Le pH est une mesure de la concentration en ions hydrogène (H+) dans une solution. Il indique le caractère acide ou alcalin de l'eau : une eau dont le pH est inférieur à 7 est acide, tandis qu'une eau dont le pH est supérieur à 7 est alcaline. La plupart des eaux naturelles présentent un pH compris entre 5 et 8. Il est essentiel de retenir que l'échelle de pH est logarithmique. Étant donné qu'il s'agit d'une expression logarithmique, la concentration en H+ à un pH de 6,0 est 10 fois supérieure à celle d'un pH de 7,0 et 100 fois supérieure à celle d'un pH de 8,0. Ainsi, ce qui nous semble être de faibles variations de la composition de l'eau représente en réalité des changements bien plus importants sur le plan chimique, pouvant avoir un effet considérable sur les nutriments présents dans l'eau.

Le pH généralement recommandé pour l'eau d'irrigation est compris entre 5,5 et 6,5. Cette plage de pH optimise la solubilité des nutriments dans l'eau d'irrigation, favorisant ainsi leur absorption par les plantes. De plus, ces niveaux de pH minimisent les précipitations dans le système d'irrigation. La plage de pH idéale pour l'absorption des nutriments par les plantes est illustrée à la Figure 1.

Figure 1. Disponibilité des nutriments dans l'eau à différents niveaux de pH.

L'acidité ou l'alcalinité d'une source d'eau peut affecter la croissance des plantes, la composition de l'eau et les équipements d'irrigation. Une eau acide peut avoir un effet néfaste sur la croissance des plantes en provoquant des carences nutritionnelles, tandis qu'un pH inférieur à 4 pourrait endommager les racines des plantes en raison de l'acidification. De plus, un pH plus faible pourrait contribuer à la corrosivité, ce qui pourrait entraîner des dommages aux tuyaux, réservoirs et raccords métalliques.

L'eau alcaline (eau dure) peut contenir une forte concentration de bicarbonate et de carbonate, induisant respectivement un pH supérieur à 8 et à 9. Cela pourrait affecter la disponibilité des macronutriments tels que le calcium et le magnésium, ainsi que des micronutriments tels que le zinc, le bore, le fer et le cuivre. La relation entre la concentration en carbonate et le pH, également appelée spéciation des carbonates, est illustrée à la Figure 2.

Figure 2. Spéciation du bicarbonate et du carbonate à différents niveaux de pH.

La principale fonction du bicarbonate dans l'eau est d'agir comme tampon et de minimiser les fluctuations de pH. Le bicarbonate agit comme un acide lorsqu'une base est ajoutée à l'eau, comme le montre l'équation ci-dessous :

Lorsque de l'acide est ajouté dans l'eau → H3O+ + HCO3- = H2O + CO2

De même, le bicarbonate agit comme une base lorsque de l'acide est ajouté dans l'eau, comme le montre l'équation ci-dessous :

Lorsque de la base est ajoutée dans l'eau → OH- + H2CO3 = H2O + HCO3-/em

En général, le bicarbonate contribue à stabiliser le pH de l'eau et facilite la Régulation des niveaux de pH.

Des niveaux de pH élevés affectent également la forme du phosphate dans l'eau. Le phosphate subit plusieurs transformations à mesure que le pH continue d'augmenter. La Figure 3 présente le diagramme de spéciation des différentes espèces de phosphore à différents niveaux de pH.

Figure 3. Diagramme de spéciation des différentes espèces de phosphore à différents niveaux de pH.

Le phosphore disponible dans l'eau d'irrigation est le dihydrogénophosphate (H2PO4-), et la plupart des cations présents dans l'eau, notamment le calcium et le magnésium, présentent une solubilité plus élevée avec cette forme de phosphate. En revanche, l'hydrogénophosphate (HPO42-) présente une faible solubilité avec le calcium et le magnésium. La disponibilité de l'hydrogénophosphate (HPO42-) augmente à des niveaux de pH supérieurs à 6,5, ce qui peut provoquer une précipitation du calcium et du magnésium.

La Régulation du pH dépend principalement de la composition de l'eau d'alimentation et des engrais. Différentes sources d'eau d'alimentation sont utilisées pour l'irrigation, telles que l'eau du robinet, l'eau de surface, l'eau souterraine, l'eau de pluie et l'eau purifiée par osmose inverse (OI). L'eau de surface et l'eau souterraine présentent généralement des teneurs en bicarbonate plus élevées, ce qui entraîne des fluctuations significatives du pH. Un niveau de pH instable dans l'eau d'irrigation, causé par des teneurs élevées en bicarbonate, a un impact négatif sur l'absorption des nutriments par la plante. Le Priva Neutralizer garantit un pH stable en éliminant le bicarbonate de tous types d'eau. Ce système combine acidification et aération pour réduire la concentration en bicarbonate à une valeur maximale souhaitée de 0,5 mmol/l.

L'eau de pluie et l'eau purifiée par osmose inverse ne contiennent pas de bicarbonate, ce qui peut également entraîner des fluctuations de pH lors de l'ajout d'acide ou de base dans l'eau. Le pH peut être stabilisé en ajoutant 0,5 mmol/l de bicarbonate dans l'eau de pluie et l'eau osmosée, ce qui porte le pH à 8,5 lorsque le pH de l'eau est neutre. Le pH peut ensuite être régulé à la valeur souhaitée par dosage d'acide via des unités de dosage, généralement sous forme d'acide nitrique à 38 % ou d'acide phosphorique. Les paramètres déterminant le débit de dosage du bicarbonate et de l'acide sont répertoriés dans le tableau ci-dessous.