Huminske kiseline Što su huminske kiseline i zašto se koriste u poljoprivrednoj proizvodnji?

Razvojem tehnologije proizvodnje organskih gnojiva na tržištu se pojavljuju novi proizvodi na bazi huminskih kiselina. No, prije početka priče o važnosti huminskih kiselina za poljoprivrednu proizvodnju, potrebno je reći nekoliko riječi o humus i važnosti humusa u tlu.

U tlu, osim mineralne frakcije, dio čvrste faze tla čini i organska tvar. Ukupna količina organske tvari u tlu se kreće u rasponu od 0,5-10%. Organska tvar se u tlu, u usporedbi sa mineralnom tvari, značajno brži i više transformira, a intenzivna agrotehnika u poljoprivrednoj proizvodnji, te procese značajno ubrzava. I dok je nekada u tlu, bio visoki postotak organske tvari, danas je količina organske tvari u tlu značajno niža. Pod nazivom „organska tvar“ u okviru različitih znanstvenih pristupa u proučavanju tla, razlikuju pojmovi koji nisu uvijek istovjetni. Generalno, organska tvar u tlu, može se podijeliti na živu i mrtvu organsku tvar. Mrtvu organsku tvar čine biljni i životinjski ostaci u tlu, koji su podložni fizikalnoj, kemijskoj i mikrobiološkoj razgradnji, te će u postupku razgradnje i tvorbe nastati humus.

Humusne tvari u širem smislu su produkti intenzivnog raspadanja ostataka, kao i resinteze i humifikacije. Nespecifične humusne tvari čine ukupno 10-15% od ukupne količine humusnih tvari, a sastoje se od bjelančevina, aminokiselina, ugljikohidrata, poliuronskih kiselina, aminosaharida, polifenola, vitamina, antibiotika, smola i lignina. Specifične humusne tvari su visokomolekulani kompleksni produkti humifikacije. Čine 85-95% humusnih tvari, a u kemiji humusa, često se samo one i smatraju humusom u užem smislu riječi. To su produkti nastali kondnezacijom i polimerizacijom, koloidnih su dimenzija i tamnih boja.

Za primjenu u poljoprivrednoj proizvodnji, huminske kiseline pokazale su dobar učinak u povećanju plodnosti tla, popravku vodozračnih odnosa u tlu i popravak kemijskih svojstava tla. Stoga se preporuča primjena huminskih kiselina u poljoprivrednoj proizvodnji.

Intenzivnom obradom tla ubrzava se razgradnja organske tvari i smanjuje količina humusa u tlu

Živu organsku tvar, čine svi predstavnici flore i faune, koji žive u tlu, te se često koristi stručni naziv „edafon“. Mrtvu organsku tvar čine biljni i životinjski ostaci u tlu, koji su podložni fizikalnoj, kemijskoj i mikrobiološkoj razgradnji, te će u postupku razgradnje i tvorbe nastati humus. Količina humusa u tlu ovisi o nekoliko faktora, a prema važnosti mogu se poredati u slijedeći niz; klima-vegetacija-topografija terena-matični supstrat. U dobro dreniranim tlima, količina humusa iznosi od 1-5%, dok će u tlima, koja imaju slabiju drenažu, količina humusa značajno rasti, a kod tresetnih tala i prirodnih tresetišta, količina humusa može iznositi do 80%.

Na osnovi količine humusa u tlu, svrstavamo i ocjenjujemo humoznost tla, te se prema Gračaninu (1977) vrši podjela tla, kako je navedeno u tablici 1.

Tablica 1. Ocjena humiznosti tla prema Gračaninu (1977)

Oznaka humoznosti tla
Količina humusa u tlu (%)
Vrlo slabo humozna tla
< 1,0 %
Slabo humozna tla
1,0-3,0 %
Humozna tla
3,0-5,0 %
Jako humozna tla
5,0-10,0 %
Vrlo jako humozna tla
> 10,0 %

Humusne tvari (Škorić, 1991)

Humusne tvari u širem smislu su produkti intenzivnog raspadanja ostataka, kao i resinteze i humifikacije s time da se razlikuju slijedeće grupe:

  • NESPECIFIČNE HUMUSNE TVARI
  • SPECIFIČNE HUMUSNE TVARI

Nespecifične humusne tvari čine ukupno 10-15% od ukupne količine humusnih tvari, a sastoje se od bjelančevina, aminokiselina, ugljikohidrata, poliuronskih kiselina, aminosaharida, polifenola, vitamina, antibiotika, smola i lignina.

