Quando nel terreno sono presenti elettroliti - cioè composti chimici quali acidi, basi e sali solubili in acqua e derivati dalla disgregazione delle rocce che hanno formato il terreno o portati dalle acque d'irrigazione o immessi attraverso le concimazioni - si origina la produzione di ioni acidi di idrogeno (H+) o di ossidrili alcalini (OH-). Se prevalgono i primi il terreno assumerà una reazione acida, se prevalgono i secondi la reazione sarà basica mentre si manterrà neutra se la quantità dei due ioni sarà uguale.

Esempi di elettroliti che determinano acidità, alcalinità o situazione di neutralità

Alcalinità:

Ca(OH)2
idrato
di calcio

—>

20H
ioni
alcalini

+

Ca++
ione
calcico

(il CA++ ione calcico che si legherà ai colloidi)

Acidità:

HCl
acido
cloridrico

—>

H+
ione
acido

+

Cl
ione
clorico

(il Cl sarà dilavato)

Neutralità:

H2O
acqua

—>

H+
ione
acido

+

OH
ione
alcalino

(l'equivalenza di uno ione acido
e di uno ione alcalino determina lo stato
di neutralità)

Per convenzione si è stabilito che la misura della quantità di ioni acidi di idrogeno si chiamasse pH. Il pH esprime quindi l'entità ossia la quantità dell'acidità di un terreno ossia l'intensità o quantità degli ioni acidi di idrogeno.
In senso strettamente chimico il pH che esprime la reazione neutra è uguale a 7, quindi:

  • valori inferiori a 7 indicano una reazione via via sempre più acida;

  • valori superiori a 7 indicano una reazione via via sempre più basica o alcalina.

In senso agronomico si considera invece un terreno neutro quando ha un pH compreso tra 6,8 e 7,5, acido quando ha un pH inferiore a 6,8 e basico quando ha un pH superiore a 7,6.
In un terreno si possono rilevare analiticamente due pH, ossia due acidità: il pH in acqua ed il pH tampone. Il pH in acqua esprime la misura dell'idrogeno acido libero nella soluzione acquosa circolante nel terreno stesso ed è detto «pH attuale» poiché rappresenta l'acidità nella quale vengono a trovarsi le piante coltivate in un determinato momento.
Ma se il terreno contiene dei colloidi organici (humus) e/o minerali (argilla) esiste un'altra acidità costituita dagli ioni di idrogeno che caricati positivamente (H+) si sono legati fisicamente alle cariche elettriche negative (-) possedute dai colloidi.
Tale acidità viene definita «potenziale» e la sua misura « pH tampone ».

Dal punto di vista agronomico, il pH tampone esprime la reazione del terreno nella zona vicina alle radici. Essa è più bassa di quella espressa dal pH in acqua perché vicino alle radici si accumula acidità escreta dalle radici stesse a compensazione dell'assorbimento radicale di cationi basici (calcio, potassio, magnesio, sodio, ecc.). La presenza di una acidità potenziale comporta un aumento degli ioni acidi di idrogeno nella soluzione circolante e quindi il valore del pH di partenza, quello in acqua, sarà abbassato. Per questo motivo il « pH tampone » è sempre più basso del « pH in acqua»: al massimo potrebbe essere uguale con ciò significando che il terreno non possiede acidità potenziale, situazione che potrebbe verificarsi, in linea teorica, solo in terreni privi di sostanza organica e argilla cioè in un terreno sabbioso.
Il pH tampone è molto importante perché misura l'acidità potenziale, detta anche «di scambio», da tenere presente quando il terreno dovrà essere assoggettato ad eventuali correzioni con ammendanti calcarei (calce o carbonato).
La reazione del terreno ha una decisa influenza sui fenomeni fisiologici delle piante, sulla disponibilità di elementi nutritivi naturali del terreno od in esso portati con la concimazione, sulla vitalità e qualità della microflora, ecc. (schema seguente).

