اسید هومیک چیست؟
1. ماده هومیک
ماده هومیک از طریق رطوبت شیمیایی و بیولوژیکی مواد گیاهی و جانوری (تصویر 1.1) و از طریق فعالیت های بیولوژیکی میکروارگانیسم ها شکل می گیرد.
تصویر 1.1 - پوشش گیاهی معمولی دوره سوم.
بهترین منبع اسید هیومیک لایه های رسوبی ذغال قهوه ای نرم هستند که به آنها لئوناردیت گفته می شود. (تصویر 1.2، تصویر1.2a، تصویر1.3) هیومیک اسید در غلظت بالایی در اینجا یافت می شوند.
عکس 1.2 - فرآیند کربنزاسیون (مور ---> پیت ---> لئوناردیت ---> لیگنیت).
تصویر 1.2a - پوشش گیاهی معمولی دوره سوم
تصویر 1.3 - بقایای درختان سکویا از دوره سوم (در معدن زغال سنگ Donatus ، آلمان غربی در 1907 یافت شد).
تحقیقات علمی اسید هیومیک و خواص قابل استفاده آنها در آلمان دارای سنت دیرینه ای است که با آثار شیمی دان فرانتس کارل آچارد (1821-1753) آغاز شد. استفاده تجاری از زغال قهوه ای حاوی اسید هیومیک به عنوان مثال به عنوان ماده رنگ آمیزی تحت عنوان "قهوه ای کلن" از منطقه استخراج معدن کم رنگ کلن و "قهوه ای کاسلر" به قرن 19 در آلمان برمی گردد. در طول قرن گذشته استفاده از اسید هیومیک در بخش کشاورزی ، پزشکی و محیط زیست ایجاد شده است. آلمان با تولید 176 میلیون تن در بین تولیدکنندگان سنگ قهوه ای در جهان ، چین با حدود 100 میلیون تن و ایالات متحده با 75 میلیون تن در رتبه های بعدی قرار دارند. زمین شناسان مجرب با توجه به محتوای آلاینده کم و درجه اکسیداسیون بالا ، مناطق معدنی منابع معروف برجسته زغال سنگ را انتخاب می کنند که برای فعالیت زیستی مواد خام از اهمیت بسیار بالایی برخوردار هستند. از ابتدای دهه 70 ، میدان های معدنی سابق بازیافت در کشور ها دوباره مورد کشت قرار گرفتند. از آن زمان محصولات کشاورزی و سایر بخشها را بر اساس هیومیک اسید تولید و توسعه می دهند. در طول فرآیندهای تولید ، به پردازش دقیق مواد اولیه توجه می شود تا ساختارهای زیست فعال آنها را دریافت کنند.
تشکیل زغال سنگ: از باتلاق از طریق لیگنین تا زغال سنگ.
اسیدهای هیومیک و منابع آنها
مواد هومیک را می توان در تمام خاکها و آبها یافت و از محصولات تجزیه سبزیجات به وجود می آید. آنها با استخراج در هومین ، اسید هیومیک و اسید فولویک تقسیم می شوند. نمک های آنها را هومات و فولات می نامند. به عنوان بخش اصلی اسید هیومیک مرکز بیولوژیکی هوموس را تشکیل می دهد. خاک حاصلخیز حاوی ماکسی مال 3% و ذغال سنگ نارس حدود 3 تا 10 درصد اسید هیومیک است. در لایه خاصی از زغال سنگ قهوه ای نرم ، که هنوز به مرحله لیگنین نرسیده است ، هیومیک اسید را می توان تا 85 درصد در غلظت یافت. این لایه زغال سنگ قهوه ای ملایم بین المللی لئوناردیت نامیده می شود. لئوناردیت با ذغال قهوه ای نرم با درجه اکسیداسیون بالاتر و محتوای بیشتر اسید هیومیک تفاوت دارد. از آنجا که میزان اسید هیومیک بالا در لئوناردیت شناسایی شد ، تولید تجاری آنها برای کشاورزی به شدت افزایش یافت.
مرکز بیولوژیکی ، بخش اصلی مواد طبیعی هیومیک ، اسیدهای هیومیک هستند که حاوی اسید هیومیک و اسید فولویک هستند. (شکل 1.1 ، عکس 1.4 ، 1.5). اسیدهای هیومیک یک راه عالی طبیعی و ارگانیک برای تأمین دوز غلیظ مواد مغذی ، ویتامین ها و عناصر کمیاب برای گیاهان و خاک است. آنها مولکولهای پیچیده ای هستند که به طور طبیعی در خاکها ، ذغال سنگ نارس ، اقیانوسها و آبهای شیرین وجود دارند.
