黑土如何降低 pH，KH 和 GH？

自從黑土上市以來，
水草栽培變得容易多了，
很多原本屬於高難度的水草，
都可以輕易的在黑土缸中栽培成功，
黑土的功效是有目共睹的，
尤其是在降低水質的 pH，KH 和 GH，
黑土到底為何那麼神奇......

在了解黑土的作用之前，
我們要先認識一個名詞：
陽離子交換容量（CEC, cation exchange capacity）。

​簡單的來說，
土壤根據成分的不同，
帶有不同程度的負電荷，
這些負電荷會將吸附陽離子在上面．
這種具有將陽離子吸附的能力，
就是陽離子交換容量．

陽離子交換容量最高的要算是腐植質，
此外黏土的陽離子交和容量也非常的高．
以陽離子吸附的強度來說，
其排序大致如下：
H > Al > Ca > Mg > NH4 = K > Na
但實際上還要看濃度而定．

黑土含有黏土與有機質，
這些都有降低 pH 的作用。
不過黏土本身並不須要透過有機質來降低水中 pH、GH 和 KH，
因為腐質物的 CEC 雖然可高達 200 meq/100 g-1，
某些黏土也可以的 CEC 也可達到 150 meq/100 g-1。

土壤的酸性主要由下列三種原因造成的：

1. 鋁和鐵等酸性陽離子的水解（最重要）。
而 Boyd 認為鋁離子最為重要，鐵和氫離子可以不列入計算。

Colloid-Al3+ = Al3+ + H2O = Al(OH)3 + 3H+

土壤膠體（colloid）中的鋁離子（Al3+）在水中發生沈澱並且產生了三個氫離子（H+)，
鋁離子產生了沈澱，
土壤膠體吸附了鈣和鎂離子，
GH 於是跟著下降，
而鋁離子沈澱所伴生的氫離子，
和 HCO3- 產生了 CO2，
於是 KH 也下降了：

H+ + HCO3- = CO2 + H2O

而膠體上的負電荷多寡就是陽離子交換容量（CEC），
CEC 越高且原本吸附的鋁離子越多，
就越能造成酸性。

2. 鹼性陽離子（basic cations）的流失。
水中的鹼性陽離子如鈣、鎂、鉀和鈉在流失後留下了酸性陽離子（acidic cations），
也是造成土壤酸化的原因。

3. 微生物的作用。
有機質的分解過程與硝化作用的過程當中，
產生了 CO2 和 H+，
水質也會變酸的。

有機質 + O2 = CO2 + H2O + NH4+

NH4+ + 2O2 = NO3- + 2H+ + H2O