هیومیک اسید چیست؟
موادی هستند که از تجزیه مواد آلی مانند بقایای گیاهی، ذغال سنگ، کمپوست دامی و غیره در طی فرآیندهای مختلف مانند کمپوست سازی به دست می‌آیند. موادی با وزن و انداز مولکولی بالا هستند. بیشتر مواد هیومیکی از دو مولکول اسید هیومیک( به رنگ قهوه‌ای تا سیاه) و فولویک اسید به رنگ قهوه‌ای تشکیل شده اند. کودهای موجود در بازار دارای درصدهای مختلفی از این دو ماده هستند. اسید هیومیک نقش مهمی در کاربردهای کشاورزی از جمله تحریک رشد گیاه، بهبود نگهداری آب در خاک، تنظیم فعالیت میکروبی، کیلاسیون سموم، حفظ کربن و غیره دارد. اسید هیومیک طبیعی فقط به مقدار کمی در خاک یافت می‌شوند و تشکیل آن هزاران سال طول می‌کشد. کودهای هیومیک اسید مزایای زیادی برای کشاورزی امروزه به ویژه برای تولید محصول ارگانیک دارند از طرفی به دلیل فقیر بودن خاک و غنی نبودن خاکها از نظر مقدار مواد آلی استفاده از کودهای هیومیکی به کشاورزان عزیز توصیه میشود. در این مقاله سعی داریم هیومیک اسید را از نظر ساختا و نحوه تولید بررسی کنیم و به معرفی کودهای هیومیک اسید موثر در بازار بپردازیم.
تفاوت هیومیک اسید و فولویک اسید
اسید هیومیک و فولویک هر دو مواد هیومیکی هستند (همراه با هومین). با این حال، چند تفاوت کلیدی بین آنها وجود دارد که بر مزایای آنها و نحوه به کارگیری هرکدام تأثیر می‌گذارد. به طور خلاصه، آنها از نظر محتوای کربن و اکسیژن، اسیدیته، درجه پلیمریزاسیون، وزن مولکولی و رنگ متفاوت هستند. اسیدهای هیومیک مولکول های بزرگ تری هستند که بهترین عملکرد را در خاک برای ایجاد یک محیط رشد مطلوب دارند. اسیدهای فولویک مولکول های بسیار کوچک تری هستند که هم در خاک و هم در محلولپاشی‌های برگی به خوبی کار می‌کنند، جایی که مواد مغذی حیاتی را از طریق غشای سلولی گیاهان منتقل می‌کنند. آنها برای کمک به افزایش جذب عناصر، به همراه آنها از غشای سلولی عبور می‌کنند.
درباره اسیدهای هیومیک و نقش‌های آن
اسیدهای هیومیک مولکول های بزرگی هستند که اندازه مولکولی آنها از ۱۰۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰۰ متغیر است. رنگ آنها تیره است و مخلوطی از زنجیره های کربنی و حلقه های کربنی را تشکیل می‌دهند. (علاوه بر کربن، حاوی اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن و فسفر نیز هستند.) ترکیب دقیق مولکول های هیومیک بر اساس منبع متفاوت است. آنها در شرایط اسیدی در آب محلول نیستند، اما در محلول های قلیایی محلول هستند.
اسیدهای هیومیک در خاک بهترین عملکرد را دارند، جایی که به آسانی مواد مغذی را باز می‌کنند و به آنها متصل می‌شوند و آنها را برای جذب در گیاهان در دسترس قرار می‌دهند. اسیدهای هیومیک فلزات سمی را کلات می‌کنند و از ورود آنها به گیاه جلوگیری می‌کنند. علاوه بر این، آنها فعالیت میکروبی را در خاک تحریک می‌کنند، نگهداری آب را افزایش می‌دهند و رشد ریشه و ساقه را تحریک می‌کنند. آنها همچنین به عنوان یک گشاد کننده عمل می‌کنند و نفوذپذیری دیواره سلولی گیاهان را افزایش می‌دهند تا مواد مغذی جذب شوند. آنها جزء ضروری هر محیط خاکی هستند که به عملکرد بهتر کل سیستم کمک می‌کنند. اسیدهای هیومیک را می‌توان به عنوان جاده ها، پل ها و تونل هایی در نظر گرفت که امکان تبادل ضروری بین گیاه و خاک را فراهم می‌کند. بیشتر بهبود دهنده خاک هستند به همین دلیل بیشتر به صورت آبیاری و در خاک استفاده می‌شوند.