Specifične humusne tvari su visokomolekulani kompleksni produkti humifikacije. Čine 85-95% humusnih tvari, a u kemiji humusa, često se samo one i smatraju humusom u užem smislu riječi. To su produkti nastali kondnezacijom i polimerizacijom, koloidnih su dimenzija i tamnih boja, a dijele se na tri najvažnije podgrupe:

  • HUMINSKE KISELINA
  • FULVO KISELINE
  • HUMINI

Huminske kiseline. Huminske kiseline su frakcija tvari koja se iz tla lako ekstrahira lužinom (kalijeva ili natrijeva lužina), a zatim se talože kiselinama. Tako izdvojena frakcija iz huminskih kiselina ne predstavlja neku točno definiranu kiselinu, nego je to kompleks spojeva sličnog kemijskog sastava. Sastoji se od ugljika (C) 50-62%, vodika (H) 2,8-6,0%, kisika (O) 31-40% i dušika (N) 2-6%, a sadržaj drugih elemenata, može biti od 1-10% ovisno o čistoći. Scheffer i Urlich (1960) i Vozbuckaja (1968), citirano prema Škoriću (1991), koji se uglavnom slažu u koncepciji, smatraju da su sastavni djelovi huminskih kiselina jezgre, mostovi, molekule, funkcionalne grupe i micele. Po Schefferu (1970) najmanja jedinica huminske kiseline ima masu 600-900, a za micelu (koja se dispergira alkoholom) navodi masu 1.000-3.000.

Od karakteristika cijele frakcije huminskih kiselina kao najvažnije ističemo da su one i njihove soli sa dvovalentnim i trovalentnim kationima teško topljive, nalaze se u tlu kao geli i ne ispiru se. Zato se zadržavaju u gornjem dijelu profila tla, imaju kao hidrofobni koloidi veliko, već spominjano povoljno djelovanje u tlu.

Huminske kiseline djeluju u tlu kao lijepak za formiranje stabilnih agregata, sorbiraju i drže vodu, adsorbiraju ione i izmjenjuju ih, rezerve su biogenih elemenata u tlu, sadrže stimulatore rasta i antibiotike.

Dakle, huminske kiseline su središnja grupa humusnih tvari koje utječu direktno na sva važna svojstva i dinamiku plodnosti tla.

Slika 1. Molekularna struktura huminske kiseline (Stevenson, 1982)

Fulvo kiseline. Ako se iz lužnatog ekstrakta djelovanjem kiseline istalože huminske kiseline, u otopini zaostaje žućkasta do crvenkasta frakcija koju nazivamo fulvokiseline. To je zapravo kompleks organskih tvari, topljivih u vodi, pa se među njima nalaze dijelom i nehuminske tvari (kao polisaharidi i većina organskih fosfornih spojeva i nekih drugih niskomolekulanih spojeva) koji se ne ubrajaju ili se ne mogu nazivati fulvokiseline. Elementarni kemijski sastav ove frakcije, u odnosu na prije opisane huminske kiseline, karakterizira manja količina ugljika (C), uži je odnos C i H, više kisika (O) i 7-10% pepela. I fulvokiseline se sastoje od jezgara koje su samo manje kondenzirane, i zato su svijetlije boje.

Scheffer i Schachtschabel (1970) označuju fulvokiseline kao niskomolekularne fenolove i kinoidne spojeve, dosta jake organske kiseline, čije su soli topive, a koje stvaraju i kompleksne spojeve. Posebno su značajni kompleksi sa Al i Fe, koji na taj način intenziviraju procese trošenja u tlu, ali i ubrzavaju migraciju ovih metala. Fulvokiseline sadrže dušik (N), koji pri hidrolizi prelazi u otopinu, a hidroliza sadrži i aminokiseline koje su sličnog sastava kao i one iz huminskih kiselina.

Humini. Humini su specifične huminske tvari, koje su netopive, odnosno ne ekstrahiraju se u hladnoj lužini. Ako se prethodno tretiraju s jakim mineralnim kiselinama, ruše se veze sa silikatima. Općenito, grupi humina pripadaju i ugljikove materije (bituminozne) kao rezultat karbonizacije organskih ostataka. Humini su dosta inertni za procese u tlu, kao i za svojstva koja bi imala neko veće značenje za tlo.

