Dobrze czytacie.
Humus, rozumiany przez chemików jako bezpostaciowy składnik glebowej materii organicznej, złożony z “substancji humusowych” – huminów, kwasow humusowych i kwasów fulwowych – NIE ISTNIEJE W NATURZE.
Wg chemicznej definicji, humus, czyli glebowa materia organiczna która przeszła proces “humifikacji”, jest tematem rozmów, często przedstawiany jest jako panaceum na problemy w ogrodzie czy na polu. Stanowi też podstawę całkiem sporego “przemysłu humusowego” – mam na myśli różne ekstrakty, suplementy i inny produkty zawierające “substancje humusowe”.
O substancjach humusowych można też przeczytać w większości podręczników z zakresu wiedzy o glebie, ogrodnictwa, czy chemii rolnej i to od 200 lat!
Więc chyba humus musi istnieć i stanowić element gleby?
Nie. Nie musi.
Naukowcy zgłębiający zagadnienia gleby rozumianej jako system od dłuższego czasu kwestionują “humusowe” podejście do materii organicznej. Pierwsze zastrzeżenia co do poprawności tego podejścia pojawiły się już w 1888.
W 2015 w magazynie Nature Johannes Lehmann i Markus Kleber opublikowali artykuł “Sporna natura glebowej materii organicznej”. Artykuł ten stanowi spojrzenie na materię glebową wspartej na współczesnej, opartej na dowodach(evidence-based) nauce.
Skąd zatem wziął się ten humus i substancje humusowe?
Aby to zrozumieć, musimy cofnąć się do początków badania gleby i poznać sposób w jaki substancje organiczne są laboratoryjnie ekstrahowane z gleby.
Od czasów antycznych zarówno rolnicy jak i ludzie nauki rozumieli znaczenie materii organicznej w glebie. Dobra, ciemna, organiczna gleba była żyzna i jej bogactwo i produktywność były oczywiste.
Około 200 lat temu, aby lepiej poznać naturę tego niemineralnego składnika gleby, materiał badawczy potraktowali bardzo silnymi zasadami o pH 13.
W efekcie tej ekstrakcji otrzymali trwałe, albo bardzo trwałe, wielkocząsteczkowe koagulaty, charakteryzujących się wysoką lub bardzo wysoką masą cząsteczkową, kolorem od żółtego do czarnego.
Substancje te – kwasy huminowe i fulwowe okazały się niemal całkowicie odporne na działanie mikroorganizmów. Rozkład tych cząsteczek przez mikroorganizmy miałby trwać setki czy nawet tysiące lat. Przyczyną tego rozumowania było datowanie radiowęglowe, a efektem – częściowo błędne podejście do traktowania gleby jako carbon-sink.
Substancje te na stałe zadomowiły się w naukach glebowych. Proces analizy był powtarzalny, mógł być przeprowadzany dla różnych gleby i dawał wiarygodne wyniki. W zależności od gleby otrzymywaliśmy różny stosunek kwasów fulwowych do huminowych, a otrzymywane wyniki zgadzały się z innymi sposobami analizy gleby.
Został tylko jeden problem…
Substancje humusowe nie występują w naturze.
Mimo wszystkich lat badań, chemicy ani nie zdołali odkryć przypadku występowania tych substancji bezpośrednio w naturze (jedynie na drodze agresywnej ekstrakcji).
Ale co gorsza – nie byli również w stanie określić dokładnej struktury substancji humusowych.
Jak również – sposobu w jaki substancje te miałby powstawać w glebie. O ile znane są potencjalne drogi polimeryzacji fenoli powstałych po rozkładzie lignin, polisacharydów z rozkładu celulozy czy dalej białek pochodzenia roślinnego czy mikrobiologicznego… Ale procesy takie nie zostały jednak jednoznacznie zaobserwowane i potwierdzone w naturze.
Dlaczego badanie glebowej materii organicznej jest takie trudne?
Głównie ze względu na bardzo złożoną budowę żywego systemu glebowego. Złożoną i zmienną w czasie i przestrzeni.
W różnych glebach i w różnych momentach czasu występują różne organizmy i mikroorganizmy, pełnią one różne funkcje w procesie tworzenia glebowej substancji organicznej. Funkcje które zmieniają się w czasie, w zależności od warunków klimatycznych czy pogodowych, sposobu uprawy itp.
Niezwykle trudno jest przełożyć warunki i procesy przebiegające w glebie z jednego miejsca w miejsce o innej specyfice.