درباره اسیدهای فولویک و نقش‌های آن
اسیدهای فولویک مولکولهای بسیار کوچکتری نسبت به اسیدهای هیومیک هستند و اندازه مولکولی آنها از ۱۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ متغیر است. آنها بر خلاف اسیدهای هیومیک که فقط در محلول های قلیایی محلول هستند، در تمام سطوح pH در آب محلول هستند. دو نوع اسید فولویک وجود دارد:
فولوات ها که مولکول های متصل به مواد معدنی هستند و اسیدهای فولویک آزاد. اسیدهای فولویک بیشتر از کربن، هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن تشکیل شده اند. مانند اسیدهای هیومیک، آنها از طریق پوسیدگی میکروبی تشکیل می‌شوند. رنگ آنها زرد مایل به قهوه ای تا طلایی است و از نظر بیولوژیکی فعال تر از اسیدهای هیومیک است، به دلیل محتوای اکسیژن نزدیک به دو برابر اسیدهای هیومیک. مزیت اصلی اسیدهای فولویک توانایی آنها در اتصال به مواد مغذی و انتقال آن مواد مغذی به گیاهان است. در واقع، اسیدهای فولویک موثرترین ترکیبات کلاتور حاوی کربن شناخته شده هستند. این به دلیل اندازه مولکولی کوچک و بار الکتریکی اسیدهای فولویک است. (اگرچه آنها کوچک هستند، اما می توانند چندین برابر وزن خود مواد معدنی را حمل کنند.) اسیدهای فولویک را می توان به عنوان واگن ریلی در نظر گرفت که مواد مغذی حیاتی را از خاک به داخل گیاه می برند.
تفاوت هوموس و ماده ارگانیک خاک
بین ماده آلی خاک و هوموس تفاوت وجود دارد. “هوموس” یک اصطلاح کلی است که گروهی از مواد هومیکی مجزا را توصیف می‌کند. “ماده آلی خاک” موادی هستند که با سرعت های مختلف در زمین تجزیه می‌شوند.
استفاده از مواد آلی مطمئناً یک راه عالی برای معدنی کردن مجدد خاکی است که شسته شده یا هیچ واکنش شیمیایی ندارد، مانند برخی از خاکهای ماسه‌ای. شن و ماسه دارای ظرفیت تبادل کاتیونی کم(CEC) در نگهداری کاتیون های مواد مغذی هستند و این کاتیون ها میتوانند به راحتی در عمق خاک شسته شوند و برای جذب گیاه در دسترس نباشند.
خاک های شنی در شرایط خشک و کمبود هوموس قادر به حفظ آب نیستند. خاکهای شنی در شرایط « قحطی» قرار دارند، زیرا آب و مواد مغذی فقط برای مدت کوتاهی پس از استفاده در دسترس هستند. بیومولکول های هوموس میتوانند به حفظ آب و مواد مغذی یونیزه شده که توسط چرخه طبیعی توده آلی، کمپوست یا سایر منابع کود تولید می‌شوند، کمک کنند. در واقع میتوانند آب و مواد مغذی را مدت بیشتری برای استفاده ریشه حفظ کنند.
برخی از رایج ترین موادی که در مجموع به آنها “هوموس” می‌گوییم عبارتند از:
- اسید فولویک: یک ماده هیومیکی زرد تا قهوه‌ای مایل به زرد که در هر شرایط pH در آب محلول است و وزن مولکولی کمی دارد.
- اسید هیومیک: یک ماده هیومیکی قهوه ای تیره است که فقط در مقادیر pH خاک بالاتر در آب محلول است و وزن مولکولی بیشتری نسبت به اسید فولویک دارد. اسید هیومیک ممکن است برای قرن ها در خاک دست نخورده باقی بماند.
