هیومیک اسید

مواد آلی موجود در خاک در مراحل انتهایی تجزیه، هوموس نامیده می شوند. فرآیند تجزیه هوموس توسط باکتری‌ها، قارچ ها، پروتوزوآ و فعالیت حشرات صورت می گیرد. این فرآیند پوسیدگی در سطح مولکولی شامل شکسته شدن کربوهیدرات های بلند زنجیره نظیر نشاسته و سلولز می باشد. ترکیبات حاصل از تجزیه شامل پنتوزها، هگزوزها و ترکیبات آروماتیک حلقوی با سرعت بیشتری مورد مصرف ارگانیسم‌های خاک قرار گرفته و در این مرحله مقادیر قابل توجهی دی اکسید کربن و آب از طریق چرخه کربن آزاد می شود. ترکیبات دیگری که حاصل از تجزیه لیگنین، واکس‌ها، رزین، تانن‌ها و کونین‌ها هستند که با سرعت کمتری به ترکیبات ساده‌تر تجزیه می‌شوند. با گذشت زمانی طولانی، در اثر فرآیندهای بیوشیمی و تکتونیکی، همه مواد مورد مصرف ارگانیسم‌ها تجزیه شده و آنچه باقی می‌ماند، هوموس نامیده می شود. هوموس حاوی ترکیبات پیچیده، پایدار و مقاوم به تجزیه است و جزء حیاتی اکوسیستم خاک محسوب می گردد. هوموس شامل سه جزء هیومین، هیومیک اسید و فولویک اسید است.

هیومیک اسید که در زمره‌ی کودهای آلی و ارگانیک قرار می گیرد، یک ماده متخلخل و تیر‌ه رنگ است. هیومیک اسید به اشکال مختلف پرک، مایع، پودر و گرانول تولید می شود. هیومیک اسید یک کلات کننده مناسب جهت افزایش جذب مواد معدنی مورد نیاز گیاه است.

تصویر 1: قدرت کلات کنندگی هیومیک اسید

هیومیک حاوی 57-51 درصد کربن آلی، 6-4 درصد نیتروژن و 1-2/0 فسفر محلول است. ساختار پایه اسید هیومیک را ترکیبات فنولیک و کربوکسیلیک تشکیل می‌دهند. هیومیک اسید دارای مولکول هایی با زنجیره طویل و وزن مولکولی بالا (در حدود 300000 دالتون) است که در محیط قلیایی محلول است و جزئی از بستر خاک‌های خشکی، رودخانه و اقیانوس می باشد. بهترین منبع اسید هیومیک ، لایه‌های رسوبی از زغال سنگ قهوه ای نرم است که به عنوان لئوناردیت از آن نام برده شده و از نظر درجه اکسیداسیون بالای آن از زغالسنگ قهوه ای نرمال متمایز است. در مقایسه با سایر محصولات ارگانیک لئوناردیت، بسیار غنی از اسید هیومیک است.

تصویر 2: طرح شماتیک استخراج هیومیک اسید از لئوناردیت

  اهمیت هیومیک اسید در صنعت کشاورزی

1- ریشه زایی

اسید هیومیک تشکیل ریشه‌های جانبی را تقویت کرده، طول و قطر ریشه را افزایش داده و معماری کلی سیستم ریشه را بهبود می‌بخشد. اسید هیومیک از یکسو به دلیل کلات‌کنندگی عناصر معدنی نظیر پتاسیم، منیزیوم، روی، آهن، مس و کلسیم و از سوی دیگر با ایجاد کمپلکس‌های پایدار و محلول نیتروژن و فسفر، به ریشه‌زایی، افزایش راندمان ریشه و آغاز ریشه‌زایی جانبی کمک شایانی می‌نماید. اسید هیومیک با حفظ رطوبت، خطر تنش خشکی را کاهش داده و با ایجاد مقاومت نسبت به تنش خشکی، متعاقباً رشد ریشه های سالم تسریع را می‌نماید.