شکل 1.1 - قطعه اسید هیومیک.
تصویر 1.4 - اسید هیومیک (ارگانیک) در بزرگنمایی 35.000.
تصویر 1.5 - اسید هیومیک / فولویک.
لئوناردیت ماده آلی است که به حالت زغال سنگ نرسیده است. با زغال سنگ قهوه ای نرم به دلیل درجه اکسیداسیون بالا و همچنین محتوای بالای گروه های کربوکسیل هیومیک اسید تفاوت دارد. شکل 1.2 استخراج شیمیایی لئوناردیت را نشان می دهد.
شکل 1.2 - جداسازی اسید هیومیک و فولویک اسید توسط آچارد (1786).
مواد استیونسن هومیک (پلیمرهای رنگدانه دار)
شکل گیری زغال سنگ (لیگنین) به لئوناردیت و استخراج اولیه آن برای به دست آوردن اسیدهای هیومیک محلول در آب را نشان می دهد (راوسا و همکاران). (شکل 1.3)
بر اساس دیدگاه معاصر ، هوموس متشکل از مواد هومیک زنجیره بلند (شکل 1.4 A) نیست ، بلکه مواد شیمیایی زنجیره ای کوتاه از انواع مختلف است (شکل 1.4 B) ، که با کاتیون (زرد) و ذرات رس سنگدانه ها را می سازد: پلی ساکاریدها (آبی) ، پلی پپتیدها (سبز) ، گروه های آلیفاتیک (به عنوان مثال چربی ها) (بوردو) ، قطعات معطر لیگنین (قهوه ای) (منبع: سیمپسون و همکاران ، 2002).
شکل 1.4 - مواد هومیک با زنجیر بلند (A) و زنجیره کوتاه (B).
در مقایسه با سایر محصولات ارگانیک ، لئوناردیت سرشار از اسید هیومیک است. در حالی که لئوناردیت محصول نهایی یک فرایند رطوبت زایی است که 70 میلیون سال طول می کشد ، به عنوان مثال دوره تشکیل ذغال سنگ نارس تنها در چند هزار سال به پایان می رسد.
بنابراین ، لئوناردیت و سایر منابع اسیدهای هیومیک از نظر ساختار مولکولی متفاوت هستند ، که این امر خصوصیات بیولوژیکی فوق العاده لئوناردیت را روشن می کند. این فعالیت بیولوژیکی حدود پنج برابر قوی تر از سایر مواد هومیک است. یک کیلوگرم لئوناردیت مربوط به حدود پنج کیلوگرم سایر منابع آلی اسیدهای هیومیک است.
از نظر محتوای اسید هیومیک ، یک لیتر کود هیومیک اسید (کنسانتره مایع ) معادل 7-8 تن کود آلی است.
به طور مشابه ، یک کیلوگرم کودر پودری اسید هیومیک (پودر غلیظ) معادل حدود 30 تن کود است. با این حال ، لئوناردیت کود نیست.
لئوناردیت به عنوان یک نرم کننده برای خاک و به عنوان یک بیوکاتالیست و یک محرک زیستی برای گیاه عمل می کند (عکس 1.10). در مقایسه با سایر محصولات ارگانیک ، لئوناردیت به ویژه رشد گیاه (تولید زیست توده) و باروری خاک را افزایش می دهد.
یکی دیگر از مزایای لئوناردیت اثر طولانی مدت آن است ، زیرا به سرعت به عنوان کود حیوانی ، کمپوست یا ذغال سنگ نارس مصرف می شود. از آنجا که لئوناردیت یک محصول تخریب است ، از نظر مواد مغذی مانند نیتروژن با گیاهان رقابت نمی کند. این مورد در مورد کمپوست کاملاً تجزیه نشده صدق نمی کند ، به این ترتیب مواد آلی موجود در خاک به سرعت توسط میکروارگانیسم ها مصرف می شوند و بدون هیچ گونه هوموس کانی می شوند.
تصویر 1.10 - توسعه سیستم ریشه گیاه گوجه فرنگی با هیومیک اسید (راست) و فقط با آب (چپ).
2. مزایای اسیدهای هومیک
مطالعات علمی کنونی نشان می دهد که حاصلخیزی خاک تا حد زیادی توسط محتوای اسید هیومیک تعیین می شود. ظرفیت بالای تبادل کاتیونی آنها (CEC) ، محتوای اکسیژن و همچنین ظرفیت نگهداری آب در میانگین بالا دلایل ارزش بالای استفاده از هیومیک اسید برای بهبود حاصلخیزی خاک و رشد گیاهان است.