- هیومین: یک ماده هیومیکی سیاه رنگ که در هیچ PH در آب محلول نیست، وزن مولکولی بالایی دارد و هرگز در محصولات اسید هیومیک مایع استخراج شده از پایه یافت نمی‌شود.
خاصیت کلات کنندگی مولکول های هیومیک اسید
دو خاصیت اسید هیومیک که ممکن است در کشت گیاهان فوایدی داشته باشد، ظرفیت تبادل کاتیونی آن برای تشکیل کلات با ریز مغذی‌های فلزی، آهن، مس، روی و منگنز است. ظرفیت تبادل کاتیونی(CEC) اسید هیومیک تجاری تولید شده در محدوده ۵۰۰ تا ۶۰۰ میلی اکی والان در هر ۱۰۰ گرم است. این حدود پنج برابر بیشتر از CEC پیت ماس با کیفیت خوب و دو برابر بیشتر از CEC هوموس خاک است.
بهترین هیومیک اسیدهای موجود در بازار
کود هومی پاورپلاس
استفاده از کودهای حیوانی در بسیاری از موارد مقدور و مقرون به صرفه نبوده و حتی در گلخانه ها و اماکن بسته توام با مشکلات جانبی همچون انتقال آفات و بیماری های گیاهی همراه است. در همین راستا هومی پاور پلاس جایگزین مناسبی برای کودهای حیوانی قلمداد شده و تاثیرات به مراتب بهتری بر روی بسیاری از خواص شیمیایی و فیزیکی خاک می گذارد. از طرفی منبع اسیدهای آلی موجود در هومی پاور پلاس از تخمیر آنزیمی شاخ و برگ گیاهان بدست آمده و دارای کلیه خواص کودهای حیوانی است. هومی پاور پلاس در تمام محصولات کشاورزی به صورت خاکی از طریق انواع روش های آبیاری می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
کود نیچرمیک
استفاده از کودهای حیوانی در بسیاری از موارد مقدور و مقرون به صرفه نبوده و حتی در گلخانه ها و اماکن بسته توام با مشکلات جانبی همچون انتقال آفات و بیماری های گیاهی همراه است. در همین راستا نیچرمیک جایگزین مناسبی برای کودهای حیوانی قلمداد شده و تاثیرات به مراتب بهتری بر روی بسیاری از خواص شیمیایی و فیزیکی خاک می گذارد. نیچرمیک در تمام محصولات کشاورزی به صورت خاکی از طریق انواع روش های آبیاری می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
کود هومی پاور پودری
هومی پاور کود آلی است که دارای هیومات پتاسیم با قابلیت حل بالا در آب می باشد. هومی پاور دارای دو ماده آلی هیومیک و فولویک اسید است که از نظر بیولوژیکی بسیار فعال می باشد. هومی پاور در تمام محصولات کشاورزی به صورت خاکی و در خاک هایی که مواد آلی آن پایین است جهت تامین مواد آلی خاک کاربرد دارد. پتاسیم موجود در این ترکیب علاوه بر تامین این عنصر در گیاه باعث مقاوم شدن آن در مقابل آفات و بیماری ها و افزایش کمی و کیفی محصول می‌گردد. هومی پاور موجب افزایش قدرت نگهداری آب و عناصر غذایی در خاک، افزایش فعالیت میکروارگانیسم های مفید خاک، بهبود رشد و فعالیت ریشه، افزایش فعالیت آنزیم‌ها، افزایش عملکرد گیاه و تهویه مناسب در خاک میشود.
