Методы измерения электропроводности и рН субстрата

Электропроводность, растворимые соли и рН субстрата

Независимо от того, выращивают ли растения непосредственно в почве или в беспочвенных субстратах в контейнерах, важно регулярно проводить измерения электропроводности (ЕС) и кислотности (рН) субстрата, чтобы контролировать уровень растворимых солей и корректировать программы питания.

Электропроводность показывает способность раствора проводить электрический ток. Чем выше содержание растворенных солей в субстрате, тем лучше раствор проводит электричество, и тем выше EC. Если уровень растворимых солей долго остается выше нормы, это может вызвать повреждение корней, хлороз листьев, краевой ожог и даже увядание. Снизить уровень растворимых солей можно уменьшая концентрацию и частоту внесения удобрений или проводя обильный полив для вымывания избытка солей. Не менее важным параметром является pH — показатель кислотности или щелочности среды. Именно pH влияет на доступность питательных элементов: при слишком низких значениях ограничивается усвоение кальция и магния, а при высоких — железа, марганца и фосфора. Таким образом, если EC показывает количество солей, то pH определяет условия их усвоения растением.

Основные методы измерения

Главное различие между современными методами анализа тепличных субстратов заключается в том, как извлекаются доступные растениям питательные вещества и растворимые соли для анализа. Когда говорят «анализ почвы», часто представляют, что исследуются твердые частицы субстрата на содержание питательных веществ и солей. Однако на практике сами образцы не анализируются напрямую — из них сначала извлекают питательные вещества с помощью экстрагирующего раствора.

Существует три основных метода извлечения растворимых солей, где в качестве экстрагирующего раствора используют воду:

1.       Насыщенный почвенный экстракт (SME)

Метод SME на сегодняшний день считается самым точным способом анализа питательных веществ и растворимых солей в субстратах. Он широко применяется в передовых странах с развитой тепличной индустрией, таких как Нидерланды, США, Канада и др. Суть метода заключается в приготовлении пасты из субстрата и воды с последующим отделением жидкой части для измерения pH, электропроводности и содержания макро- и микроэлементов. Однако, такой метод требует наличия специального лабораторного оборудования и высококвалифицированного персонала, поэтому он не подходит для ручного и оперативного тестирования непосредственно в теплицах.

2.       Метод разведения 1:2

Метод 1:2 широко используется для быстрого и доступного определения электропроводности и pH субстрата. В этом методе образец высушенного субстрата смешивают с водой в соотношении 1:2, затем жидкую часть отделяют через фильтр для последующего анализа. Метод 1:2 не требует сложного лабораторного оборудования и может выполняться прямо на месте с помощью доступных датчиков, что делает его удобным для оперативного контроля ЕС и рН субстрата. Несмотря на то, что этот способ менее точен, чем SME, он дает достаточно надежные результаты для регулярного мониторинга субстратов и корректировки питания растений, особенно в небольших теплицах без собственной лаборатории.

3.       Метод пролива (PourThru)

Метод PourThru предназначен для анализа субстратов в контейнерах без необходимости забора образцов или повреждения растений. В этом методе проводят обычный полив, после чего собирают вытекший дренаж и анализируют его на электропроводность и pH. Этот способ удобен для постоянного мониторинга и отслеживания изменений состояния субстрата, так как позволяет регулярно контролировать растворимые соли и кислотность без нарушения корневой системы растений.

Количество воды, используемое при экстракции, и другие особенности метода могут сильно влиять на результаты. Например, метод 1:2 всегда дает самые низкие значения, метод SME и PourThru дают схожие результаты, но отличия все же есть. Очень важно интерпретировать данные именно в соответствии с методом, который был использован. Иначе можно неправильно понять результат. Например, показатель 2,5 мСм/см для субстрата:

·       считается «экстремально высоким» для метода 1:2,

·       «нормальным» для SME,

·       «низким» для PourThru

Также различаются нормативные данные для субстратов и для смесей, содержащих ≥20% почвы.

Интерпретация значений электропроводности (мСм/см) для насыщенного почвенного экстракта (SME), метода 1:2 и метода PourThru для беспочвенных субстратов.

Источник: North Carolina State University. 2000. 

Интерпретация значений электропроводности (мСм/см) для насыщенного почвенного экстракта (SME) и метода 1:2 для почвы.

Источник: Gartley K.L. Recommended Methods for Measuring Soluble Salts in Soils. Recommended  Soil Testing Procedures for the Northeastern United States. Chapter 10.  5/2011.

Интересно, что при сравнении различных методов анализа субстратов результаты по pH отличаются гораздо меньше, чем по ЕС. Независимо от того, используется метод SME, 1:2 или PourThru, значения pH практически совпадают, тогда как EC может сильно варьироваться. Именно поэтому для практических целей pH обычно не сравнивают между методами, а основное внимание уделяют именно контролю EC, где различия между методами наиболее заметны и важны для интерпретации.

Отбор образцов почвы и субстрата

Правильный отбор образцов почвы или субстрата имеет ключевое значение для получения достоверных результатов анализа электропроводности, рН и содержания питательных элементов.

Отбор образцов из почвы

Сначала определяют пробную площадку — участок грядки или теплицы, где выращивают один вид растения. Если все растения выглядят одинаково и проблем с ростом не наблюдается, достаточно собрать одну объединенную пробу. Если же на участке есть больные или ослабленные растения, рекомендуется собрать отдельный образец для сравнения.

Смешанные пробы составляются из индивидуальных (точечных) проб, которые отбираются почвенным буром из нескольких выбранных точек участка (обычно 10–15 проб на 250 м²). Важно отбирать почву из корневой зоны (15-30 см от поверхности). Верхний слой почвы (до 5 см) не используют, так как здесь концентрация солей может быть выше.

