اسید هیومیك در سال 1948 توسط دانشمند آمریكایی به نام آقای دکتر لئوناردیت از ماده ارگانیك و طبیعی لئوناردیت استخراج و کشف شد . این ماده در صنــایع مختلف از جمله صنعت کشــاورزی ، صنعت نفت و پتروشــیمی و صنعت کاشی و سرامیك کاربردهای اساسی و گاها کلیدی را ایفا مینماید . اسید هیومیك دارای زنجیر بلند و طولانی کربن میباشد و زنجیرهای کوتاه کربن که همیشه همراه با اسید هیومیك میباشد، به نام اسید فولویك مطرح می باشد . اسید هیومیك یك اسید ضعیف آلی با قابلیت های بسیار زیاد است که کمك فراوانی به جذب عناصر به گیاه کرده ، از آبشویی و از دست رفتن آنها جلوگیری می کند . هنگامی که اســـید هیومیك به خاك رس اضافه می شود باعث شكستن سله می شود و اجازه می دهد تا نفوذ آب افزایش یافته و رشد و نمو ریشه بهتر شود . هنگامی که به خاك شنی اضافه می شود ، اسید هیومیك مواد آلی ضروری لازم برای حفظ آب را اضافه می کند . بنابراین رشد ریشه را بهبود بخشیده و توانایی خاك های شنی را برای حفظ و شسته نشدن مواد حیاتی گیاه می افزاید . مواد هیومیك ، موادی پیچیده ، مخلوط و با وزن مولكولی بالایی هستند که توسط واکنش های شیمیایی و بیوشیمیایی در طی فساد و دگرگونی بقایای گیاهی و میكروبی تشكیل شده اند در واقع مواد هیومیكی محصــول نهایی تجزیه هر ماده آلی در شرایط ویژه و توسط میكرو ارگانیسم های خاص در مدت زمان حدودا یك میلیون سال ، می باشند . از آنجا که این ماده PH اسیدی ضعیف دارد و مشتق از هوموس می باشد به نام هیومیك اسید هم شناخته میشود. اما حقیقتاً هیچ شباهتی به اسیدهای شناخته شده چه معدنی و چه آلی ندارد .
اگر یكصد کیلوگرم بافت گیاهی مثلا برگ خشك را در زیر لایه نازکی از خاك قرار دهید و گرما ، رطوبت و اکسیژن کافی برای آن تامین کنید ظرف مدت چند ماه که در بهترین شرایط کمتر از یك فصل نیست ، پس مانده های گیاهی به 15 کیلوگرم کمپوست تبدیل می شوند . کمپوست در واقع ماده ارگانیك نیمه تجزیه شده است و با چشم غیر مسلح می توان بافتهای گیاهی را در آن تشخیص داد . چنانچه روند تجزیه ادامه یابد میكروارگانیسمهای تجزیه کننده موجود در خاك که عمدتا از قارچهای میكروسكوپی تشکیل شده اند ماده نرم قهوه ای رنگی به جای می گذارند که به آن هوموس گفته می شود . اگر باز شرایط مناسب برای فعالیت میكرو ارگانیسم ها یعنی گرما ، رطوبت ، اکسیژن و مواد معدنی مناسب فراهم باشد ، از 3 کیلوگرم هوموس در دوره ای که ممكن است به دهها و یا صدها سال نیز برسد ، سرانجام چیزی حدود 1کیلوگرم ماده سیاه رنگ مایل به قهوه ای به نام هیومیك اسید تشكیل خواهد شد . درهمه خاکهای کشاورزی ، هیومیك اسید بطور طبیعی وجود دارد و در واقع بخش زیادی ازمواد ارگانیك خاك را تشكیل می دهد . میزان ایده ال مواد ارگانیك در خاکهای کشاورزی بین 4 تا 6 درصد است . درخاکهای کشاورزی اروپا این میزان بین 2 تا 4 درصد و در بعضی از نقاط اروپای شرقی نظیر اوکراین به 6 درصد می رسد . در مقابل در ایران به جز نوار ساحلی شمال ، میزان ماده ارگانیك خاك در اکثر نقاط کشور زیر 1 درصد و در بسیاری نقاط حتی زیر 1 / 0 درصد است . مواد هیومیك از ترکیبات بسیار مهم خاك است که خصوصیات فیزیكی و شیمیایی و حاصلخیزی خاك را تحت تأثیر قرار می دهد و همچنین اثرات مستقیم بر روی گیاهان و محصولات کشاورزی دارد . برخی مطالعات نشان داده اند که مواد هیومیك حاوی اکسین یا مواد شبه اکسین می باشند . مواد هیومیك متابولیسم ثانویه گیاه را با افزایش جذب CO2 ، سنتز ATP و تأثیر بر فتوســنتز راه اندازی می کنند . اسید هومیك می تواند بطور مسـتقیم اثرات مثبتی بر رشد گیاه بگذارد . رشد قسمت هوایی و ریشــه گیاه توسط اسید هومیك تحریك می شود ولی اثر آن بر روی ریشه برجسته تر است ، حجم ریشه را افزایش داده و باعث اثربخشی سیســتم ریشــه شده که احتمالاٌ دلیل افزایش محصول می باشد.
