هیومیک اسید 2

 مواد هیومیک و تأثیر آنها بر حاصلخیزی خاک

مواد هیومیک منبع انرژی مناسبی برای افزایش موجودات زنده خاک به شمار می­روند. ترکیب مواد هیومیک و غیر هیومیک (ارگانیک) انرژی لازم و بسیاری از مواد مورد نیاز برای موجودات زنده و میکرو ارگانیسم­های خاک را فراهم می­آورند. میکرو ارگانیسم­های مفید خاک فاقد اندام­های لازم برای تبدیل انرژی خورشید به مواد غذایی هستند، بنابراین باید از باقی مانده کربن موجود در ترکیبات سطح یا درون خاک استفاده نمایند. انرژی ذخیره شده در پیوندهای مختلف کربن در مراحل مختلف سوخت و ساز درونی میکروارگانیسم­های نامبرده شده شرکت می­نماید. ارگانیسم­های مفید خاک (جلبک، مخمر، باکتری، نماتدهای قارچی، میکوریزا و حیوانات کوچک) ایفاگر بسیاری از نقش­های مفید در افزایش حاصلخیزی خاک و سلامتی گیاه می­باشند. به عنوان مثال؛ باکتری(ها) با آزاد کردن اسیدهای ارگانیک (آلی) به افزایش حلالیت عناصر معدنی خاک کمک نموده و با آزاد کردن قندهای مرکب سبب کاهش اندازه مواد تشکیل دهنده و نرم شدن خاک و در نهایت بهبود ساختمان آن می­گردد. سایر میکروارگانیسم­ها مانند باکتری­های شعاعی در خاک آنتی­بیوتیک آزاد می­کنند. این آنتی بیوتیک­ها برای مقابله با آفات مورد استفاده گیاه قرار می­گیرد. علاوه بر این، آنتی­بیوتیک­ها باعث تعادل اکولوژیکی میکروارگانیسم­های موجود در سطح و اطراف ریشه می­گردند.

    قارچ نیز کارکردهای مفیدی در خاک دارد؛ به عنوان مثال؛ میکوریزا در جذب آب و ردیابی ترکیبات معدنی به ریشه کمک می­نماید. سایر قارچ­ها باقی­مانده محصول و سایر مواد گیاهی را تجزیه کرده و مواد غذایی ذخیره شده در اندام­های مختلف را در اختیار سایر موجودات خاک زی قرار می­دهند. بسیاری از ترکیبات گیاهی آزاد شده توسط قارچ­ها به پدید آمدن هوموس و کاهش قطر ذرات تشکیل دهنده خاک (نرم شدن خاک) کمک  می­نمایند. موجودات زنده مفید خاک تونل­های شبکه مانندی در خاک حفر می­کنند. این تونل­ها  باعث تنفس و تهویه خاک از طریق افزایش تبادل گازهای خاک با اتمسفر می­گردند. جانوران خاک نیز سبب تشکیل هوموس می­شوند و تمرکز میکرو ارگانیسم­های خاک را تعادل می­بخشند. یک خاک حاصلخیز سالم باید شامل مقدار کافی کربن باشد تا قادر به تأمین کربن آلی مورد نیاز میلیاردها موجود زنده میکروسکُپی باشد و بتواند گیاه سالم پرورش دهد. خاک زنده، خاک حاصلخیز و سالم است.

    هوموس (گیاخاک) ظرفیت نگهداری آب خاک را افزایش می­دهد. مهمترین عملکرد مواد هیومیک در خاک، توان آنها در نگهداری آب است. از لحاظ کمّی، آب مهمترین ماده­ای است که به وسیله گیاهان از خاک خارج می­شود. مواد هیومیک به بهبود ساختار خاک کمک می­کنند و از این طریق نفوذ پذیری و نگهداری آب در اطراف ریشه را تسهیل می­نمایند. به دلیل گستردگی زیاد سطح و امکان انجام تبادل یونی، مواد هیومیک مانند اسفنج عمل می­کنند. این مواد اسفنج مانند توانایی نگهداری آب تا 7 برابر حجم خود را دارا می­باشند، بیش از توان ذرات رس در نگهداری آب. آب موجود در خاک سطحی، واسطه حمل مواد غذایی مورد نیاز موجودات زنده خاک و ریشه های گیاه است.

    آب در دسترس بدون شک مهمترین جزء تشکیل دهنده یک خاک سالم محسوب می­شود. خاک­های دارای مقادیر قابل توجهی از مواد هیومیک قادر به تأمین آب مورد نیاز محصول در دوره­های خشکی می­باشند. به این دلیل کشاورزانی که از کودهای ساخته شده با ترکیبات هیومیک استفاده می­نمایند قادر به تولید محصول در دوره­های خشک هستند.