Azioni inibitrici del ph anomalo

ph troppo basso

ph troppo elevato

1 – fitotossicità diretta causata dall'eccesso di idrogeno (H+);
2 – effetti indiretti causati dall'eccesso di idrogeno:
a) insufficiente assorbimento di molti elementi nutritivi tra cui calcio (Ca), magnesio (Mg), potassio (K), fosforo (P) per modificata fisiologia della pianta;
b) eccesso di disponibilità nel terreno di manganese (Mn), alluminio (AI) e spesso di ferro (Fe) e di altri metalli pesanti quali il rame (Cu) ed il nichel (Ni) che determinano assorbimento eccessivi e quindi sintomi d'intossicazione;
c) riduzione della disponibilità di fosforo
(P) e minore rendimento dei concimi fosfatici perché il fosforo viene fissato in prodotti ferrici ed alluminici non più disponibili per la pianta oppure viene insolubilizzato dentro la pianta dagli stessi elementi assorbiti in eccesso;
d) riduzione della disponibilità di molibdeno (Mo);
e) bassa disponibilità di calcio (Ca), magnesio (Mg), potassio (K), boro (B) e spesso rame (Cu), ed altri microelementi come il risultato di lisciviamento;
f) insufficiente o assente attività di microrganismi che fissano l'azoto atmosferico;
g) scarsa o nulla attività micorrizica che può' ulteriormente ridurre l'assorbimento di fosforo e di potassio;
h) possibilità di prevalere dei parassiti patogeni vegetali;
i) accumulo di acidi organici e incapacità dei microrganismi di demolire residui tossici;
l) Reazioni idrogenanti, anziché ossigenanti, sulla sostanza organica con produzione di prodotti metanici od etilenici anziché anidride carbonica e dannosi alla germinazione ed alla crescita delle piante.

1 – carenza di tutti i microelementi eccetto il molibdeno (Mo). Particolarmente grave quella di ferro, manganese e boro;
2 – a seconda dei rapporti Ca/K, Ca/Mg, ecc. si possono avere carenze di questi elementi anche se presenti in notevoli quantità;
3 – formazione di crostoni superficiali se il terreno contiene elevate quantità di calcare attivo, fenomeno che si può verificare dopo le prime piogge che seguono le arature e le semine: talora le plantule non possono fuoriuscire dal terreno;
4 – perdita di struttura delle argille se sono presenti eccessi di sali di sodio;
5 – eccesso di compattezza del terreno;
6 – perdita di azoto ureico;
7 – retrogradazione del fosforo in prodotti non disponibili per le piante (apatiti);
8 – carenza di sostanza organica.

Influenza sulle piante
Ogni specie vegetale coltivata ha un suo proprio livello ottimale di pH. E' pur vero che esiste in ogni pianta la capacità di adattarsi anche in ambiente a reazione non ottimale, ma ciò comporta turbative del normale metabolismo con conseguenti negative riduzioni di produttività o di qualità della produzione.

Influenza sulla disponibilità di elementi nutritivi
Le piante soddisfano le loro esigenze nutritive quasi esclusivamente assorbendo gli elementi nutritivi liberi nella soluzione acquosa circolante nel terreno. La disponibilità di tali elementi varia con il variare della reazione (pH in acqua). In queste due figure la disponibilità dei vari elementi nutritivi è data dalla maggiore o minore ampiezza della banda relativa ai diversi elementi stessi.

Influenza sulla microflora
I microrganismi del terreno, cioè la microflora, sono l'anello fondamentale della catena nutritiva terreno-pianta. I microrganismi più attivi e più utili ai fini della costituzione del terreno agrario sono i batteri e gli actinomiceti. La loro vitalità ed il loro ritmo di riproduzione sono estremamente influenzati dalla reazione neutra (pH 6,6-7,5). A livelli di pH più acidi prevalgono i funghi, compresi quelli parassiti.