روش های استخراج اسید هیومیک
در حال حاضر، بیشتر اسید هیومیک تجاری موجود از منابع تجدید ناپذیر مانند ذغال سنگ یا لیگنیت استخراج می‌شوند. روش دیگر، هیومیک سازی مصنوعی از تخمیر میکروبی ضایعات لیگنوسلولزی به دست می‌آید. فرآیند کمپوست سازی یکی از پرکاربردترین فناوری ها برای تبدیل ضایعات کشاورزی به کودهای آلی غنی شده با اسید هیومیک یا بهبود دهنده خاک است. در آزمایشی که توسط عمر و همکاران انجام شد طی یک فرآیند ۶۰ روزه با استفاده از پوسته برنج و کود مرغی، هیومیک اسید تقریباً ۶ درصد به دست آمد. با این حال، فن آوری کمپوست سازی فعلی به هفته‌ها زمان نیاز دارد تا به درجه هومیکاسیون قابل قبولی برسد و بازده اسید هیومیک در آن نسبتاً پایین است. در سال های اخیر، فناوری هیدروترمال برای تبدیل زیست توده لیگنوسلولزی به اسید هیومیک استفاده شده است. مونوساکاریدها، فوران‌ها، اسیدهای آلی و ترکیبات فنلی ناشی از تجزیه لیگنوسلولز، پیش‌سازهای حیاتی در فرآیند هیومیک سازی هیدروترمال هستند.
اسید هیومیک را می‌توان از هر ماده حاوی مواد آلی که به خوبی تجزیه شده مانند خاک، زغال سنگ، کمپوست و غیره استخراج کرد. استخراج از طریق تصفیه این مواد با محلول هیدروکسید سدیم انجام میشود. این امر بسیاری از مواد آلی موجود را حل می‌کند. اگر این محلول را بگیریم و به اندازه ای اسید اضافه کنیم که PH آن را تا حدود ۲ کاهش دهیم، مواد آلی شروع به لخته شدن می‌کنند و میتوانند از قسمت مایع جدا شوند. ماده لخته شده هیومیک اسید است. آنچه در محلول باقی می‌ماند اسید فولویک است. اگر هیومیک اسید لخته شده را جدا کرده و آن را خشک کنیم. توده سیاه رنگ به دست آمده را خشک و الک کنیم هیومات داریم. به عبارت دیگر، هیومات حالت جامد اسید هیومیک است. بنابراین، خواص شیمیایی هیومات و اسید هیومیک اساساً یکسان است.
اسید هیومیک از نظر ساختار شیمیایی
اسید هیومیک به صورت کلی پلیمری آلی با وزن مولکولی بالا مشکی یا قهوه ای تیره است. رنگ مواد به طور موثر به عنوان یک ویژگی فروش یا تبلیغات استفاده میشود. مواد آلی سیاه، رنگ خاک های حاصلخیز تیره پوشیده از رشد گیاهان سرسبز را تداعی می‌کند. از نظر شیمیایی، اسید هیومیک حاوی کربن بیشتر و هیدروژن کمتری نسبت به بقایای حیوانی و گیاهی است که از طریق تجزیه بیولوژیکی گسترده از آن تشکیل شده است. از آنجا که اسید هیومیک یکی از محصولات نهایی تجزیه بیولوژیکی مواد آلی است، مقاومت زیادی در برابر تجزیه بیشتر دارد. تخمین میزان پوسیدگی میکروبی آن اغلب در محدوده ۰.۳ درصد در سال در شرایط آزمایشگاهی ایده آل است. اسید هیومیک گروهی از مواد آلی با زنجیره بلند با وزن مولکولی بالا هستند که از طریق تجزیه مواد آلی به دست می‌آیند. ساختار مشخصه اسید هیومیک شامل حلقه‌های آروماتیک و حلقه‌های لیپیدی است که به گروه‌های عاملی شامل گروه‌های کربوکسیل، هیدروکسیل، کربونیل، کینون و متوکسی متصل می‌شوند.
منابع
- Omaret al.Rice husk compost production and use in mitigating ammonia volatilization from urea Sustainability(2021)
Ruxian Wang b ۱, Dong Li a c ۱, Guoxiang Zheng b, Zhenglei Cao a c, Fang Deng-Co-production of water-soluble humic acid fertilizer and crude cellulose from rice straw via urea assisted artificial humification under room temperature Volume 455, Part 2, ۱ January 2023
https://www.solverchem.com/articles/organic-fertilizers/how-to-process-humic-acid-and-fulvic-acid/details