مهمترین ویژگی اسیدهای هیومیک توانایی آنها در اتصال یونهای فلزی نامحلول ، اکسیدها و هیدروکسیدها و رهاسازی آنها به آرامی و پیوسته در صورت نیاز است. با توجه به این ویژگی ها ، اسیدهای هیومیک سه نوع اثر فیزیکی ، شیمیایی و بیولوژیکی ایجاد می کنند.
2.1 مزایای فیزیکی:
اسید هیومیک به طور فیزیکی ساختار خاک را تغییر می دهد.
• بهبود ساختار خاک: جلوگیری از اتلاف زیاد آب و مواد مغذی در خاکهای سبک و شنی. به طور همزمان آنها را به روش تجزیه به خاکهای حاصلخیز تبدیل کنید. در خاکهای سنگین و فشرده ، هوادهی خاک و احتباس آب بهبود می یابد. اقدامات کشت تسهیل می شود.
• با افزایش توانایی ترکیب کلوئیدها از ترک خوردگی خاک ، رواناب سطحی و فرسایش خاک جلوگیری کنید.
• کمک به شل شدن و خرد شدن خاک و در نتیجه افزایش هوادهی خاک و همچنین قابلیت کارکرد خاک.
• افزایش ظرفیت نگهداری آب خاک و در نتیجه کمک به مقاومت در برابر خشکسالی.
• رنگ خاک را تیره کرده و در نتیجه به جذب انرژی خورشید کمک می کند.
2.2 مزایای شیمیایی:
هیومیک اسید خواص تثبیت خاک را از نظر شیمیایی تغییر می دهد.
• خنثی کردن خاکهای اسیدی و قلیایی. مقدار pH خاکها را تنظیم می کند.
• بهبود و بهینه سازی جذب مواد مغذی و آب توسط گیاهان.
• افزایش خواص بافری خاک.
• تحت شرایط قلیایی به عنوان یک شلاتور طبیعی برای یونهای فلزی عمل کرده و جذب آنها را از طریق ریشه ها تقویت می کند.
• سرشار از مواد آلی و معدنی ضروری برای رشد گیاه.
• کودهای معدنی محلول در آب را در مناطق ریشه حفظ کرده و آبشویی آنها را کاهش دهید.
• دارای ظرفیت تبادل کاتیونی بسیار بالا است.
• ترویج تبدیل عناصر غذایی (N ، P ، K + Fe ، Zn و سایر عناصر کمیاب)
به اشکال در دسترس گیاهان
• افزایش جذب نیتروژن توسط گیاهان.
• واکنش فسفر را با (Ca ، Fe ، Mg و Al) کاهش دهید و آن را به شکل در دسترس و مفید برای گیاهان آزاد کنید. بهره وری کودهای معدنی بطور قابل توجهی افزایش یافته است.
• آزادسازی دی اکسید کربن از کربنات کلسیم خاک و استفاده از آن در فتوسنتز.
• کمک به از بین بردن کلروز ناشی از کمبود آهن در گیاهان.
• کاهش دسترسی به مواد سمی در خاکها.
2.3 مزایای بیولوژیکی:
هیومیک اسید به طور بیولوژیکی گیاه و فعالیت میکروارگانیسم ها را تحریک می کند.
• تحریک آنزیم های گیاهی و افزایش تولید آنها.
• در بسیاری از فرایندهای بیولوژیکی به عنوان کاتالیزور آلی عمل می کند.
• تحریک رشد و تکثیر میکروارگانیسم های مطلوب در خاک.
• افزایش مقاومت طبیعی گیاهان در برابر بیماری ها و آفات.
• تحریک رشد ریشه ، به ویژه عمودی و امکان جذب بهتر مواد مغذی. افزایش تنفس ریشه و تشکیل ریشه.
• توسعه کلروفیل ، قندها و اسیدهای آمینه در گیاهان را تقویت کرده و از فتوسنتز حمایت می کند. افزایش میزان ویتامین و مواد معدنی گیاهان.
• ضخیم شدن دیواره های سلولی در میوه ها و طولانی شدن زمان نگهداری و نگهداری.
• افزایش جوانه زنی و زنده ماندن بذرها.
• تحریک رشد گیاه (تولید زیست توده بیشتر) با تسریع تقسیم سلولی ، افزایش سرعت تشکیل در سیستم های ریشه ، که منجر به عملکرد بیشتر ماده خشک می شود.
• بهبود کیفیت عملکرد ، ظاهر فیزیکی و ارزش غذایی آنها.
