Humus - Humus

Ten artykuł dotyczy materii organicznej w glebie. Jeśli chodzi o jedzenie, zobacz Hummus . Dla zespołu zobacz Humus (pasmo) .

Humus ma charakterystyczny czarny lub ciemnobrązowy kolor i jest nagromadzeniem węgla organicznego . Oprócz trzech głównych poziomów glebowych (A) powierzchni/górnej warstwy gleby, (B) podglebia i (C) podłoża, niektóre gleby mają poziom organiczny (O) na samej powierzchni. Twarde podłoże skalne (R) nie jest w ścisłym sensie glebą.

W nauce gleby , humusu (uzyskany 1790-1800 od łacińskiego humus do ziemi, gleby „”) określa posiadacza część materii organicznej w glebie , która jest amorficzna i bez „struktury komórkowej ciasto cechy roślin, mikroorganizmów lub zwierząt”. Humus znacząco wpływa na gęstość nasypową gleby i przyczynia się do zatrzymywania w niej wilgoci i składników odżywczych. Chociaż terminy humus i kompost są nieformalnie używane zamiennie, są to odrębne składniki gleby o różnym pochodzeniu; humus powstaje w wyniku fermentacji beztlenowej , natomiast kompost jest wynikiem rozkładu tlenowego .

W rolnictwie „humus” jest czasem używany do opisania dojrzałego lub naturalnego kompostu wyekstrahowanego z lasu lub innego spontanicznego źródła do użytku jako środek do kondycjonowania gleby . Jest on również stosowany do opisania ziemię ogrodniczą horyzont , który zawiera substancję organiczną ( typ próchnicy , postać próchnicy lub profil próchnicę ).

Dokładniej, humus to ciemna materia organiczna, która tworzy się w glebie, gdy martwa materia roślinna i zwierzęca (w tym kompost tlenowy) dalej się rozkłada, w szczególności w wyniku działania organizmów beztlenowych . Humus zawiera wiele składników odżywczych, które poprawiają kondycję gleby, z których najważniejszy jest azot . Stosunek węgla do azotu (C:N) w próchnicy wynosi 10:1.

Opis

Podstawowym materiałem potrzebnym do procesu humifikacji są materiały roślinne. Skład próchnicy zmienia się w zależności od składu materiałów pierwotnych oraz wtórnych produktów mikrobiologicznych i zwierzęcych. Szybkość rozkładu różnych związków wpłynie na skład próchnicy.

Trudno jest precyzyjnie zdefiniować humus, ponieważ jest to bardzo złożona substancja, która nie jest do końca poznana. Humus różni się od rozkładającej się materii organicznej gleby . Ten ostatni wygląda szorstko i ma widoczne pozostałości oryginalnej materii roślinnej lub zwierzęcej. Przeciwnie, całkowicie humusowy humus ma jednolicie ciemny, gąbczasty i galaretowaty wygląd i jest amorficzny; może stopniowo zanikać przez kilka lat lub utrzymywać się przez tysiąclecia. Nie ma określonego kształtu, struktury ani jakości. Jednak po zbadaniu pod mikroskopem próchnica może ujawnić maleńkie szczątki roślin, zwierząt lub drobnoustrojów, które zostały zdegradowane mechanicznie, ale nie chemicznie. Sugeruje to niejednoznaczną granicę między próchnicą a materią organiczną gleby. Chociaż próchnica jest wyraźna, jest integralną częścią materii organicznej gleby.

Dostępnych jest niewiele danych na temat składu próchnicy leśnej, ponieważ jest to złożona mieszanina, która stanowi wyzwanie dla badaczy do analizy. Naukowcy w latach 40. i 60. próbowali wykorzystać separację chemiczną do analizy związków roślinnych i humusowych w glebie leśnej, ale okazało się to niemożliwe. Dalsze badania przeprowadzono w ostatnich latach, choć pozostaje to aktywnym kierunkiem studiów.

