La mayoría de la gente sabe que el pH es un valor variable entre 0 y 14 que indica la acidez o la alcalinidad de una solución. El mantenimiento del pH apropiado en el flujo del riego ayuda a prevenir reacciones químicas de fertilizantes en las líneas, un valor de pH elevado puede causar obstrucciones en los diferentes componentes de un sistema de fertirrigación debido a la formación de precipitados, un adecuado pH asegura una mejor asimilación de los diferentes nutrientes, especialmente fósforo y micronutrientes, entre otros.
Simplificadamente, podemos afirmar que las sustancias capaces de liberar iones hidrógeno (H+) son ácidas y las capaces de ceder grupos hidroxilo (OH-) son básicas o alcalinas. De este modo, el ácido nítrico, al adicionarlo al agua se ioniza aportando iones hidrógeno o protones a la solución.
HNO3 <—> NO3- + H+
El agua puede comportarse como un ácido o como una base:
H2O<—> H+ + OH-
Las letras pH son una abreviación de «pondus hydrogenii«, traducido como potencial de hidrógeno, y fueron propuestas por Sorensen en 1909, que las introdujo para referirse a concentraciones muy pequeñas de iones hidrógeno. Sorensen, por tanto, fue el creador del concepto de pH, que se define como el logaritmo cambiado de signo de la actividad de los iones hidrógeno en una solución:
pH = -log |H+|
A 25ºC, el producto iónico del agua pura |H+|x|OH-| es 10-14, con lo que en un medio neutro |H+|=|OH-|=10-7. Un medio ácido será aquel en el que |H+|>|OH-| y uno básico aquel en el que |H+|<|OH-|. Es decir, en una solución ácida |H+|>10-7 y pH <7, en una neutra |H+|=10-7 y pH=7 y en una básica |H+|<10-7 y pH>7.
Importancia del pH para los cultivos
El pH de la solución nutriente en contacto con las raíces puede afectar el crecimiento vegetal de dos formas principalmente:
- El pH puede afectar la disponibilidad de los nutrientes: para que el aparato radical pueda absorber los distintos nutrientes, éstos obviamente deben estar disueltos. Valores extremos de pH pueden provocar la precipitación de ciertos nutrientes con lo que permanecen en forma no disponible para las plantas.
- El pH puede afectar al proceso fisiológico de absorción de los nutrientes por parte de las raíces: todas las especies vegetales presentan unos rangos característicos de pH en los que su absorción es idónea. Fuera de este rango la absorción radicular se ve dificultada y si la desviación en los valores de pH es extrema, puede verse deteriorado el sistema radical o presentarse toxicidades debidas a la excesiva absorción de elementos fitotóxicos (aluminio).
Con pH de suelos y aguas de riego cercanos o superiores a 7.5, se ve afectada la correcta asimilación de nutrientes como fósforo, hierro y manganeso; de hecho, la clorosis férrica es considerada fisiopatía endémica de la zona. El ajuste del pH a valores adecuados en el entorno de influencia de la raíz, es, con frecuencia, suficiente para corregir estos estados carenciales de fósforo, hierro y manganeso.
pH en la solución de fertirrigación. Disponibilidad de nutrientes
El pH en las soluciones de fertirrigación, tanto en cultivo en suelo como en hidroponía, debe ser tal que permita estar disueltos a la totalidad de los nutrientes sin dañar las raíces, evitando de este modo la formación de precipitados (algunos de los cuales pueden presentarse en forma de finísima suspensión invisible al ojo humano) que pudieran causar obturaciones en los sistemas de riego e indisponibilidad para la absorción radical de dichos nutrientes.
De este modo, el hierro, que es el elemento esencial cuya solubilidad resulta más afectada por el pH, a menos que se adicione diariamente o en forma quelatada, se encuentra en forma iónica disponible para la planta en menos del 50% por encima de pH 7, mientras que a pH 8 no queda nada disponible debido a su precipitación en forma de hidróxido férrico Fe(OH)3 (óxido, robín o herrumbre). Por el contrario, por debajo de pH 6.5, más del 90% del hierro permanece disuelto y disponible para las plantas. El manganeso sigue una dinámica similar al hierro.