    مواد هیومیک اجزاء کلیدی یک خاک مرغوب به شمار می­آیند. ترکیبات مختلف کربن با مواد هیومیک از مؤلفه­های کلیدی به هم پیوستگی اجزای تشکیل دهنده خاک به شمار می آیند. کربوهیدراتهای پیچیده حاصل عملکرد مشترک باکتری(ها) و مواد هیومیک، در کنار ذرات رس و سیلت باعث پیوستگی خاک می­شوند. مواد هیومیک همانطور که در گسترش مواد معدنی خاک عملکرد اساسی دارند، ترکیبات کلوئیدی هوموس-رس و هوموس- سیلت را پدید می­آورند. این متراکم کننده­ها طی فرآیندهای الکتریکی (حاصل از تبادلات یونی) سبب افزایش نیروهای پیوند دهنده اجزای خاک به یکدیگر شده و چسبناکی خاک را افزایش می­دهند که سبب جذب ذرات رس و دانه­های بسیار ریز خاک به یکدیگر می­شوند. تشکیل این پیوند دهنده­ها سبب پدید آمدن ساختاری با ضریب پیوستگی مطلوب در خاک سطحی می­گردد. خاکهایی که ساختار آنها شامل ذرات ریز خوبی باشد از قابلیت کشت مناسبی برخوردار و دارای منافذ بسیار هستند. این منافذ امکان تبادل مواد گازی با اتمسفر را ایجاد نموده و نفوذ آب را افزایش می­دهند.

مواد هیومیک به طور غیر مستقیم باعث کاهش اثر یا غیر فعال شدن مواد سمی می­گردند. این مواد به تثبیت مواد سمی کمک کرده و در کاهش اثر  موادی مانند  نیکوتین، افلاتوکسین­ها، آنتی­بیوتیک­ها، پیازها و اغلب آفت­کش­های ارگانیک مؤثر می­باشند. در روند کاهش اثر اینگونه مواد در سطح میکروبی، همه کربن موجود در این مواد سمی به شکل دی اکسید (کربن) آزاد نمی­شود. بخشی از این مولکول­های سمی، عمدتاً ترکیبات حلقوی معطر در ترکیبات پیچیده پلیمری مواد هیومیک قرار گرفته و تثبیت می­شوند. مواد هیومیک در بخش­هایی از سطح خود دارای بار الکتریکی هستند، از این طریق آفت­کش­ها و سایر مواد سمی را جذب کرده و غیر فعال می­نمایند. به این دلیل سازمان (آژانس) حفاظت محیط زیست استفاده از هیومیت­ها را برای پاکسازی مناطق آلوده به مواد سمی توصیه می­نماید. بسیاری از شرکت­های بهسازی ارگانیک استفاده از مواد واجد ترکیبات هیومیک را بخشی از اقدامات خود در پاکسازی مناطق تخریب شده قرار داده­اند. کشاورزانی که به پاکسازی خاک مزارع خود از انواع آفت­کش­های سمی اهمیت می­دهند در صورت استفاده از مواد هیومیک با سرعت بیشتری  به هدف خواهند رسید. کشاورزانی که خاک مزارع آنها از هوموس کم برخوردار است باید خرید و افزودن هوموس به خاک را در بودجه خرید کود خویش قرار دهند. هزینه خرید مواد هیومیک از طریق کاهش نیاز به انواع کود جبران خواهد شد.

    مواد هیومیک سبب تعدیل اسیدیته خاک و خنثی کردن آن شده و دی اکسید کربن آزاد می­نمایند. این ترکیبات به عنوان مانع تجمع یون­های هیدروژن در خاک عمل می­کنند. مطالعات مکرر میدانی انجام شده وجود شواهد تجربی متعددی را در تأیید تعدیل اسیدیته خاک از طریق افزودن مواد هیومیک ارائه نموده­اند. این موضوع هم در خاک­های اسیدی به اثبات رسیده است و هم در خاک­های قلیایی. با تعدیل اسیدیته خاک، بسیاری از عناصر کمیاب که به واسطه اسیدی یا قلیایی بودن خاک در دسترس ریشه نبودند، قابل جذب می­شوند. عملکرد مواد هیومیک در خاک سبب آزاد سازی دی­اکسیدکربن از کربنات کلسیم موجود در خاک می­گردد. دی­اکسیدکربن آزاد شده می­تواند توسط گیاه وارد چرخه فتوسنتز شده و به ترکیبات قندی تبدیل شود یا در ترکیبات اسید کربنیک شرکت کرده و به واسطه اثر بر عناصر معدنی (کانی­های) خاک سبب آزاد سازی مواد غذایی مورد نیاز گیاه شود.

