Czym są kwasy humusowe i kiedy warto je stosować? 1 cz.

W tym artykule wyjaśnimy, czym są kwasy humusowe i jakie znaczenie mają dla jakości gleby. Wskażemy, jak istotną rolę odgrywają w procesie tworzenia próchnicy glebowej i jaki ma to wpływ na zdrowie roślin i ich wydajność.

Spadek żyzności gleb – przyczyny

W rejonach sadowniczych od wielu lat obserwuje się postępującą degradację gleb, a więc spadek jej żyzności, a to przekłada się na ograniczenie wzrostu i plonowania drzew i krzewów owocowych. Czynniki, które sprzyjają degradacji i pogorszeniu żyzności gleb, to między innymi: brak systematycznego nawożenia organicznego lub jego znaczne ograniczenie, stosowanie w to miejsce dużych ilości nawozów mineralnych, które powodują zasolenie, a nawet zakwaszanie gleb, specjalizacja gospodarstw, z czym wiąże się intensywna uprawa określonego gatunku w tym samym miejscu przez wiele lat (monokultury, częste ugniatanie gleby przez ciągnik z opryskiwaczem).

Kwasy humusowe a poprawa żyzności gleby

Jednym ze sposobów poprawy żyzności gleby i przywrócenia jej produktywności (i chyba tym najważniejszym) jest regularne nawożenie organiczne i wykorzystanie masy resztek pożniwnych. Kwasy humusowe: co to jest? W biochemicznych procesach mikrobiologicznego rozkładu związków organicznych – substancji roślinnej, ale i obumarłych organizmów zwierzęcych, tworzy się próchnica, której naturalnym składnikiem są kwasy humusowe. Dzięki wysokiej ich zawartości w glebie, ma ona ciemne zabarwienie, które świadczy o jej żyzności i produktywności.

Niestety stwierdza się wyraźny i pogłębiający się deficyt próchnicy/humusu glebowego w polskich glebach. W zależności od regionu, gleby ubogie w próchnicę i słabo próchniczne tj. o zawartości <2 % próchnicy stanowią 40-72% gruntów rolnych. W ostatnich 10 latach zawartość próchnicy w glebach Polski spadła o ok. 40% i jesteśmy wśród krajów Unii Europejskiej o najniższym poziomie. W rejonie grójeckim według K. Zachaja gleby próchniczne (zawierające powyżej 4% próchnicy) stanowiły zaledwie 1,5%, średnio próchniczne (2,01-4%) – to około 14,5% badanych gleb, słabo próchniczne (1,01-2% próchnicy) – aż 73,9%, a ubogie próchnicę (0,1-1 %) – 10,1.

Skład i znaczenie próchnicy glebowej

Próchnica glebowa jest złożoną substancją organiczną, składa się z wielu frakcji o różnej barwie, rozpuszczalności w wodzie i łatwości mineralizacji, a zawarte w niej kwasy humusowe tworzą tak zwane swoiste substancje próchniczne – kompleks bezpostaciowych substancji organicznych o barwie od żółtej, poprzez brunatną, do czarnej. Można wydzielić trzy frakcje organiczne, ze względu na ich różnorodność i zmienność strukturalną, do których należą: kwasy huminowe, kwasy fulwowe i huminy, jednak z punktu widzenia poprawy właściwości gleby najwartościowsze są kwasy fulwowe i huminowe.

Kwasy humusowe: działanie i ich wpływ na glebę

Kwasy humusowe jako ważny składnik próchnicy, przyczyniają się do wzrostu i rozwoju roślin poprzez wpływ na fizyczne, chemiczne, fizykochemiczne i biologiczne właściwości gleby. Ostatnio zwraca się uwagę na istotną rolę substancji próchnicznych w chronieniu środowiska glebowego przed skutkami skażenia odpadami przemysłowymi oraz przed skutkami nadmiernej chemizacji rolnictwa.

Wpływ kwasów humusowych na właściwości gleby

Kwasy humusowe wpływają dodatnio właściwie na wszystkie właściwości gleby, a przede wszystkim na poprawę struktury i jej utrwalenie. Mając właściwości sklejania cząstek szkieletowych gleby w większe tzw. agregaty (działają jak lepiszcze strukturotwórcze), wpływają na tworzenie się struktury agregatowej (gruzełkowatej) gleb, poprawiając dzięki temu jej stosunki powietrzne. Jest to korzystne zarówno dla gleb piaszczystych (poprzez zwiększenie ich zwięzłości), jak i ciężkich – działają rozluźniająco na takie gleby i poprawiają ich przewietrzanie.

