humusvielas.lv

   Kas ir Humus vielas?|What are Humus substances?

[lang_lv]ApliecinājumsLatvijas Universitāte Ģeogrāfijas un zemes zinātņu fakultāte

Preparāta aktīvā viela ir humusvielas – fizioloģiski aktīvu vielu maisījums, kas satur aminoskābes, ogļūdeņražus, augu barības vielas (slāpeklis, kālijs, fosfors) un mikroelementus (dzelzs, varš, cinks, mangāns, bors, molibdēns u.c.)

Humusvielu izmantošana sekmē sēklu dīgtspēju, stādu ieaugšanu un sakņu dzīšanu, kā arī palielina ražību un sekmē augu noturību pret dažādām sēnīšu saslimšanām un nelabvēlīgiem klimatiskajiem faktoriem (sausums, sals u.c.)

Produkts ir ražots no dabiskas un ekoloģiski tīras izejvielas – kūdras, kuras sastāvā ir liels skaits dažādu bioloģiski aktīvu vielu grupu – aminoskābes, ogļūdeņraži, fermenti, A un B vitamīni.

Humusvielas raksturo augsta īpašību dažādība, taču to nozīmīgākās īpašības, kuras svarīgas vidē noritošajos procesos ir:

  1. Izturība pret mikrobiālo iedarbību – HV ir ļoti izturīgas pret mikrobiālo degradāciju. Tādēļ HV vecums var sasniegt pat 15 000 un vairāk gadus.
  2. Spēja saistīties ar augsnes un ūdens minerālajiem komponentiem un organiskajiem savienojumiem. Ļoti svarīga šī HV īpašība ir pētījumos par augsnes un ūdens piesārņojumu un tā migrāciju.
  3. Spēja saistīties ar metālu joniem – humusvielās ir augsts tādu funkcionālo grupu saturs, kuras ir spējīgas veidot kompleksus savienojumus ar metālu joniem. Līdz ar to HV spēj ietekmēt metālu transportu un likteni vidē.

HV spējai veidot stabilus kompleksus ar augsnes vai ūdens neorganiskajiem un organiskajiem komponentiem ir būtiska loma vides piesārņojuma līmeņa veidošanā un migrācijā, kā arī piesārņojošo vielu transformācijas procesā.

 

Galvenokārt atzīmējamas šādas humusvielu funkcijas vidē:

  1. Akumulatīvā funkcija – visi galvenie dzīvo organismu barošanās elementi : 90-99% N, ievērojama daļa P un S, kā arī K, Ca, C, Mn, Fe un gandrīz visi mikroelementi uzkrājas galvenokārt saistīti ar HV;
  2. Transportējošā funkcija – humusvielas nosaka minerālo un organisko vielu ģeoķīmisko plūsmu veidošanos, īpaši ūdens vidē, veidojot noturīgus, bet salīdzinoši viegli šķīstošus HV savienojumus ar metālu joniem, hidroksīdiem, dažām organiskajām vielām un alumosilikātiem;
  3. Regulējošā funkcija – nosaka daudzus vidē noritošus procesus :
    – Augsnes, kūdras struktūras un fizisko īpašību veidošanos;
    – Reakciju līdzsvara uzturēšana jonu apmaiņas reakcijās, skābju-bāzu apmaiņu;
    – Dzīvo organismu minerālo komponentu barošanos (regulē minerālo komponentu šķīšanu ūdenī un pieejamību dzīvajiem organismiem);
    – Siltuma režīmu vidē un fotosintēzes intensitāti (iespaido spektrālās atstarošanās spējas, augsnes masas siltumietilpību un siltumvadāmību);
    – Vides ķīmiskā sastāva diferenciācijas procesus.
  4. Protektorā funkcija – HV darbojas kā “ģeoķīmiskā barjera”:
    – aizsargā augsni no sausuma un pārlieku liela mitruma;
    – pasargā augsni no erozijas un deflācijas;
    – saglabā augsnes fizikālās īpašības pie antropogēnām slodzēm;
    – mazina toksisko vielu negatīvo iedarbību un aiztur to migrāciju vidē u. c.
  5. Fizioloģiskā funkcija – izpaužas galvenokārt kā humusvielu tiešā fizioloģiskā iedarbība uz augiem un mikroorganismiem.
Tā kā humusvielu elementsastāvs ir pietiekami daudz pētīts, tad, izmantojot iegūto informāciju, var samērā precīzi raksturot HV. Humīnskābes (HS) un fulvoskābes (FS) elementsastāvu par 98-100% veido : C, H, O, N, S un P (neieskaitot pelnu saturu). Pie tam humīnskābes satur 50-60 % C, 30-35 % O, 4-6 % H, 2-4 % N, bet fulvoskābes raksturo mazāks C (40-50 %) un lielāks O (~40 %) saturs salīdzinot ar humīnskābēm (1. tab.).
1. tabula.
Humīnskābju un fulvoskābju elementsastāvs.
 

