PH, beroende på vad man vill odla.

pH i jord rör sig långsammare, men kan behöva justeras beroende på vad du odlar.

Förutom för specifika arter så trivs det mesta vi odlar inom ett pH mellan 5,5-6,5. Om pH:et går utanför detta område så fälls lätt mineralerna vi tillsatt ut. Ta t.ex järn (Fe) som börjar oxidiera (rosta) när pH kommer över 6,5. Så länge pH är under 6,5 så finns 90% av järnet tillgängligt för växterna (förutsatt att det är rätt järn som tillsatts).

Koldioxid

Koldioxid löser sig i vatten och bildar kolsyra, detta är en naturlig försurare som händer med allt vatten och balanseras upp av kalk som agerar som en buffer. Detta håller pH stabilt. Tillsätter du får mycket koldioxid, vilket är det som händer just nu med förbränning av fossila bränslen så blir försurningen större än vad buffern klarar av och pH:et sänks. Detta händer just nu med världshaven och påverkar djur som har kalcium i sina skal i väldigt stor utsträckning. Görs inget åt detta kommer skaldjur vara ett minne blott.

Rötterna

Rötterna släpper in vem som helst, de har speciella inkastare som bestämmer vem som får komma in och vem som får stå ute och frysa! Portväktarna är speciella transportörer (stora proteinkedjor) som finns i cellmembranen. Dessa agerar som antenner som är inställda på specifka mineraler som de släpper in. För att dessa antenner (transportörer) ska fungera optimalt krävs det att pH är rätt. Varje transportprotein har alltså ett optimalt upptagsområde. För att fler ska få komma in och passa profilen så pumpar rötterna ut vätejoner som försurar området precis runt omkring dem. Växtens PH skiljer sig alltså markant från rötternas PH. Att kraftigt justera PH:et gör det svårare för rötterna att ställa om och anpassa sig.

Mikroberna

Även om du odlar med bara mineraler så vill du hålla mikroorganismerna glada. Desto mer konstant PH är desto bättre trivs de. Behöver du justera så gör det försiktigt, annars riskerar du att slå ut dem. Fler dåliga bakterier trivs bättre i sura miljöer så försök hålla PH över 5,5.

Varför rör sig PH hela tiden?

pH är komplicerat, men det är bra att ha en grundläggande förståelse för vad som påverkar det om du ska odla hydroponiskt.

En buffer dämpar en syra eller bas. Kranvatten är en "naturlig" buffer.

Vattenkvalité

Helt ”rent” vatten har ett pH på 7 och innehåller en jämvikt av hydroxid- och oxoniumjoner. Detta vatten saknar buffer vilket gör att lämnar du det ute så kommer pH sjunka då koldioxiden reagerar med vattnet som bildar kolsyra och sänker PH. Vad som är ”vanligt dricksvatten” varierar väldigt mycket från ort till ort. Här i Malmö har vi ett EC på runt 0,3 mS/cm, där det är främst kalcium och magnesium som står för salterna som drar upp pH. Detta blir en naturlig buffer men skapar också bindningar när det reagerar med koldioxid och näring som kan vara svåra för växter att ta upp. I regel är det bättre att försöka ha så rent vatten som möjligt för att få bra kontroll. Har du ett EC mellan 0,1-0,3 så är det dock inga problem att odla hydroponiskt. Har du högre kan det vara värt att samla regnvatten (som ligger runt 0,2 i Malmö) eller använda ”Omvänd osmos” för att filtrera vattnet.

Näringen

Som vi visat innan så påverkar fördelningen av hydroxid- och oxoniumjoner beroende på om man tillsätter en syra eller bas. Desto mer näring du tillsätter desto större inverkan gör det, helst om du har en liten vattentank. Det är därför bättre att försöka ha en lite större vattentank än en väldigt liten. För att förhindra extrema skiftningar försöker tillverkarna att balansera näringen och använder exempel kväve i form av Ammonium (NH4+), en katjon och Nitrat (NO3-), en anjon. För att få ytterligare kontroll så används även speciellt framtagna buffersyror som MES (2-(N-morpholino)ethanesulfonic).

Vid tillväxt går pH upp

Det du ofta kan räkna med i början är att ditt pH kommer sjunka när du tillsätter näring för att sedan sakta gå upp. Detta sker därför att i den vegetativa fasen så tar växer upp mer kväve (NO3-) och i utbyte mot hydroxidjoner som får pH att öka.

Vid fruktsättning går pH ner

När växter blir äldre och sätter blommor och frukter så behöver de mindre kväve och mer kalium, exempelvis kaliumkarbonat (K2CO3) vilket ger oxoniumjoner tillbaka som får pH att sjunka. Därför är det väldigt logiskt att desto mer växterna tar upp desto större skiftningar av pH.

Mediumet

Inom hydroponik så försöker vi använda så inerta medium som möljigt, dvs medium som inte förändras. Detta är en av anledningarna till varför du ska använda hydroponiska lecakulor som påverkar PH i mycket mindre grad än vanliga. Alla medium kommer dock påverka i mer eller mindre grad. Kokosfiber är ett bra exempel på detta, oftast behöver du tillsätta extra kalcium och magnesium så kokosen suger åt sig detta i början. 

Hur mäter man PH?

Det finns många sätt att mäta PH på (eller fördelningen av vätejoner). PH skalan är logaritmisk vilket innebär att PH 6 är tio gånger mer surt än PH 7 och PH 5 är hundra gånger mer surt än PH 7. Det är alltså stora skillnader och det är också anledningar till att vi ska justera långsamt. PH indikator är ett billigt och bra alternativt. Du fyller ett rör med vatten, droppar i några droppar indikator och färgen avslöjar vilket PH du har. Tillförlitligt, drygt och kostar inte mer än 49kr. Vill man veta exakt vilket PH man har inte och klydda med vätskor så finns även PH mätare. Dessa kostar runt 500kr och behöver regelbundet rengöras och kalibreras för att de ska visa rätt. Gärna med både en PH 4 buffer och PH 7 buffer.

Sammanfattning

Desto mindre tank du har och desto mer du tillsätter desto snabbare skiftar PH, helst om växterna tar upp mycket näring. Växter trivs med långsamma förändringar och i ett PH mellan 5,5-6,5. Om du behöver justera så gör det långsamt och inte flera gånger per dag. Vissa tillverkare av näring använder lösningar som hjälper till att hålla PH i styr, att använda dessa kan underlätta, helst i början när du lär dig. Har du frågor ställ dem gärna i kommentarsfältet.