Tablica 2. Osnovne karakteristike huminskih kiselina, fulvokiselina i humina (Škorić, 1991)

ParametarHUMINSKE KISELINE  FULVOKISELINEHUMINI
Himatomelanska kiselinaSmeđa huminska kiselinaSiva huminska kiselina
BojaSmeđaTamnosmeđaTamnosivaŽuto do smeđaCrna
Topljivost u otopini:
VodeNetopljiveNetopljiveNetopljiveTopljiveNetopljive
AlkoholaTopljiveNetopljiveNetopljiveTopljiveNetopljive
NaOH/KOHTopljiveTopljiveTopljiveTopljiveNetopljive
% ugljika (C)58-62%50-60%58-62%43-52%Nepoznato
Molekularna masa:5.000-1.000.0002.000-9.000Nepoznato

Preparati na bazi huminskih kiselina za upotrebu u poljoprivredi

Na tržištu postoji veći broj preparata na bazi huminskih kiselina. Uglavnom se radi o tekućim prepatima u kojima se nalaze različiti postoci huminskih i fulvokiselina. Mikrogranulirani preparati na bazi huminskih kiselina, dosta su rijetki na tržištu, jer zbog veće koncentracije huminskih kiselina, imaju značajno veću cijenu. Većina preparata na tržištu dobiveno je ekstrakcijom američkog leonardita (najveća nalazišta nalaze se u pokrajni North Dakota u SAD) uz djelovanje kalijeve ili natrijeve lužine.

Slika 2. Humistar. Tekuće gnojivo na bazi huminskih kiselina dobivenih ekstrakcijom iz američkog leonardita. Proizvođač Tradecorp Sl., Španjolska

Preparati koji su dobiveni ekstrakcijom uz pomoć kalijeve lužine (KOH) bolje su kvalitete, jer nema zaostataka štetnog natrija (Na) kod jeftinije ekstrakcije sa natrijevom lužinom (NaOH).

Tablica 3. Sastav gnojiva Humistar (tekuće gnojivo na bazi huminskih i fulvo kiselina), proizvođač Tradecorp Sl., Španjolska

Parametar
Količina (%)
Huminske kiseline
<13,2 %
Fulvokiseline
3,3 %
Kalij (kao K2O)
5,5 %
pH vrijednost
13,0
Specifična masa
> 1,1 kg/lit.

Osim ektrakcije iz američkog leonardita, preparati na bazi huminskih i fulvokiselina mogu se dobiti iz ekstrakcije različitih humificiranih  organskih materijala.

Najčešće se koriste organski ostaci biljnog porijekla, poput melase iz proizvodnje šećera (organski ostaci iz obrade sirove za proizvodnju šećera) ili iz ostalih organskih materijala koji su bili podvrgnuti procesima kontrolirane humifikacije. Preparati dobiveni ekstrakcijom iz humificiranih organskih materijala uglavnom sadrže visoke količine fulvo kiselina, a vrlo malu količinu huminskih kiseline. Kako su značajno niže cijene, u odnosu na preparate koji su dobiveni ekstrakcijom iz leonardita, vrlo se često mogu naći na tržištu, kao jeftinija varijanta gnojiva.

Kako se preparati na bazi huminskih i fulvo kiselina dobivaju ekstrakcijom iz organskog materijala, vrlo je važna čistoća izvorne sirovine na količinu teških (toksičnih) metala. Tako se preporuča uvijek imati na uvid analizu na količinu teških metala (živa, krom, bakar, nikal, olovo, kadmij) kod odabira preparata na bazi huminskih/fulvo kiselina.

Slika 3. Idai Fertireg. Tekuće organsko gnojivo na bazi fulvokiselina dobiveno ekstrakcijom iz humificiranog organskog materijala (melase), sa visokom količinom huminskih ekstrakta (35%). Proizvođač Idai Nature, Španjolska

 

Prosječna doza primjene tekućih huminskih kiselina iznosi ukupno 50-70 lit/ha, razdijeljno u manje tretmane sa prosječnom dozom od 5-20 lit/ha. U pojedinim ekstremnim uvjetima (visoka količina soli u tlu, stres, zaostatak u rastu kulture) doze za pojedinačnu primjenu huminskih kiselina dosežu i 20-40 lit/ha.