جایگاه هیومیک اسید در دنیا
امروزه استفاده از کودهای شیمیایی به دلیل آثار مخرب و زیانبار آنها بر روی محیط زیست در حال منسوخ شدن است به همین دلیل هیومیک اسید در سراسر جهان مورد توجه خاص قرار گرفته است و در صنعت و کشاورزی کاربردهای متنوع و وسیعی دارد و بر مصرف سالیانه آنها به طور متوسط %25 اضافه می شود.
در کشورهای غربی با وجودیکه میزان ماده آلی در خاک نسبتاً بالاست باز استقبال از این مواد بسیار گسترده و روز افزون است آنها به دلایل زیر علاقمند به استفاده از هیومیک‌ها هستند.
1- سازگاری با محیط زیست و فقدان نگرانی از آلوده شدن آب‌های سطحی و زیرزمینی یعنی خطری برای گیاه و یا محیط زیست ندارد.
2- صرفه‌جویی در حدود 25 تا 70 درصد استفاده از کودهای شیمیایی فسفاته و ازته و کاهش هزینه‌ها.
3- قابلیت استفاده درکشت‌های ارگانیک (هیدروپنیک) 4- افزایش مقاومت نسبت به بیماریها در نتیجه کاهش مصرف سموم و استفاده از علف کشهای بسیار گران را منسوخ می کند
5-افزایش تولید محصولات کشاورزی به مقدار 30 تا 50 درصد
6- احیای توازن در خاکهایی که قبلاً بطور نامناسب کوددهی شده‌اند و از سمیّت کودها و عناصر اضافی موجود در خاک می‌کاهد.
7- ایجاد مقاومت در برابر تنش های محیطی مانند سرما، خشکی، شوری
8- دوام آن زیاد است و تا چند سال اثر آن در خاک باقی می ماند.
کاربرد و مكانیسم اثر اسید هومیك:
اثرات بیولوژیكی بر خاك : اسیدهای هیومیك اثرات مثبت بسیاری بر میكروبیولوژی خاك دارند . محققین این اثرات را مرتبط با قابلیت تشــكیل کمپلكس با آهن یا طبیعت کلوئیدی و یا قابلیت کاتالیســتی اســید هیومیك می دانند .
- به علت وجود منابع فراوان فسفات و کربن ، اسید هیومیك باعث افزایش جمعیت میكروارگانیسمهای خاك میگردد . باکتریهای مفید به عنوان کاتالیستهای ارگانیك ، آنزیمهای متحرك افزایش می یابند .
اثرات فیزیكی و شیمیایی بر خاك :
- اسـید هیومیك سبب ترد شدن خاك ، تســهیل نفوذ آب در خاك ، اصلاح و بهبود ساختـــار خاکدانه ها ، افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی خاك ( CEC ) می گردد . تشكیل سازه ای سخت و نفوذ ناپذیر در زمین های خاك رس در اثنای خشك شدن ، مشكل جدی در تغذیه و رشد گیاهان می باشد . در زمین های با درصد بالای نمك و املاح ویا خاك رس ،کلوخهای سخت با مرور زمان به هم می چسبند و تكه های کلوخ نفوذ ناپذیر تشكیل می دهند . اسید هیومیك با تشكیل یك لایه فیلم ، در اطراف هر تكه کلوخ ، آنها را از هم جدا نگه میدارد . همچنین املاح و نمك ها و شوری را تجزیه کرده و از سطوح کلوخها جدا میكند . در نتیجه کلوخها که اکنون بار الكتریكی منفی دارند ، از هم دور میشوند که به تردی و نفوذپذیری خاك می انجامد . گروه های کربوکسیلیك ( COOH) موجود در اسیدهای هیومیك ، با کلوخهای با بار الكتریكی مثبت ، به هم می پیوندند . بنابر این کاتیونهای مثبت ( املاح ) تجزیه شده و از سطح کلوخها جدا می شوند .