Tak dzieje się głównie za sprawą kwasów fulwowych zawartych w próchnicy, które mają właściwości elektrodynamiczne i powodują rozdrobnienie nadmiernie zagęszczonych koloidów glebowych (pojawiające się w roztworze glebowym nowe cząsteczki mają taki sam ładunek elektryczny, dlatego odpychają się wzajemnie i zapobiegają tworzeniu większych struktur). W obecności kwasów fulwowych nawet bardzo wilgotna gleba zachowuje więc strukturę gruzełkowatą (również na glebach zalanych, podmokłych i ciężkich poprawia się ich napowietrzenie).

Kwasy humusowe: właściwości a wysoka pojemność wodna gleb

Jeśli zmieniają się na korzyść stosunki powietrzne gleby to jednocześnie nie pozostaje to bez wpływu na jej pojemność wodną. Związki próchniczne mają wysoką pojemność wodną, co jest właściwością cenną głównie dla gleb piaszczystych. Mogą zatrzymać 3, a nawet 5-krotnie więcej wody niż same ważą i to w formie dostępnej dla roślin. Zmniejszają tym samym zagrożenie suszą. Użycie skoncentrowanego preparatu próchnicowego wprowadza do gleby olbrzymią ilość cząstek koloidalnych, co obniża ilość niekorzystnych przestworów ponad kapilarnych w glebie (to takie, w których roztwór glebowy podlega prawom grawitacji i spływa do wód gruntowych), a zwiększa się znaczenie przestworów mniejszych – kapilarnych (te zatrzymują roztwór glebowy w kapilarze, efektem tego jest zwiększenie pojemności wodnej warstwy uprawnej). Na glebach lekkich zwiększa się więc retencja wody (gleba dłużej utrzymuje wilgoć).

Poprzez zwiększenie zdolności koloidów do wiązania wody kwasy humusowe zapobiegają również pękaniu gleby, powierzchniowemu odpływowi wody i erozji gleby. Dzięki ciemnemu zabarwieniu gleby bogatej w próchnicę ta silniej pochłania promienie słoneczne i poprawiają się też jej właściwości termiczne, jest to ważne szczególnie wiosną, kiedy z powodu zbyt słabego nagrzania gleby korzeń nie pobiera w pełni składników pokarmowych.

Kwasy humusowe a minerały w glebie

Kwasy huminowe i fulwowe z minerałami ilastymi tworzą kompleksy organiczno-mineralne – kolejny bardzo ważny składnik próchnic, który bardzo poprawia sorpcję gleby. Mają wysoką zdolność sorpcyjną w stosunku do jonów metali np. Mg, Mn, Fe, Al, a także fosforu i uwalniają je w miarę zapotrzebowania roślin. Dzięki temu zawarte w nawozach składniki mineralne są zatrzymywane w strefie korzeniowej i zmniejsza się ich wypłukiwanie w głąb gleby, a więc ich bezpowrotne tracenie (przez co kwasy pośrednio działają ochronnie na środowisko naturalne).

Na glebach lekkich kwasy humusowe ograniczają wymywanie azotu i potasu (nawet o 50%), magnezu i wapnia, ale dzieje się tak również poprzez stymulowanie rozwoju włośników korzeniowych i lepsze pobierania nawozów. Mogą np. poprawić pobieranie fosforu nawet o 60%, także poprzez jednoczesną redukuję jego wiązania w glebie. Związki próchniczne i zawarte w nich kwasy humusowe wpływają bowiem na zdolności buforowe gleb, regulując i stabilizując odczyn gleby (zarówno zbyt kwaśny, jak i zbyt zasadowy). Stosowanie intensywnego nawożenia doglebowego na stanowiskach ubogich w kwasy humusowe jest więc mało efektywne.