تصویر 3: تفاوت ریشه زایی در نمونه کنترل لگوم (تصویر سمت چپ) و تیمار شده با اسید هیومیک (تصویر سمت راست)

به عبارت دیگر هیومیک اسید مواد مغذی کاتیونی کلات شده را به غشای پلاسمایی ریشه منتقل می‌کند. انتهای هیدروفیلیک کمپلکس هیومیک اسید با جذب کاتیون‌ها ظرفیت تبادل کاتیونی خاک را نیز افزایش می‌دهد. هیومیک اسید به دو جزء تقسیم می‌شود. بخش کوچکتر با وزن مولکولی پایین (کمتر از 30000 دالتون) به دلیل داشتن گروه‌های فنولیک و آروماتیک قادر به جذب کاتیون‌ها و کلات‌کنندگی با قدرت بیشتری نسبت به جزء سنگین با وزن مولکولی بالا (بیش از 30000 دالتون) است. به همین دلیل بخش سبک‌تر هیومیک در ریشه‌زایی موثرتر واقع می‌شود. اثر تشدیدکننده هیومیک اسید بر فعالیت مایکوریزا و مخمر نیز به اثبات رسیده است. قابل ذکر است که ریشه‌های حاصل از تقویت با هیومیک اسید به بیماری‌ها و آفات مقاوم‌تر هستند.

تصویر 4: ساختار دو بعدی و میکروسکوپیک مولکول هیومیک اسید 

2- عملکرد آنتی اکسیدانی

مولکول هیومیک اسید توانایی جذب رادیکال های آزاد آنیون سوپراکسید و هیدروکسیل را دارا است. واکنش پذیری این ترکیب به حضور گروه های فنولی و کینوئیدی نسبت داده شده است که بسته به میزان فعالیت سیستم ردوکس می توانند به عنوان دهنده یا گیرنده الکترون رفتار کنند. بنابراین، هر ماکرومولکول هیومیک حاوی چندین سایت آنتی اکسیدانی است که آن را از نظر زیست محیطی و زیست پزشکی بسیار متفاوت می کند. هیومیک اسید به عنوان یک ماده آلی باعث تحریک سیستم‌های آنتی‌اکسیدانی نظیر گالیک اسید، پلی‌فنول‌ها، کاتالاز، سوپراکسید دیسموتاز، آسکوربات پراکسیداز و گلوتاتیون S ترانسفراز و همچنین افزایش محتوای آنزیمی در گیاه می‌شود .به علاوه اسید هیومیک به علت داشتن خواص سیتوکینیتیک موجب تاخیر در تجزیه کلروفیل و آنزیم‌ها شده و در نتیجه فرآیند پیری را به تاخیر می‌اندازد. تولید ایندول استیک اسید و سیتوکنین‌ها با اسید آمینه تریپتوفان و آدنین ترشح شده از ریشه، هیدرولیز اتیلن و تولید پیش‌سازهای هورمونی در اثر واکنش‌های حاصل از تنفس نیتراتی با اسید اسکوربیک از ساز و کارهای هیومیک اسید است. از سوی دیگر ترکیبات آروماتیک حاصل از متابولیسم کربوهیدراتها سبب تسریع جوانه‌زنی می‌گردد. هیومیک اسید موجب تسریع تولید سوپراکسیداز و کاتالاز به عنوان یک عامل حفاظتی در برابر تنش خشکی و کمبود آب می گردد. افزایش میزان کلروفیل، آنتوسیانین ها، فلاونوئیدها، پلی‌فنل و آسکوربیک اسید در محصول پس از استفاده هیومیک اسید در محصولاتی نظیر گوجه فرنگی، تربچه و ... به اثبات رسیده است. با افزایش عملکرد آنتی اکسیدان ها، سیستم دفاعی گیاه نیز بهبود قابل توجهی داشته است.

3-افزایش ظرفیت نگهداری آب در خاک

از آنجا که هیومیک اسید بافت نرم و متخلخل به خاک می دهد، آب به مدت طولانی تری در ساختار خاک باقی می ماند. از سوی دیگر با افزایش توانایی گیاه در جذب و مواد معدنی محلول به عنوان یک کلات کننده تاثیر بسزایی در رفع تنش خشکی برجا می گذارد. اسید هیومیک فشردگی و ایجاد کلوخه را در خاک کاهش دهد لذا می تواند جذب آب را محدود شده و منجر به روان‌آبی شود. این موضوع به این معنی است که حتی در دوره‌های خشکسالی، خاک تیمار شده با اسید هیومیک رطوبت بیشتری را حفظ می‌کند و منبع آب پایداری برای محصولات کشاورزی فراهم می‌کند و نیاز به آبیاری‌های پی‌در‌پی را کاهش می‌دهد. حضور ترکیبات ضد تنش خشکی نظیر بتائین، گلیسین و پرولین با میزان ظرفیت نگهداری آب ارتباط مستقیم دارد. لذا استفاده از این ترکیبات در کنار هیومیک اسید تاثیر آن را دو چندان می کند. بخش انتهایی هیدروفیل اسید هیومیک با جذب آب و ایجاد ساختار میسل مانند سبب افزایش ظرفیت نگهداری آب می گردد. از سوی دیگر بخش غیرقطبی و هیدروفوب با دفع مولکول های آب سبب تنظیم مقدار نفوذ آب و افزایش پایداری سنگدانه های رسی می شود.