    آنزیم­های خاک توسط مواد هیومیک تثبیت شده یا خنثی می­شوند. این پروتیئن­های پیچیده از طریق پیوندهای کووالانسی بین مولکول­های خود با مواد هیومیک به پایداری می­رسند. تثبیت شدن از این طریق، زمینه تجزیه میکروبی آنزیم­ها را فراهم می­آورد. در اثر تثبیت یا مجاورت با مواد هیومیک، فعالیت آنزیم­ها به مقدار قابل توجهی کاهش یافته یا متوقف خواهد شد. هر چند که بسیاری از این ترکیبات در اثر تغییرات اسیدیته خاک ضعیف می­شوند، آنزیم­های پدید آمده از این طریق می­توانند آزاد شوند. عملکرد ثانویه آنزیم­ها روی برخی از اجزای مواد هیومیک سبب تقویت پیوندهای آنها می­گردد. به عنوان مثال؛ ترکیبات پیچیده آنزیم­های فنل در پیوند با مولکول­های رس پایدارتر می­شوند. این روند تثبیت آنزیمی سبب محدود شدن فعالیت پاتوژن­های گیاهی خواهد شد. با توجه به اینکه پاتوژن­های گیاهی به طور بالقوه آنزیم­هایی را آزاد می­کنند که دفاع گیاه را تخریب می­کند، نتیجه گرفتار شدن پاتوژن­ها در ترکیب­های هیومیک، عدم امکان حمله آنها به گیاه میزبان است.

    حرارت خاک و شدت تبخیر آب از سطح خاک توسط مواد هیومیک کاهش داده می­شوند. عملکرد این مواد در خاک دما را تثبیت کرده و تبخیر سطحی را کاهش می­دهد. خصوصیت عایق سازی مواد هیومیک به تعادل بیشتر حرارت خاک، خصوصاً در زمان وقوع تغییرات سریع آب و هوایی، مانند سرمازدگی و امواج گرما کمک می­کند. حبس شدن آب در مواد هیومیک عامل توانایی این مواد در کنترل نوسانات حرارتی است، به علاوه، احتمال آزاد شدن رطوبتی که در ترکیبات هیومیک خاک ذخیره شده در اتمسفر خیلی کمتر است.

    انرژی موجود و عناصر کمیاب مواد هیومیک به حضور پایدار موجودات زنده سطح خاک برای انجام این تغییر ماهیت کمک می­کند. وجود مواد هیومیک در خاک­های شور (خاک­های دارای مقادیر زیاد کلرید سدیم) به تغییر ماهیت یون­های سدیم کمک  می­کند. واکنش­های تغییر ماهیت، یک روند بیولوژیک است که درون بدن موجودات زنده اتفاق می­افتد، نتیجه، اکسید سدیم است که حاصل ترکیب سدیم با عنصر دیگری به نام اکسیژن می­باشد. هرچند تئوری تغییر ماهیت با مخالفت­های قابل توجهی از سوی برخی از فیزیکدانان و شیمی دانان سنتی رو به رو شده است، بیولوژیست­ها اطلاعات متقاعد کننده­ای برای اثبات تغییر ماهیت مواد در بدن موجودات زنده جمع آوری نموده­اند. افزودن هیومین­ها، اسید هیومیک و اسید فولویک به خاک­های شور، همراه با موجوات زنده مشخص منجر به کاهش مقدار شوری خاک (کلرید سدیم) خواهد شد. کاهشی که به شسته شدن نمک خاک  ارتباطی نداشته و به افزایش مقدار سایر عناصر در خاک مربوط است. افزودن مواد هیومیک به خاک­های شور، میزان شوری آنها را کاهش خواهد داد. با کاهش شوری، حاصلخیزی و سلامت خاک به آن باز خواهد گشت و قادر خواهد بود محیط مطلوب­تری برای رشد ریشه گیاه باشد.

متن حاضر ترجمه ای است از:

ORGANIC MATTER, HUMUS, HUMATE, HUMIC ACID, FULVIC ACID AND HUMIN:

THEIR IMPORTANCE IN SOIL FERTILITY AND PLANT HEALTH

Dr. Robet E. Pettit

Emeritus Associate Professor Texas A&M University