Chemia w ogrodzie

Skład i właściwości chemiczne gleby

Gleba stanowi zewnętrzną, powierzchniową warstwę skorupy ziemskiej. W dużej mierze jej skład jest uzależniony od rodzaju skały stanowiącej podłoże oraz ulegającej procesom glebotwórczym. W glebie znaleźć można szereg pierwiastków i związków chemicznych. Prawie połowa składu gleby to substancje mineralne. Dzieli się je na makroelementy, którymi są potas, sód, wapń, glin, krzem, węgiel, żelazo, fosfor, azot i wodór oraz mikroelementy, wśród których znajdują się bor, mangan, molibden oraz cynk. Zazwyczaj mikroelementy są obecne w glebie w postaci minerałów. W skład gleby wchodzą także gazy, przede wszystkim te zawarte w powietrzu. Wśród nich wymienić należy dwutlenek węgla, metan, siarkowodór i amoniak. Wśród wszystkich pierwiastków, największy udział masowy w składzie gleby ma tlen, następnie krzem i glin.

Jedną z charakterystycznych właściwości chemicznych gleby jest jej odczyn pH. W praktyce wyrażany z użyciem skali pH. Większość roślin preferuje neutralny odczyn, mieszczący się w zakresie od 6,5 do 7,5, ale część roślin będzie rosnąć korzystnie w szerszym zakresie (od 5,5 do 8). Gdy gleba stanie się zbyt kwaśna lub zbyt zasadowa to niektóre ze składników chemicznych staną się niedostępne dla roślin, dlatego jest on tak istotny. Odczyn gleby ma bezpośredni wpływ na jej żyzność, a zatem produktywność. W glebie, na odczyn pH duży wpływ mają jony wapnia. Pochodzą one głównie z węglanu wapnia. Wraz z kwasem węglowym tworzą układ buforujący, który zapobiega gwałtownym zmianom pH, co jest niezwykle istotne dla roślin (korzenie roślin są wrażliwe na gwałtowne zmiany odczynu). Taką zdolność gleby do utrzymywania stałej wartości pH (mimo działania czynników zmieniających jej wartość), nazywa się właściwościami buforującymi. Dzieje się tak, gdy w glebie występują tzw. mieszaniny układów buforowych, np. słaby kwas i jego sól. Mogą one być przyczyną braku zmiany odczynu mimo zastosowania odpowiednich nawozów odkwaszających lub zakwaszających.

Ważną właściwością chemiczną gleby jest jej potencjał oksydacyjno – redukcyjny. Parametr ten jest ściśle związany z wilgocią. Im bardziej wzrasta jej zawartość, tym mniejsza jest ilość tlenu. Gleby z dużą ilością O₂ są uznawane, jako te z dobrymi warunkami tlenowymi. Jest to ważne dla wzrostu roślin, ponieważ w takiej glebie bez przeszkód mogą przebiegać procesy utleniania związków mineralnych i organicznych. Gdy mierzony potencjał oksydacyjno – redukcyjny jest zbyt niski, może to świadczyć o zbyt dużej zawartości wilgoci w glebie. Obserwowane są wtedy przede wszystkim zjawiska redukcji, np. azotanów, co prowadzi do utraty cennego azotu z gleby.

Procesy chemiczne w ogrodzie

Rośliny oraz gleba stanowią podstawowe filary każdego ogrodu. To w nich zachodzą najważniejsze procesy chemiczne, które są ich naturalnym elementem.