Skoro humus nie istnieje, to czym jest i jak powstaje Glebowa Materia Organiczna?
Zgodnie z aktualną wiedzą, opartą na pracy wielu specjalności, nie tylko chemików, glebowa materia organiczna to
– martwa część całej materii organicznej w glebie
– składa się z rozłożonych resztek roślinnych, martwych mikroorganizmów oraz produktów dalszego ich rozkładu oraz nowych cząsteczek powstających w glebie w wyniku syntezy z prostszych surowców.
Proces powstawania tej glebowej materii organicznej jest ciągły zarówno w zakresie złożoności cząsteczek których procesy dotyczą jak i czasu potrzebnego na rozkład czy syntezę danej cząstki.
Kluczową rolę w procesie powstawania glebowej materii organicznej pełnią organizmy – zarówno makro jak i mikroświata.
Mowa tu o bakteriach, grzybach, ale też zwierzętach wyższych. Przykładem mogą być dżdżownice, które w ramach swojego procesu trawiennego powodują mieszanie się mineralnych i organicznych składników gleby w skali i w sposób który nie może zajść w inny sposób.
The contentious nature of soil organic matter – Johannes Lehmann & Markus Kleber
Ale najważniejszym wnioskiem jest to iż większość materii organicznej w glebie występuje w postaci dość prostych cząsteczek, które są elementem ciągłego obiegu i wymiany pomiędzy biologiczną, żywą, a martwą częścią gleby.
Glebowa materia organiczna – resztki ligniny, fenole, polisacharydy z celulozy, białka, woski, żywice, ale też cały szereg innych substancji pokrywają, są wymieszane, połączone w agregaty razem z substancją mineralną gleby. I połączenie to jest specyficzne dla danego składu mineralnego gleby, udziału części koloidalnych. Dla sposobu uprawy, warunków wodnych i dziesiątki innych czynników.
Nie jest to natomiast mieszanka “substancji humusowych” – rozumianych jako ogromne stabilne polimery o rozmiarach nawet powyżej 10 000 U.
Wnioski i sugestie
Najważniejszą nauką jaką płynie z tego niekrótkiego tekstu jest to iż nie można na Glebową Materię Organiczną patrzeć w uproszczony sposób.
Nie należy też szukać prostych, magicznych rozwiązań, które w cudowny sposób rozwiążą problemy na polu.
Co więcej – ciągły i bardziej dynamiczny charakter glebowej materii organicznej każe nam podchodzić do zarządzania jej zasobem z większą uwagą i ostrożnością. Zakłócenie przepływu składników odżywczych i resztek pożniwnych w glebie może nieść dalekosiężne często negatywne skutki dla uprawy.
Więcej na temat metod oceny wielkości zasobu glebowej materii organicznej oraz jej bilansowania – w kolejnej części cyklu.
Dowiecie się tam również w jakim zakresie możemy wpływać na materię glebową na naszym polu, i które zabiegi są dla niej najkorzystniejsze i najbardziej szkodliwe
Poznacie również fizyczne ograniczenia i ujęcie finansowe tych działań.
Odnośnik do części 3 wkrótce.
Zastrzeżenie 1
Pomimo mojego krytycznego, a opartego na nauce stanowiska względem “substancji humusowych” artykuł ten nie kwestionuje skuteczności żadnego produktu istniejącego na rynku.
Zastrzeżenie 2
W SZCZEGÓLNOŚCI nie jest to artykuł skierowany w kierunku produktów które w nazwie stosują słowo humus, ale ich źródłem jest “praca” organizmów – mam tu na myśli np. wermikompost(biohumus) będący efektem działania dżdżownic kalifornijskich.
W tym przypadku mamy do czynienia produktem będącym odpowiednikiem naturalnej glebowej materii organicznej(bo tym de facto są te produkty).
Źródła:
- The contentious nature of soil organic matter – Johannes Lehmann & Markus Kleber
- THE SUPRAMOLECULAR STRUCTURE OF HUMIC SUBSTANCES: A NOVEL UNDERSTANDING OF HUMUS CHEMISTRY AND IMPLICATIONS IN SOIL SCIENCE. – Alessandro Piccolo
- Humus: dark side of life or intractable ’aether’? – Jean-François Ponge
- Concepts and Misconceptions of Humic Substances as the Stable Part of Soil Organic Matter: A Review – Jörg Gerke
- Advances in Understanding the Molecular Structure of Soil Organic Matter: Implications for Interactions in the Environment Markus Kleber, and Mark G. Johnson