استفاده بهینه از مواد مغذی
شکل 2.1 - افزایش رسوب مواد مغذی توسط اسید هیومیک
شکل 2.2-پل Ca بین خاک رس و هوموس.
شکل 2.3 - رشد توسط کمیاب ترین منبع کنترل می شود.
اثر در خاک ها
طرح مقایسه ای خاک رس سنگین ، شنی سبک و غنی از خاکهای هوموس.
خاکهای رسی فشرده
اسید هیومیک خاکهای فشرده را هوادهی کرده و ساختار آنها را بهبود می بخشد. بنابراین آب ، مواد مغذی و ریشه ها می توانند به راحتی در خاک نفوذ کنند (تصویر 2.3 ، شکل 2.4 ، 2.5).
طرح مقایسه ای خاکهای خاکی سنگین و غنی از خاکهای هوموس
تصویر 2.3 - خاک فشرده روز بدون ماده هومیک
شکل 2.4 - ساختار خاک فشرده و به سختی قابل نفوذ.
شکل 2.5 - اسید هومیک خاک های فشرده را هوادهی می کنند.
خاکهای شنی سبک
در خاک های شنی ، فقیر از نظر هوموس ، هیومیک اسید ذرات ماسه را می پوشاند ، ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) را بهبود می بخشد و توانایی خاک را در حفظ مواد مغذی و آب افزایش می دهد. بنابراین ، مواد مغذی (مخصوصاً نیترات) برای گیاهان در دسترس است (تصویر 2.1 ، 2.2 ، شکل 2.6 ، 2.7).
طرح مقایسه ای خاکهای شنی سبک و غنی از خاکهای هوموس
تصویر 2.1 - خاکهای شنی بدون ماده هیومیک
تصویر 2.2 - سبز شدن با کود هیومیک اسید.
شکل 2.6 - خاکهای شنی فقیر از هوموس نمی توانند مواد مغذی را حفظ کنند.
شکل 2.7 - اثر تبادل کاتیون در خاک های شنی
خاکهای شور شده
نمک ها با ظرفیت بالای تبادل کاتیونی (CEC) اسیدهای هیومیک تقسیم می شوند. کاتیونها (به عنوان مثال Ca و Mg) محدود و شلاته می شوند. فشار اسمزی بالا در ناحیه ریشه کاهش می یابد. (شکل 2.8 ، 2.9 ، 2.10 ، عکس 2.4).
شکل 2.8 - تقسیم نمک.
شکل 2.9 - اسیدهای هیومیک اثرات شوری را کاهش می دهند.
شکل 2.10 - آبهای زیرزمینی شور شده در خاک.
تصویر 2.4 - خاک بسیار شور.
خاکهای اسیدی
اسید هومیک به دلیل ظرفیت بافر بالا خاکهای اسیدی را خنثی می کنند ، که باعث تخریب اسید در ریشه گیاه می شود. عناصر مضر برای گیاهان ، به ویژه آلومینیوم و فلزات سنگین ، توسط اسیدهای هیومیک محکم متصل شده و بی حرکت می شوند. از این رو ، سمیت آنها کاهش می یابد و فسفات متصل به آلومینیوم آزاد می شود (شکل 2.11 ، 2.12).
شکل 2.11 - طرح خاکهای اسیدی بدون و با اسیدهای هوموس
خاکهای قلیایی
خاک قلیایی در نتیجه مقدار pH بالا ، بسیاری از مواد مغذی ضروری و عناصر کمیاب به شکل گیاهی در دسترس نیستند. هیومیک اسید pH بالا را بافر می کنند و مواد مغذی و عناصر کمیاب را به شکل قابل قبول گیاه توسط کمپلکس فسفات متصل به کلسیم تجزیه شده و در دسترس قرار می گیرد (شکل 2.13 ، 2.12).
شکل 2.13 - طرح جامد قلیایی بدون و با اسیدهای هوموس
تاثیرگذاری روی ریشه در خاک اسیدی و قلیایی
شکل 2.12-اسید هیومیک از خاک برای توسعه ریشه استفاده می کند ، مانند جذب مواد مغذی ، هوادهی خاک ، ظرفیت نگهدارنده آب ، ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) و تشکیل مجتمع های خاک رس-هوموس.
خاکهای فرسوده
افزودن اسید هیومیک باعث جمع شدن مواد آلی در خاک سطحی می شود. فرسایش به طور موثر با تشدید تشکیل ریشه و تثبیت مجتمع های خاک رس و هوموس کاهش می یابد.