De forma análoga, por encima de pH 6.5, la disponibilidad del fósforo y el calcio pueden decrecer considerablemente debido al predominio de la forma HPO4-2 (que forma precipitados insolubles en contacto con el calcio) sobre la forma H2PO4- (que forma compuestos muy solubles con el calcio). Y por encima de pH 7 el riesgo de precipitación de calcio y magnesio en forma de carbonatos, CaCO3 y MgCO3, es muy alto, lo que puede provocar importantes obturaciones de emisores y otros componentes en los sistemas de fertirriego. En resumen, en el rango de pH 5.0-6.5, la práctica totalidad de los nutrientes está en forma directamente asimilable para las plantas, por encima de pH 6.5 la formación de precipitados puede causar importantes problemas y por debajo de pH 5 puede verse deteriorado el sistema radical, sobre todo en cultivo hidropónico, donde el poder tamponador del sustrato suele ser muy pequeño.
pH del agua de riego
La inmensa mayoría de las aguas de riego que manejamos muestran un pH superior al óptimo, la cantidad de ácido a aportar para llevar el pH al rango antes mencionado depende principalmente de la concentración del ión bicarbonato presente en el agua de riego, ya que reacciona con el mismo según:
HCO3- + H+ <—>H2O + CO2
De esta forma, el ión bicarbonato actúa de tampón amortiguando los cambios de pH del agua de riego, y cuando su concentración es elevada, se precisa mayor cantidad de ácido para su neutralización y ajuste del pH al valor deseado.
El empleo de una solución ácida (pH 3-4) pasando lentamente durante una noche por las líneas de riego, se puede emplear para limpiar las incrustaciones y precipitados formados y devolver así las redes de riego a su funcionamiento habitual, resolviendo los problemas de pérdidas de uniformidad y obstrucciones provocados por el elevado pH del agua de riego.
El factor pH puede ser muy importante no sólo para el proceso exclusivo de fertirrigación, también puede jugar un importante papel en el uso de plaguicidas a través del riego (quimigación). Aguas de naturaleza alcalina pueden romper las moléculas de ciertos plaguicidas reduciendo su actividad química, mediante un proceso denominado hidrólisis alcalina, sobre todo si los productos permanecen en tanques de mezcla durante un tiempo prolongado y si la temperatura ambiental es elevada.
Factores causantes de los cambios de pH en a solución de nutrientes
Muchos son los factores que afectan al pH de la solución de nutrientes, uno de los más importantes es la relación de absorción de nutrientes negativamente cargados (aniones) y nutrientes cargados positivamente (cationes). En general, un exceso de en la absorción de cationes sobre aniones, provoca un descenso del pH, mientras que un exceso en la absorción de aniones sobre cationes produce un incremento del pH.
Si atendemos al nitrógeno (nutriente requerido en grandes cantidades), puede ser aportado a la planta como catión amonio (NH4+) o como anión nitrato (NO3-), pues bien, la relación existente entre estas dos formas nitrogenadas en la solución de nutrientes puede afectar sustancialmente a la dirección y magnitud de la modificación del pH de la misma. Efectivamente, la raíz de las plantas posee una marcada capacidad de modificar el medio inmediatamente alrededor de ellas, sobre todo a nivel de la superficie radical, con el fin de incrementar la disponibilidad de los nutrientes. Cuando la planta absorbe preferentemente cationes (NH4+), se produce un exceso de carga negativa que la propia planta intenta neutralizar segregando cationes hidrógeno (H+), con lo que el pH de la solución desciende. De la forma contraria, cuando se absorben preferentemente aniones (NO3-), las raíces liberan iones hidroxilo (OH-) o iones bicarbonato (HCO3-) para mantener la neutralidad eléctrica en la superficie de la raíz, con lo que el pH de la solución tiende a incrementarse.
Se sabe experimentalmente que cuando un 10-20% del nitrógeno total es aportado como amonio (NH4+), el pH de la solución nutritiva en cultivos hidropónicos permanece estable en torno a 5.5. Así pues, jugando con la relación NH4+/NO3- podríamos, en cierta manera, ajustar el pH de la solución de nutrientes, ahora bien, hay que tener en cuenta que el catión amonio resulta fitotóxico por encima de cierta concentración, además, puede inducir interacciones considerables con otros cationes (K+, Ca+2, Mg+2) en el seno de la solución.
Los tampones son soluciones que resisten o amortiguan los cambios de pH y son comúnmente usados para calibrar las sondas de pH (tampones de pH 4 y 7). Cuando se trata de unidades hidropónicas experimentales de reducido tamaño, tampones similares pueden ser añadidos a la solución nutritiva para mantener estable el pH. Uno de ellos es el ácido etanosulfónico 2-N-morfolino (MES) que a veces se ha empleado a concentraciones de 0.2-1 g/L.
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