Humusvielas

C %

H %

N %

S %

O %

Pelni %

Humīnskābes

56,4

5,5

4,1

1,1

32,9

0,9

Fulvoskābes

49,5

4,5

0,8

0,3

44,9

2,4

Otrs nozīmīgs HV uzbūves un īpašību raksturlielums ir funkcionālo grupu sastāvs. Galvenās funkcionālās grupas ir parādītas 3. tabulā.
2. tabula.
Humīnskābju un fulvoskābju funkcionālo grupu vidējās vērtības (meq g-1).
 

Funkcionālās grupas

Humīnskābes

Fulvoskābes

Kopējais skābums

6,7

10,3

COOH

3,6

8,2

Fenolu OH

3,9

3,0

Spirtu OH

2,6

6,1

Karbonilgrupas (C = O)

2,9

2,7

Metoksigrupas (OCH3)

0,6

0,8

Galvenās HV pielietojumu nosakošās īpašības un praktiskās to izmantošanas iespējas
Humusvielu loma augsnes veidošanā un to izmantošana lauksaimniecībā
Humusvielas, kuru veidošanās avoti augsnē lielākoties ir dažādu augu un dzīvnieku organisko atlieku pārveidošanās mikroorganismu iedarbības un kondensācijas reakciju rezultātā, ir viena no svarīgākajām to veidojošajām sastāvdaļām. Blakus dažādiem fizioloģiskiem un fizikāliem efektiem, tās uzlabo augsnes struktūru, optimizē gaisa, ūdens un temperatūras režīmus, kā arī palielina un veido barības elementu krājumus, saistot dažādas organiskas un neorganiskas izcelsmes vielas un savienojumus. Piemēram, augsnes apstrādes procesā notiek intensīva tās aerācija, nodrošinot dažādu savienojumu oksidāciju un stimulējot augu un mikroorganismu attīstību, kas paaugstina jaunu HV veidošanās intensitāti. Tajā pašā laikā arī augsnē esošās HV aktīvi saista skābekli, palielinot ķīmiski saistītā skābekļa daudzumu augsnē.
HV veic arī svarīgas aizsargājošās funkcijas, saistot toksiskus smagos metālus, dažādus pesticīdus un tādas barības vielas, kas spēj radīt grūti šķīstošus savienojumus. Piemēram, fosfora – HV savienojumi pasargā fosfātus no nešķīstošu savienojumu veidošanās, bet augi tos vienkārši atbrīvo, humusvielām veidojot kompleksus ar dažādām organiskajām vielām, ko izdala to sakņu sistēmas.
Zemmolekulāru humusvielu svarīga loma ir to vieglā pieejamība mikroorganismiem, kā arī piedalīšanās augsnes minerālo komponentu mobilizācijā, no dažādiem grūti šķīstošiem savienojumiem atbrīvojot daudzus elementus. Tajā pat laikā tās pilda arī konservatīvu lomu, piešķirot augsnēm to ilglaicīgi noturīgas īpašības – humusa satura līmeni, katjonu apmaiņas kapacitāti, buferspēju utt.

Ņemot vērā HV nozīmīgumu augsnē, ir aktuāls jautājums par to izmantošanu lauksaimniecībā augšņu kvalitātes un īpašību uzlabošanai, ieguvums ir ievērojams – palielinās biogēno elementu noturība pret izskalošanos, tie tiek atbrīvoti pakāpeniski, paralēli pozitīvajam fizioloģiskajam faktoram, uzlabojas arī augsnes fizikālās un ķīmiskās īpašības.[/lang_lv]

[lang_en]

ATTESTATION
The University of Latvia Faculty of Geography and Earth Sciences

The active substance of the preparation are humus substances – a mixture of physiologically active substances containing amino acids, hydrocarbons, nutritional substances of plants (nitrogen, potassium, phosphorus) and microelements (iron, copper, zinc, manganese, boron, molybdenum, etc.)

The use of humus substances facilitates germination of seeds, ingrowth of plants and growing of roots, as well as increases productivity and facilitates resistance of plants against different fungous diseases and unfavourable climatic factors (drought, frost, etc.)

The product is manufactured from natural and ecologically clean raw material – peat in the content of which there is a great number of different groups of biologically active substances – amino acids, hydrocarbons, ferments, A and B vitamins.

Humus substances are characterized by high diversity of properties, however their most significant properties which are important in the processes taking place in the environment are as follows:

  1. Resistance against the microbial influence – HV are very resistant against the microbial degradation. Therefore the age of HV may reach even 15 000 and more years.
  2. The ability to connect with the mineral components and organic connections of the soil and water. This HV property is very important in the studies on the soil and water pollution and its migration.
  3. The ability to connect with the metal iones – humus substances have high content of such functional groups which are able to make complex connections with metal iones. Therefore, HV is able to influence transportation of metals and their destiny in environment.