Iako postoji nekoliko znanstvenih podataka o učinkovitosti huminskih kiseline preko lista, puno je više provjerenih podataka o pozitivnom učinku kod primjene u tlo. Budući da su to tekući preparati, mogu se primjenjivati direktno zalijevanjem ili kroz sustav fertirigacije.

Važnost huminskih kiselna u poljoprivrednoj proizvodnji

Huminske kiseline su proizvodi koji imaju višestruku važnost za primjenu u poljoprivrednoj proizvodnji, od kojih navodimo:

  • Povećavaju kapacitet adsorpcije hraniva u tlu
  • Neutraliziraju nagle promjene pH vrijednost tla, je imaju sposobnost puferiranja viška/manjka slobodnih vodikovih iona u vodenoj otopini tla
  • Poboljšavaju usvajanje hraniva iz tla u nepovoljnim uvjetima (niska temperatura tla, nedostatak vode u tlu, višak soli u tlu) (Duan i sur., 2003)
  • Imaju sposobnost helatizacije za kationima (Fe, Mn, Zn) u alkalnim tlima i poboljšavaju usvajanje u karbonatnim/alkalnim tlima (Szilàgyi, 1971)
  • Zadržavaju anorganska vodotopiva gnojiva u zoni korijena i smanjuju ispiranje mineralnih oblika hraniva iz tla
  • Potiču pretvorbu netopivih oblika hraniva (fosfor, mikroelementi) u topive, biljci, pristupačne oblike
  • Služe kao hrana svim mikroorganizmima u tlu, te poboljšavaju mikrobiološku aktivnost tla (povećanje produkcije CO2 u tlu)
  • Imaju sposobnost vezivanja toksičnih elemenata (teških metala poput olova, kadmija, žive i dr.) u tlu
  • Potiču rast i razvoj korijena biljaka (Varanini i Pinton, 1995)

Kada i kako primjenivati huminske kiseline u poljoprivrednoj proizvodnji

Huminske kiseline kao tekući preparati mogu se koristiti za zalijevanje biljaka (presadnica), potapanje kontejnera sa presadnicama ili kroz sustav fertirigacije (samostalno ili u kombinaciji sa vodotopivim gnojivima). Isto tako, mogu se prskanjem aplicirati direktno na korijen sadnica drvenastih kultura (voćke, vinova loza) prije sadnje u tlo.

Mikrogranulirane i praškaste huminske kiseline mogu se primjeniti direktno u tlo, pojedinačno za svako stablo ili kod pripreme substrata za sadnju ili presađivanje.

Slika 3. Utjecaj primjene gnojiva Humistar na rast korijena presadnice krastavca

U praksi su dobar učinak pokazale primjene huminskih kiselina, neposredno nakon presađivanja presadnica povrća (rajčica, krastavac, paprika) u kombinaciji sa primjenom vodotopivih gnojiva ili mikroelemenata (Adani i sur., 1998)

Literatura

  1. Adani F., Genevini P., Zaccheo P, Zocchi G. (1998) The effect of commercial humic acid on tomato plant growth and mineral nutrition, Journal of Plant Nutrition, 21(3)561-575
  2. Duan J., Wilson F., Graham N., Hwa Tay J. (2003) Adsorption of humic acid by powerd activated carbon in saline water condition, Desalination 151 (1)53-66
  3. Gračanin M. i Ilijanić Lj. (1977) Uvod u ekologiju bilja, Školska knjiga, Zagreb
  4. Scheffer F. I Schachtschabel P. (1970) Lerbuch der Bodenkunde, F. Enke Verlag, Stuttgart
  5. Stevenson F.J. (1982) Humus chemistry. Genesis, Compositon, Reactions. J. Wiley, New York
  6. Szilàgyi, (1971)Reduction of Fe3+ ion by humic acid preparations. Soil Sci., 111(4): 233–235
  7. Škorić A. (1991) Sastav i svojstva tla, Fakultet poljoprivrednih znanosti, Zagreb
  8. Varanini, i Pinton, R. (1995)Humic substances and plant nutrition. Prog. Bot., 56: 97–117
Autor članka: 
dr.sc. David Gluhić, dipl.ing.agronomije
Autor velikog broja članaka na temu gnojidbe poljoprivrednih kultura. Zaljubljenik u poljoprivrednu proizvodnju još od malih nogu. Nepresušni izvor savjeta kako pravilnom gnojidbom ostvariti veći i bolji prinos.