• Najbardziej znanym procesem w przypadku roślin, jest fotosynteza. Zapewnia ona wytwarzanie związków niezbędnych do ich budowy i prawidłowego funkcjonowania. Proces fotosyntezy polega na konwersji dwutlenku węgla oraz wody w glukozę i tlen. Reakcja ta zachodzi w obecności energii świetlnej. Fotosynteza jest najważniejszym procesem utrzymującym życie na Ziemi.
• Popularną metodą na zagospodarowanie odpadów zielonych w ogrodach, jest ich kompostowanie. Ten organiczny recykling polega na rozkładzie materii organicznej z udziałem mikroorganizmów. Jego kluczowym etapem jest mineralizacja materii organicznej, w wyniku której z resztek roślinnych i zwierzęcych otrzymywane są proste związki mineralne. Mineralizacja obejmuje dwa procesy: gnicie i butwienie. Pierwszy z wymienionych charakteryzuje się przebiegiem w warunkach beztlenowych. Utworzone związki mineralne w procesie gnicia to między innymi dwutlenek węgla, woda, amoniak oraz siarkowodór. Butwienie natomiast ma miejsce w obecności tlenu. Sprzyja powstawaniu tlenków, jonów fosforanowych lub siarczanowych. Na mineralizację szczególnie podatne są związki łatwo degradowalne, np. cukry, skrobia czy proteiny. Dla mikroorganizmów stanowią cenne źródło pierwiastkowego węgla i azotu.
• Wiele z procesów chemicznych obserwowanych w ogrodach dotyczy obiegu pierwiastków. Szczególnym przykładem jest tutaj azot, który jako gaz stanowi około 78% otaczającego nas powietrza, a w glebach jest kluczowym składnikiem odżywczym dla większości roślin. Azot atmosferyczny trafia do organizmów żywych dzięki bakteriom. Posiadają one zdolność do wychwytywania azotu cząsteczkowego i przekształcania go w amoniak. Forma ta może być następnie pobrana np. przez rośliny i wykorzystana do tworzenia cząsteczek organicznych. Gdy roślina zostanie zjedzona przez zwierzę, pierwiastek ten trafia do jego organizmu. Azot zawarty w martwych szczątkach roślin i zwierząt, w wyniku kolejnych reakcji chemicznych jest przekształcany w amoniak oraz azot cząsteczkowy i ponownie trafia to atmosfery.

Nawozy i środki ochrony roślin

Warunki klimatyczne oraz przebiegające w ogrodzie procesy chemiczne, powodują, że z czasem ubożeje ona o składniki odżywcze. Ten proces nazywany jest także jałowieniem gleby. W naturalnych ogrodach, składniki odżywcze wracają do gleby wraz z obumarciem i gniciem rośliny, jednak w uprawach ukierunkowanych na zbiór plonów, ten proces zostaje zaburzony. Im mniej składników odżywczych w glebie, tym trudniej jest roślinom przetrwać. Aby uzupełnić niedobory pierwiastków w glebie, stosowane są nawozy. Co ważne, sposób nawożenia i wybór właściwego nawozu nie jest łatwy i ściśle zależy od stanu gleby oraz potrzebnych roślinom składników odżywczych.

Wyróżnia się dwa rodzaje stosowanych nawozów rolniczych:

• Naturalne (organiczne) – to przede wszystkim nawozy pochodzenia roślinnego i zwierzęcego. Najczęściej stosowany jest kompost. Wytwarza się go z resztek obumarłych roślin, skoszonej trawy czy liści. Powstaje w wyniku ich tlenowego rozkładu przez mikroorganizmy. Kompost jest bogaty głównie w azot, ale także tlenek fosforu (V) oraz tlenek potasu. Jakość nawozu ocenia się na podstawie zawartości wymienionych wyżej pierwiastków. Inne nawozy naturalne to obornik pozyskiwany z odchodów zwierząt gospodarskich oraz biohumus, pochodzący z odchodów dżdżownic kalifornijskich. Należy pamiętać, że nie zawsze nawozy naturalne będą posiadały w swoim składzie wszystkie niezbędne pierwiastki chemiczne.
• Sztuczne (mineralne) – charakteryzują się dużą wydajnością i szybszym działanie w porównaniu do nawozów naturalnych. Nawozy sztuczne zawierają w swoim składzie podstawowe składniki takie jak azot, fosfor i potas, składniki drugorzędowe jak wapń, magnez, sód i siarkę, ale również mikroskładniki pokarmowe, w tym bor, kobalt, miedź lub żelazo. Nawozy sztuczne dzieli się na proste (z zadeklarowaną ilością głównego składnika – nawóz azotowy, fosforowy lub potasowy), oraz wieloskładnikowe (zawierający co najmniej dwa składniki pokarmowe, otrzymane w trakcie reakcji chemicznej). Do najczęściej stosowanych nawozów sztucznych należą: superfosfat potrójny, kalimagnezja, siarczan amonu, siarczan magnezu i polifoska.

Zobacz ofertę agrochemikaliów od Grupy PCC.

Niewątpliwym przykładem obecności chemii w ogrodach, są chemiczne środki ochrony roślin. Ich głównym zadaniem jest ich czynna ochrona przed szkodnikami, takimi jak np. owady, chwasty czy grzyby. Są to substancje aktywne bądź preparaty, które zawierają od jednego do kilku składników czynnych. Chemiczne środki ochrony roślin dzieli się głównie na fungicydy, herbicydy, insektycydy, adiuwanty i regulatory wzrostu. Zawierają one w swoim składzie szereg substancji chemicznych, w tym tlenochlorek fosforu, trójchlorek fosforu, kwas monochlorooctowy oraz paradichlorobenzen. Szczególnie ważne jest zachowanie ostrożności przy pracy z tymi substancjami.