- اسـیدهای هیومیك سرعت تبخیر آب موجود در خاك را بسـیار کاهش می دهند که در زمینهای شنی و با درصد رس پایین ، بسیار مهم و حیاتی است . به این دلیل که مولكول آب ، مولكولی دو قطبی با بار الكتریكی خنثی می باشد ، مولكول حاوی اکسیژن به سستی به یك یون متصل است . بخشی از مولكول آب که بار منفی دارد، ( هیدروژن ) به تدریج خنثی می شود . بنابراین قطب مثبت یك مولكول آب و قطب منفی مولكول دیگر، همدیگر را جذب می کنند و این وضع تا زمانیكه قدرت جذب مولكول های آب تمام شود ادامه می یابد . از سوی دیگر اسیدهای هیومیك بسته به شرایط اقلیمی ، رنگ خاك را تیره تر می نمایند . بنابر این مشخصات دمایی خاك نیز تغییر می کند . به دلیل ساختار کلوئیدی اسیدهای هیومیك ، خاصیت چسبناکی آنها زیاد است . بنابراین تعداد زیادی از محققین بر این باورند که قابلیت جذب و نگهداری آب در زمینهای خشك و بایر ، پس از مصرف اسید هیومیك ، به علت افزودن مواد آلی به خاکهایی با کمبود مواد آلی افزایش چشمگیری می یابد.
- اسید هیومیک به ویژه در تواناییش برای کلات کردن ریزمغذیها جهت افزایش دسترسی عناصر زیستی توسط گیاه اهمیت دارد. برای مثال اگر یک مولکول آلومینیوم به فسفر باند شده باشد، اسید هیومیک آنها را جدا کرده و فسفر را در دسترس گیاه قرار میدهد.
تاثیرات بر ساختار گیاهی :
- در مورد واکنشهای هورمون Auxin با اسید هیومیك ، مقالات زیادی وجود دارد . (هورمون گیاهی که عملیاتی مانند تقسـیم و تكثیر سلولی را انجام می دهد .) اسیدهای هیومیك ظرفیت جوانه زنی و مقدار ویتامین موجود در گیاهان را افزایش می دهند . تاثیر اسید هیومیك بر جوانه گیاهان همانند تاثیر آن بر ریشه است . اسید هیومیک اثرات شبه هورمونی دارد. اسیدهای هیومیك حامل آب و مواد مغذی از منافذ تخم گیاه به آن نفوذ می کنند و تخم را ترغیب به جوانه زنی می کنند . مكانیزم انتقال در بذر مشابه مكانیزم اسید ایندول بوتیریك است .
- اسیدهای هیومیك علاوه بر بذر گیاه ، ریشه و سـاقه گیاه را نیز تحریك می کنند .
- کودهای حاوی اسید هیومیك در تعادل تغذیه ای بافت ، انتقال مواد مغذی به ارگانهای گیاه ، تحول و رشد ریشــه ، ساقه ، بازده و کیفیت محصول نهایی نقش مهمی دارند . بخصوص این نوع کودها در زمینهایی که فقر ماده ارگانیك دارند موثرترند .
- گیاهانی که از کود اسید هیومیك استفاده کرده اند از جنبه رشد حجم ریشه در خاکهای شنی تفاوت بیشتری با گیاهانی دارند که در پروسه رشد آنها از اسید هیومیك استفاده نشده است .
- افزایش قدرت ریشه، بهبود جذب مواد غذایی، افزایش سنتز کلروفیل، بهبود جوانه زنی بذر، حفظ سلامت گیاه و افزایش محصول، سالم و بیخطر بودن برای حیوانات، گیاهان و انسان، تحریک کننده هورمونها و آنزیمهای گیاهی، متوقف کننده بیماریها، استرس گرمایی و صدمات سرما و افزایش فعالیت آنتی اکسیدانتی. امروزه اسید هیومیک به رسمیت شناخته شده و افزایش استفاده از آن به دلیل اثرات سودمند آن در رشد و کشت محصولات سبزی و غیر سبزی، مرکبات، چمن، گلها و به ویژه در خاکهایی با کمبود مواد آلی میباشد.
منابع:
- امامی (1375)روشهای تجزیه گیاه. جلد اول.انتشارات سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی. وزارت کشاورزی.
- Aiken GR, McKnight DM, Wershaw RL and Mccarthy P (1985) Humic substances in soil, sediment and water. Wiley-Inter science, New York, U.S.A.
- Nardi S, Pizzeghello D, Muscolo A and Vianello A (2002) Physiological effects of humic substances on higher plants. Soil Biology Biochemistry. 34: 1527-1536.