خاکهای خشک
هیومیک اسید توانایی خاک را برای حفظ آب افزایش می دهد. بنابراین ، آب برای گیاهان در دوره های خشک نیز موجود است. به این ترتیب خشکسالی که باعث ایجاد تنش در گیاهان می شود و هدر رفت آب گرانبها کاهش می یابد.
سموم دفع آفات ، علف کش ها و قارچ کش ها
اسید هومیک کارایی آفت کش ها ، قارچ کش ها و همچنین علف کش ها را بالا می برد و بقایای مضر آنها را بی حرکت می کند.
3. فواید اکولوژیکی اسیدهای هومیک
مزایای اکولوژیکی اسید هیومیک متنوع هستند ، راه حل های سودآور و موثری برای مشکلات زیست محیطی همراه با حفظ محیط زیست ارائه می دهند.
اول از همه ، خاک هایی با محتوای بالای اسید هیومیک ضامن شستشوی کم نیترات و بازده بهینه مواد مغذی هستند. یک سیستم ریشه ای خوب توسعه یافته ، که با مقدار زیادی اسید هیومیک به دست می آید ، از ترکیب نیترات و آفت کش ها با آب زیرزمینی جلوگیری می کند (شکل 3.1). علاوه بر این ، مقدار کم نیترات یک شاخص و پیش نیاز برای کشاورزی ارگانیک مناسب است.
اغلب اتفاق می افتد که پرورش دهندگان بیشتر از کودها از کودها استفاده می کنند. این منجر به غلظت نیترات در خاک می شود ، که بعداً در آبهای زیرزمینی یافت می شود. در نتیجه ، این آب آلوده تنها با یک فرایند پیچیده و گران قیمت تصفیه فاضلاب قابل تصفیه است.
مهم: به جای درمان علائم (آلودگی آب) فقط ، علل اساسی (شستشوی نیترات) باید برطرف شود.
ثانیاً، اسید هیومیک مشکل استفاده از کودهای معدنی محلول در آب را کاهش می دهد. اسیدهای هیومیک قادرند محتوای نمک زیاد در خاک و در نتیجه سمیت ناشی از آن را کاهش دهند. به ویژه سمیت NH4 کودهای حاوی آمونیاک کاهش می یابد ، که برای گیاهان جوان به ویژه اهمیت زیادی دارد.
به طور کلی ، هیومیک اسید سوزاندن ریشه را که از طریق غلظت بیش از حد نمک در خاک پس از لقاح ایجاد می شود ، کاهش می دهد. در صورت بالا بودن دائمی نمک در خاک ، این مقدار کاهش می یابد. علاوه بر این ، هنگامی که اسیدهای هیومیک با کودهای مایع مخلوط می شوند ، بوی نامطلوب کاهش می یابد.
ثالثاً، هیومیک اسید وسیله ای موثر برای مبارزه با فرسایش خاک هستند. این امر با افزایش توانایی ترکیب کلوئیدهای خاک و افزایش سیستم ریشه ای و توسعه گیاه به دست می آید.
محصولات مبتنی بر لئوناردیت و هومات دارای مجوز برای کشاورزی ارگانیک توسط سازمان ها و موسسات کشاورزی در سراسر جهان هستند (شکل 3.1).
شکل 3.1 - کاهش شستشوی نیترات
4. مزایای اقتصادی اسیدهای هومیک
اسید هیومیک ترکیبات مغذی ، به ویژه آهن را برای ایجاد فرم مناسب برای استفاده گیاهان در انفرادی ، کلات می کند ، بنابراین تامین مواد مغذی گیاهان بهینه می شود. افزایش زیاد تا 70 درصد در عملکرد ، همراه با کاهش تا 30 درصد در استفاده از کودها و آفت کش ها ، و همچنین رشد بهتر و سالم تر علف سبز ، گیاهان زینتی ، محصولات کشاورزی و چوب ها با استفاده منظم از هیومیک اسید درجه یک علاوه بر این ، ظرفیت نگهداری آب خاکها به میزان قابل توجهی افزایش یافته است ، به این معنی که می توان استفاده از آب را به میزان قابل توجهی کاهش داد. بهترین نتایج اقتصادی را می توان در خاکهای سبک و شنی فقیر از نظر هوموس و همچنین در زمینه های کشت مجدد به دست آورد.
اثرات مثبت متنوع اسید هیومیک به ویژه در چنین خاکهایی مشاهده می شود. این تقریباً برای همه خاکهای مناطق خشک و گرم صادق است. در نتیجه نرخ بالای کانی سازی مواد آلی ، تهیه این خاک ها با هیومیک اسید پایدار برای حفظ و بهبود حاصلخیزی خاک ضروری است.
دیدگاه خود را بنویسید