Отбор образцов из контейнеров и горшков

При выращивании растений в контейнерах рекомендуется выбрать 10-15 растений из 1000. Из каждого контейнера отбирают субстрат из корневой зоны, избегая верхнего слоя 2–3 см, и объединяют в одну пробу.

Каждый раз нужно использовать одинаковые процедуры отбора. Несогласованность ведет к сильной изменчивости данных и снижает ценность анализа, особенно при долгосрочном отслеживании питания.

Для лабораторного анализа обычно собирают около 0,5-1 кг смешанного образца. Для ручного тестирования pH и EC достаточно 100-200 г. Каждый образец оформляют с указанием даты отбора, культуры, возраста растений, состава субстрата, типа удобрений и блока теплицы, а также помечают, если проба взята с нетипичных растений. Эта информация сопровождает образец при отправке в лабораторию и позволяет корректно интерпретировать результаты.

После отбора и оформления образцов их можно отправить в лабораторию для детального анализа pH, электропроводности и содержания питательных элементов. Однако если рядом нет лаборатории или требуется оперативная оценка состояния субстрата, анализ можно провести непосредственно на месте. Для этого удобно использовать быстрые методы, такие как 1:2 или PourThru, которые позволяют получить данные о pH и EC и принять решения по корректировке удобрений без задержки.

Приготовление водной вытяжки методом 1:2

Перед приготовлением водной вытяжки образец необходимо правильно подготовить. Для этого субстрат высушивают при комнатной температуре, не выше 25–27 °C. После подсушивания из образца удаляют крупные включения (корни, камни, гранулы удобрений). В результате получается однородный материал, готовый для приготовления водной вытяжки и дальнейшего анализа. Для приготовления водной вытяжки и проведения теста понадобятся следующие материалы:

·       Датчики ЕС и рН

·       Дистиллированная вода

·       Фильтровальная бумага (можно использовать кофейные фильтры)

·       Стеклянная банка

·       Стаканчики 90 мл

·       Воронка

1.       Смешайте 1 часть сухого субстрата с 2 частями дистиллированной воды в стеклянной банке (например, 1 стакан субстрата 90 мл + 2 стакана воды по 90 мл).

2.       Закройте банку крышкой и тщательно перемешайте содержимое в течении 5 минут. После перемешивания оставьте банку на 30 минут.

3.       Сложите фильтр сначала пополам, затем еще раз пополам, а потом один из получившихся четырех углов снова сложите внутрь, формируя конусообразную форму, это увеличит площадь поверхности для лучшей фильтрации. Установите фильтр в воронку, а воронку в стакан. Полученную суспензию из банки отфильтруйте через бумажный фильтр в чистую емкость. Отфильтрованный раствор служит экстрактом для анализа.

4.       В емкость с экстрактом помещают электрод прибора (важно, чтобы электрод был полностью погружен в раствор). Перед считыванием значения, слегка потрясите электрод в растворе, затем ожидайте стабилизации показателя.

Определение ЕС методом PourThru

При использовании метода PourThru важно отбирать несколько репрезентативных горшков в начале эксперимента или производственного цикла и в дальнейшем проводить анализы только на них. Такой подход позволяет отслеживать динамику изменений pH и электропроводности во времени, исключая лишние колебания, которые могут возникнуть при случайном выборе разных растений для каждой проверки. Постоянство выборки делает результаты более надежными и позволяет корректно интерпретировать тенденции в питательном режиме.

Для теста нам понадобятся следующие материалы:

·       Датчики ЕС и рН

·       Дистиллированная вода

·       Стакан

·       Поддон

1.       За 1 час до анализа полейте горшок с растением обычной водой до полного насыщения так, чтобы из дренажных отверстий вышло несколько капель воды.

2.       Спустя час после полива, поставьте горшок с растением на чистый поддон и начните постепенно поливать горшок дистиллированной водой, до начала стекания дренажа в поддон. Необходимо набрать минимум 50 мл дренажа.

3.       Перелейте дренаж в стакан и поместите в него электрод прибора (важно, чтобы электрод был полностью погружен в раствор). Перед считыванием значения, слегка потрясите электрод в растворе, затем ожидайте стабилизации показателя.

Очень важно регулярно калибровать приборы для измерения pH и электропроводности, так как со временем их показания могут смещаться. Даже незначительное отклонение приводит к искажению результатов и неправильной интерпретации состояния субстрата. Поэтому перед каждой серией измерений необходимо проводить калибровку с использованием стандартных буферных растворов (для pH) и эталонных растворов электропроводности (для EC). Это гарантирует точность данных и делает результаты сопоставимыми между разными измерениями.

На нашей платформе Gros.Farm вы можете заносить результаты измерений pH и EC, отслеживать динамику изменений и сравнивать показатели с оптимальными значениями, указанными в технологических картах выращивания для каждой фазы развития культуры. Все нормативные данные приведены в соответствии с методом SME (насыщенного почвенного экстракта).

Таким образом, регулярный контроль уровня электропроводности и pH субстрата является основой грамотного управления питанием растений. Использование различных методов позволяет получать данные разной точности и оперативности, однако в каждом случае важно корректно интерпретировать результаты. Совмещение лабораторных и экспресс-методов обеспечивает наиболее полное представление о состоянии субстрата. Правильный отбор проб, калибровка приборов и учет особенностей культуры позволяют вовремя корректировать режим удобрений и полива, предотвращать накопление солей и нарушения питания. Это напрямую отражается на здоровье растений, их урожайности и качестве продукции.