The ability of HV to make stable complexes with the soil or water non-organic and organic components has a significant role in establishment and migration of the environmental polllution level, as well as in the transformation process of the polluting substances.

 

The following main environmental functions of humus substances should be specified:

  1. Accumulative function – all the main feeding elements of alive organisms: 90-99% N, considerable part of P and S, as well as K, Ca, C, Mn, Fe and almost all microelements which accumulate are mainly related to HV;
  2. Transportation function – humus substances determine establishment of the geochemical flows of mineral and organic substances, especially in the water environment by making stable but relatively easily soluble HV connections with metal iones, hydroxides, some organic substances and alumosilicates;
  3. Regulating function – determines a lot of processes taking place in the environment:
    – Establishment of soil, peat structure and physical properties;
    – Maintenance of the reaction balance in the ion exchange reactions, echcange of acids-bases;
    – Feeding of the mineral components of the alive organisms (regulates solution of the mineral components in water and accessibilitgy to the alive organisms);
    – The heat regime in the environment and intensity of photosynthesis (influences the capabilities of spectral reflection, thermal capacity and thermal conductivity of the soil mass);
    – Differentiation process of the chemical content of the environment.
  4. Protection function – HV acts as a “geochemical barrier”:
    – protects the soil from drought and extensive humidity;
    – protects the soil from erosion and deflation;
    – maintains the physical properties of the soil under anthropogennic loads;
    – decreases the negative influence of toxic substances and prevents their migration within the environment, etc.
  5. Physiological function – manifests itself mainly as direct physiological influence of humus substances to plants and microorganisms.

Since the content of elements of humus substances is investigated much enough by using the obtained informtion it is possible to relatively precisely characterize the content of elements of HV. The content of elements of humin acids (HA) and fulvic acids (FA) is made of C, H, O, N, S and P (excluding the content of ash) of 98-100%. Besides, humin acids contain 50-60 % C, 30-35 % O, 4-6 % H, 2-4 % N, while fulvic acids are characteristic of the lower content of C (40-50 %) and higher content of O (~40 %) in comparison with humin acids (1. tab.). ).

Table 1.
The content of elements of humin acids and fulvic acids
.
 

Humus substances

C %

H %

N %

S %

O %

Ashes%

Humin acids

56,4

5,5

4,1

1,1

32,9

0,9

Fulvic acids

49,5

4,5

0,8

0,3

44,9

2,4

The second significant characteristic of HV structure and properties is the content of functional groups. The main functional groups are shown in Table 3.
Table 2.
Average value of the functional groups of humin acids and fulvic acids (meq g-1
).
 

Functional groups

Humin acids

Fulvic acids

Total acidity

6,7

10,3

COOH

3,6

8,2

Phnol OH

3,9

3,0

Spirits OH

2,6

6,1

Carbonyl group (C = O)

2,9

2,7

Metoxi group (OCH3)

0,6

0,8

The main properties determining the use of HV and practical possibilities of their use
The role of humus substances in soil establishment and their use in agriculture

The humus substances development sources of which in the soil is mainly transformation of the organic remains of various species and animals as a result of the reactions of the influence of microorganisms and condensation reactions is one of the most important components. In addition to various physiological and physical effects they improve the soil structure, optimize air, water and temparature regimes, as well as increase and establish the reserves of food elements by connecting different substances and connections of organic and non-organic origin. For example, within the soil treatment process its intensive aeration takes place by ensuring oxidation of different connections and facilitating the development of plants and microorganisms which increases development intensity of new HV. At the same time, the HV located in the soil also actively attracts oxygen by increasing the amount of the chemically connected oxygen in the soil.

HV also performs important protecting functions by connecting toxic heavy metals, various pesticides and such nutritional substances which are able to create difficultly soluble compounds. For example, compounds of phosphorus – HV protect phosphates from development of insoluble compounds but plants simply release them by creating complexes for humus substances with various organic substances which are discharged by their root systems.

An important role of submolecular humus substances is their easy accessibility to microorganisms, as well as participation in the mobilization of mineral components of the soil by releasing a lot of elements from different difficultly soluble compounds. At the same time, they also play a conservative role by providing permanently stable properties for the soils – the level of the humus content, cation exchange capacity, buffering capacity, etc.

By taking into account the importance of HV regarding soil, an issue on their use in agriculture for improvement of the soil quality and properties is actual, the benefit is considerable – resistance of biogenic elements against leaching increases, they are released gradually in parallel with the positive physiological factor the physical and chemical properties of the soil also improve.[/lang_en]