Nawilżanie

Mikroorganizmy rozkładają dużą część materii organicznej gleby na minerały nieorganiczne, które korzenie roślin mogą wchłonąć jako składniki odżywcze. Proces ten określa się mianem „ mineralizacji ”. W tym procesie azot ( obieg azotu ) i inne składniki odżywcze ( obieg składników odżywczych ) w rozłożonej materii organicznej są poddawane recyklingowi. W zależności od warunków, w jakich zachodzi rozkład, frakcja materii organicznej nie ulega mineralizacji, a zamiast tego jest przekształcana w procesie zwanym „humifikacją” w konkatenacje polimerów organicznych . Ponieważ te organiczne polimery są odporne na działanie mikroorganizmów , są stabilne i tworzą próchnicę . Ta stabilność oznacza, że ​​próchnica integruje się z trwałą strukturą gleby, poprawiając ją w ten sposób.

Humifikacja może zachodzić naturalnie w glebie lub sztucznie przy produkcji kompostu . Materia organiczna jest humifikowana przez kombinację saprotroficznych grzybów, bakterii, drobnoustrojów i zwierząt, takich jak dżdżownice, nicienie, pierwotniaki i stawonogi. Szczątki roślinne , w tym te, które zwierzęta trawią i wydalają, zawierają związki organiczne: cukry , skrobie , białka , węglowodany , ligniny , woski , żywice , kwasy organiczne . Rozpad w glebie zaczyna się od rozkładu cukrów i skrobi z węglowodanów , które rozkładają się łatwo, ponieważ detrytożercy początkowo atakują martwe organy roślin, podczas gdy pozostała celuloza i lignina rozkładają się wolniej. Proste białka, kwasy organiczne, skrobie i cukry rozkładają się szybko, podczas gdy surowe białka, tłuszcze , woski i żywice pozostają względnie niezmienione przez dłuższy czas. Lignina, szybko przekształcana przez grzyby powodujące białą zgniliznę , jest jednym z pierwotnych prekursorów próchnicy, obok produktów ubocznych aktywności mikrobiologicznej i zwierzęcej. Próchnica wytwarzana przez humifikację jest zatem mieszaniną związków i złożonych biologicznych substancji chemicznych pochodzenia roślinnego, zwierzęcego lub mikrobiologicznego, która pełni wiele funkcji i korzyści w glebie. Niektórzy uważają, że próchnica dżdżownicowa ( wermikompost ) jest optymalnym nawozem organicznym .

Stabilność

Duża część próchnicy w większości gleb przetrwała ponad 100 lat, zamiast rozkładać się na CO 2 i można ją uznać za stabilną; ta materia organiczna została zabezpieczona przed rozkładem przez działanie drobnoustrojów lub enzymów, ponieważ jest ukryta (zamknięta) w małych skupiskach cząstek gleby lub jest ściśle sorbowana lub skompleksowana z glinami . Większość próchnicy, która nie jest chroniona w ten sposób, rozkłada się w ciągu 10 lat i można ją uznać za mniej stabilną lub bardziej nietrwałą . Stabilna próchnica dostarcza niewiele składników odżywczych dostępnych dla roślin w glebie, ale pomaga zachować jej fizyczną strukturę. Bardzo stabilna forma próchnicy powstaje z powolnego utleniania ( redoks ) węgla glebowego po wprowadzeniu drobno sproszkowanego węgla drzewnego do wierzchniej warstwy gleby . Spekuluje się, że proces ten odegrał ważną rolę w tworzeniu niezwykle żyznej amazońskiej terra preta do Indio . Jednak ostatnie prace sugerują, że złożone cząsteczki organiczne w glebie mogą być znacznie mniej stabilne, niż wcześniej sądzono: „dostępne dowody nie potwierdzają powstawania w glebie trwałych 'substancji humusowych' o dużych rozmiarach cząsteczkowych. Zamiast tego materia organiczna gleby jest kontinuum postępującego rozkładu związków organicznych”.

Horyzonty

Humus ma charakterystyczny czarny lub ciemnobrązowy kolor i jest organiczny ze względu na nagromadzenie węgla organicznego . Naukowcy zajmujący się glebą używają wielkich liter O, A, B, C i E do identyfikacji głównych horyzontów, a małych liter do rozróżnienia tych horyzontów. Większość gleb ma trzy główne poziomy: poziom powierzchniowy (A), podglebie (B) i podłoże (C). Niektóre gleby mają na powierzchni horyzont organiczny (O), ale ten horyzont można również zakopać. Horyzont główny (E) jest używany dla poziomów podpowierzchniowych, które znacznie utraciły minerały ( eluviation ). Podłoże, które nie jest glebą, używa litery R.