Kwasy humusowe a mineralizacja gleby

Buforowość to zdolność gleby do przeciwstawiania się zmianom odczynu, mimo działania czynników zakwaszających i zależy ona głównie od obecności w glebie części ilastych, próchnicy i węglanu wapnia. Dzięki tej właściwości kwasy humusowe zapobiegają uwstecznianiu składników oraz umożliwiają przechodzenie ich w formy przyswajalne, przez co zwiększa się znacznie dostępność dla roślin wielu mikro- i makroskładników. Działając helatująco na jony metali ograniczają też ich wzajemne antagonizmy i również w ten sposób ułatwiają ich pobieranie przez system korzeniowy (jednocześnie ograniczają też mobilność metali ciężkich, zmniejszając ich pobieranie przez rośliny).
Próchnica jest też podstawowym źródłem azotu i fosforu, które w tej postaci są magazynowane w glebie, a po mineralizacji stają się dostępne dla roślin wyższych. Wiedząc o tych właściwościach kwasów humusowych można więc obniżyć dawki nawozów mineralnych, bez negatywnych skutków dla plonu.

Związki próchnicy są w stanie zmagazynować 4 do 12 razy więcej składników pokarmowych niż część mineralna gleby (odpowiadają za 20 -70% całkowitej pojemności sorpcyjnej gleby).

Kwasy humusowe dla roślin – pozytywny wpływ próchnicy glebowej

Kwasy humusowe zawarte w glebie wpływają na fizjologię drzew i krzewów owocowych poprzez oddziaływanie na biologiczne właściwości gleby. Kwasy humusowe wpływają na namnażanie się pożytecznych mikroorganizmów glebowych, stymulując bardzo ich wzrost. Makro- i mikroorganizmy glebowe czerpią z substancji organicznej niezbędną dla ich życia energię i mineralne składniki pokarmowe, dzięki czemu gleby zasobne w próchnicę odznaczają się zdecydowanie wyższą aktywnością biologiczną. Szybciej wtedy przebiega mineralizacja opadłych liści, skoszonej trawy czy każdej innej materii organicznej stanowiącej resztki pożniwne.

Kwasy humusowe: działanie na rośliny

Związki próchniczne i bogate życie biologiczne gleby bogatej w kwasy humusowe oddziaływają z kolei – w wieloraki sposób – na rośliny wyższe drzewa i krzewy. Mają istotny wpływ na procesy fizjologiczne roślin uprawianych w sadach i na plantacjach, stwierdzono w nich bowiem wiele tzw. substancji wzrostowych, takich jak witaminy, auksyny, niektóre inne kwasy organiczne oraz substancje o charakterze antybiotyków, które intensyfikują szereg ważnych procesów fizjologicznych roślin, takich jak gospodarka wodna, oddychanie i fotosynteza (między innymi poprzez uaktywnienie enzymów roślinnych).
Działają jako organiczne katalizatory wielu procesów biologicznych. I co wcześniej już opisano – korzenie roślin w glebie z dużą zawartością próchnicy mają przy tym optymalne warunki do wzrostu – oddychania, pobierania wody i łatwy dostęp do składników pokarmowych. Próchnica i zawarte w niej kwasy stymulując rozwój włośników korzeniowych, ułatwiają sprawniejsze pobieranie składników pokarmowych z gleby. A jeśli korzenie to i część nadziemna rozwija się znacznie lepiej.

Na stanowiskach wzbogaconych w kwasy humusowe stwierdza się więc zwiększenie produktywności (zwiększenie plonu o 10-20%), poprawę jakości i wartości biologicznej plonu. Lepsza jest też kondycja drzew i podwyższona odporność na stresy. Ponadto substancje próchniczne wprowadzone do gleby mogą przeciwdziałać występowaniu niektórych chorób, przy czym to fitosanitarne działanie jest spowodowane silnym mnożeniem się mikroorganizmów saprofitycznych, które są antagonistami fitopatogenów.
Znaczenie próchnicy glebowej i kwasów humusowych na ochronę środowiska

W aspekcie ochrony środowiska próchnica i zawarte w niej kwasy huminowe mają pośredni wpływ na wiązanie herbicydów (i innych środków ochrony roślin), ale także na przyspieszenie ich rozkładu poprzez dostarczenie mikroorganizmom związków energetycznych. Jest to niewątpliwie związane z właściwościami sorpcyjnymi kwasów humusowych. Nie mniej ważna jest też ich zdolność do tworzenia odpowiednich połączeń z pestycydami, a zwłaszcza herbicydami.

Analizując korzyści wynikające ze stosowania preparatów humusowych nie powinno budzić zdziwienia, że kwasy humusowe określane są jako „centrum biologiczne” lub „czarne złoto” ze względu na ich dobroczynne i wielokierunkowe oddziaływanie na glebę, a przez to jednocześnie na rośliny.