تصویر 5: خصوصیات هیدروفیلیک هیومیک اسید

4- گسترش جمعیت میکروارگانیسم های مفید خاک

ترکیبات هیومیکی با تقویت میکروارگانیسم‌های مفید خاک و از بین بردن میکروب‌های زیان آور، سلامت خاک را بهبود می بخشند. هیومیک اسید با تشدید فعالیت آنزماتیک میکروارگانیسم های تثبیت کننده ازت نظیر اوره آز و افزایش نسبت C/N در خاک از یک سو و تامین مواد مورد نیاز میکروارگانیسم به خصوص کربن از سوی دیگر در کیفیت خاک نقش بسزایی ایفا می کند. هیومیک اسید بستری مناسب برای رشد و تغذیه PGPR ها، سیدروفورها و باکتری های تثبیت کننده ازت و فسفر می باشد.

هیومیک اسید سبب افزایش جمعیت Nitrospira می‌گردد که این میکروارگانیسم‌ها اکسیداسیون نیتریت را تحت شرایط هوازی به نیترات تسریع می‌‌کند. در شرایط بی هوازی، مکانیسم اثر ردوکس (احیا) هیومیک اسید پیچیده است، زیرا در واکنش‌های ردوکس هم به عنوان گیرنده الکترون و هم به عنوان دهنده الکترون برای تنفس میکروبی شرکت می‌کند.

تاثیر هیومیک اسید بر باکتری های حل کننده فسفر کاملا شناخته شده نیست. اگرچه خاک ها عموماً حاوی مقدار زیادی فسفر کل هستند، فقط نسبت کمی برای جذب گیاه در دسترس است. گیاهان فسفر را به صورت آنیون‌های ارتوفسفات از خاک جذب کرده که نسبت به فسفر کل مقدار آن بسیار ناچیز است.  هیومیک اسید با تغییر جذب فسفر گیاهان از طریق فراهم کردن منبع فسفر آلی، غنی سازی فعالیت میکروبی حل‌کننده‌های فسفر، افزایش سطح اسید آلی در خاک و در نتیجه تحریک انحلال فسفر و افزایش قابلیت دسترسی فسفر در خاک با تشکیل یک پیوند پیچیده با مواد هیومیک و یون‌های فلزی بر چرخه فسفر تأثیر می‌گذارد. باکتری‌های حل‌کننده فسفات بر اساس استراتژی‌ حل شدن فسفر به دو گروه طبقه‌بندی می‌شوند. گروه اول باکتری هایی هستند که آنزیم های نوکلئاز، فسفولیپازها و فیتازها را تولید می کنند که ترکیبات آلی فسفر را هیدرولیز می کنند. فیتازها آنزیم های کلیدی در چرخه فسفر هستند زیرا 50 درصد فسفر آلی خاک به شکل نمک‌های فیتات است. گروه دوم باکتری های حل‌کننده فسفر که منابع فسفر معدنی را به یون‌های ارتوفسفات محلول تبدیل می‌کنند. از سوی دیگر تولید ایندول استیک اسید و ترکیبات حاصل از چرخه هورمونی اکسین باعث اسیدی شدن محیط خاک و جذب بهتر ارتوفسفات ها می شود.

   نظرات

دیدگاه های ارسال شده توسط شما، پس از تایید مدیر سایت در وب سایت منتشر خواهد شد.
پیام هایی که حاوی تهمت یا افترا باشد منتشر نخواهد شد.
پیام هایی که به غیر از زبان فارسی یا غیر مرتبط با خبر باشد منتشر نخواهد شد.

نمایش مشخصات من