Korzyści z materii organicznej gleby i próchnicy

Niektórzy uważają, że chemicznie stabilna próchnica jest żyznością, jaką zapewnia glebom, zarówno w sensie fizycznym, jak i chemicznym, chociaż niektórzy eksperci rolni kładą większy nacisk na inne jego cechy, takie jak zdolność do tłumienia chorób. Pomaga glebie zatrzymać wilgoć poprzez zwiększenie mikroporowatości i sprzyja tworzeniu dobrej struktury gleby . Włączenie tlenu do dużych organicznych zespołów molekularnych generuje wiele aktywnych, ujemnie naładowanych miejsc, które wiążą się z dodatnio naładowanymi jonami ( kationami ) składników pokarmowych roślin , czyniąc je bardziej dostępnymi dla roślin na drodze wymiany jonowej . Humus pozwala organizmom glebowym żywić się i rozmnażać i jest często opisywany jako „siły życiowe” gleby.

  • Proces, który przekształca glebową materię organiczną w próchnicę, zasila populację mikroorganizmów i innych stworzeń żyjących w glebie, a tym samym utrzymuje wysoki i zdrowy poziom życia glebowego .
  • Tempo przemiany materii organicznej gleby w próchnicę sprzyja (gdy szybko) lub ogranicza (gdy wolno) współistnienie roślin , zwierząt i mikroorganizmów w glebie.
  • Efektywna humus i stabilna humus są dodatkowymi źródłami składników odżywczych dla drobnoustrojów : ta pierwsza zapewnia łatwo dostępne źródło, a druga działa jako rezerwuar długoterminowy.
  • Rozkład obumarłego materiału roślinnego powoduje powolne utlenianie złożonych związków organicznych (próchnica ligninopodobna) lub rozkład do form prostszych ( cukry i aminocukry oraz alifatyczne i fenolowe kwasy organiczne ), które dalej przekształcane są w biomasę mikrobiologiczną (próchnica mikrobiologiczna) lub zreorganizowane, a następnie utlenione, w zespoły humusowe ( kwasy fulwowe i kwasy humusowe ), które wiążą się z minerałami ilastymi i wodorotlenkami metali. Zdolność roślin do wchłaniania substancji humusowych wraz z korzeniami i ich metabolizowania była od dawna dyskutowana. Obecnie panuje zgoda co do tego, że w fizjologii roślin humus funkcjonuje raczej hormonalnie niż tylko żywieniowo .
  • Humus jest substancją koloidalną i zwiększa zdolność gleby do wymiany kationów , stąd jej zdolność do magazynowania składników pokarmowych na drodze chelatacji . Chociaż te kationy składników odżywczych są dostępne dla roślin, są one zatrzymywane w glebie i nie są wypłukiwane przez deszcz lub nawadnianie .
  • Humus może utrzymywać wilgotność równoważną 80-90% swojej wagi, a zatem zwiększa odporność gleby na suszę.
  • Biochemiczna budowa próchnicy umożliwia jej łagodzenie, czyli buforowanie, nadmiernych kwaśnych lub zasadowych warunków glebowych.
  • Podczas humifikacji drobnoustroje wydzielają lepkie, gumowate śluzy ; przyczyniają się one do gruzełkowatej struktury (gruntu) gleby poprzez przyleganie cząstek do siebie i umożliwianie większego napowietrzenia gleby. Substancje toksyczne, takie jak metale ciężkie i nadmiar składników odżywczych, mogą być chelatowane, tj. wiązane z organicznymi cząsteczkami próchnicy, co zapobiega ich wypłukiwaniu.
  • Ciemna, zwykle brązowa lub czarna barwa próchnicy pomaga wiosną ogrzać zimne gleby .
  • Humus może przyczynić się do łagodzenia zmiany klimatu dzięki swojemu potencjałowi sekwestracji dwutlenku węgla .

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki