Наука стрімко рухається вперед і, як результат, ми маємо безліч інтенсивних сортів та гібридів основних сільськогосподарських культур. При цьому, дана інтенсифікація призводить і до виснаження ґрунтів, оскільки значний винос елементів живлення не компенсується. Як результат, науковці, фермери та дрібні землевласники шукають нові доступні шляхи поповнення ґрунту органічними речовинами та підвищення вмісту гумусу в ньому. Одними з них і є гумати, які вийшли на широкий загал порівняно недавно, проте заполонили ринок продуктами з різних країн, сировини тощо.
Що ж таке гумус і з чого він складається?
Гумус – це гетерогенна динамічна полідисперсна система високомолекулярних азотистих ароматичних сполук кислотної природи. Простіше кажучи, це органічна частина ґрунту, яка утворюється в результаті біохімічного перетворення тваринних і рослинних решток. У гумусі знаходяться основні елементи живлення, необхідні рослинам, які під впливом ґрунтових мікроорганізмів перетворюються в доступну для них форму.
Гумусові речовини поділяють на 3 групи сполук: гумінові кислоти, фульвокислоти та гуміни.
Гумінові кислоти (ГК) темно-коричневого або чорного забарвлення, розчинні в слабких лугах, слабко розчинні у воді. До їх складу входить вуглець (50-62%), водень (2,8-6,6%), кисень (31-40%), азот (2-6%) і зольні елементи. Гумінові кислоти з катіонами кальцію, натрію, калію, магнію утворюють солі, які називають гуматами.
Фульвокислоти (ФК) світло-жовтого чи світло-бурого забарвлення, розчинні у кислотах, воді й лугах, утворюючи фульвати, їх елементарний склад відрізняється від складу гумінових кислот. Вони містять вуглець (41-46%), водень (4-5%), азот (3-4%), кисень (44-48%). Отже, фульвокислоти містять менше вуглецю і більше кисню, ніж гумінові.
Гумін на сьогодні називають залишком, що не гідролізується. Це сукупність гумінових і фульвокислот, які міцно зв’язані з мінеральною частиною ґрунту. До їх складу входять також компоненти рослинних решток, що важко розкладаються мікроорганізмами: целюлоза, лігнін та ін. Гуміни не розчиняються в жодному розчиннику, тому їх називають інертним гумусом.
Гумінові кислоти являються одними з найпоширеніших матеріалів на земній поверхні, що містять у своєму складі вуглець, а також – одними з найскладніших речовин на планеті. Штучно синтезувати ГК дуже складно, але в цьому на сьогодні немає нагальної потреби, оскільки ці речовини широко розповсюджені в природі. Вони зустрічаються в ґрунтах, вугіллі, морській і прісній воді, торфі та сапропелях, деяка кількість гумінових кислот міститься навіть у повітрі.
Всі гумусові речовини – це кінетично стійкі природні органічні сполуки, які утворюються в результаті складного і багатоступеневого біофізико-хімічного процесу перетворення відмерлих рослинних решток при обов’язковій участі сапротрофної біоти. Даний процес має назву гуміфікації і проходить як за участю живих організмів, так і шляхом чисто хімічних реакцій окислення, відновлення, гідролізу, конденсації та ін.
Гумінові та фульвокислоти мають здатність утворювати вуглецеві та іонні зв’язки, брати участь у сорбційних процесах, добре зв’язуючи воду, здатні утворювати комплекси з металами та взаємодіяти з різними класами органічних сполук. Такі унікальні властивості гумінових речовин дозволяють широко використовувати їх у промисловості, сільському господарстві та навіть як детоксикуючі агенти на забруднених територіях.
Гумінові кислоти мають також високу біологічну активність, що визначає можливість їх використання у якості стимуляторів росту рослин та складових мікродобрив. Як вже зазначалося, гумінові кислоти з лужними металами утворюють легкорозчинні солі, які підвищують активність ферментів, збільшують проникність клітинних мембран, стимулюючи процеси дихання, синтезу білків і вуглеводів у рослин. Саме тому їх використання дозволяє підвищити врожайність сільськогосподарських культур у стресових умовах.
Дія гумінових препаратів не обмежується впливом на обмін речовин у рослинах. Збільшення вмісту ГК у ґрунті гарантує низький ступінь вилуговування нітратів, оптимальне використання поживних речовин, зменшує проблему засолювання ґрунтів, а також є ефективним у боротьбі з ґрунтовою ерозією. Гумати активно діють і в напрямі утримання вологи в ґрунті за рахунок утворення водневих зв’язків між молекулами води і зарядженими групами гуматів, у результаті чого непродуктивне випаровування води зменшується до 30%. А це в умовах посухи важливий аргумент у зростанні продуктивності і якості культур.
Основні джерела гумінових кислот
Одним з найкращих джерел ГК являється леонардит. Він являє собою органічну речовину, яка не досягла стану вугілля (болото> торф> вугілля) і відрізняється від м’якого бурого вугілля високим ступенем окислення, високим вмістом гумінових кислот і вищих карбоксильних груп. Відмінність його від інших джерел гумінових кислот полягає в тому, що він проявляє порівняно більш високу (приблизно в п’ять разів) біологічну активність.
На сьогодні, найчастіше використовуються гумати калію і гумати натрію з добавками мікроелементів. Ці добрива вважаються стимуляторами росту рослин і виготовляються з леонардиту, хоча все частіше пропонується застосування цього матеріалу в чистому вигляді, у якості органічного добрива.
Ще одним з джерел гумінових кислот у природі є біогумус. Ґрунтові організми, пропускаючи через себе ґрунт, видають на виході органічно-мінеральний комплекс, що містить доступні для живлення рослин елементи в набагато більшій кількості, ніж до їх переробки.
Сапропель – природне добриво, що складається з перегнилих залишків водної флори і фауни, які протягом багатьох століть відкладалися на дні водойм з прісною водою у вигляді осаду. Завдяки умовам виникнення і зберігання, ця органічна речовина володіє унікальним складом. У ній міститься велика кількість хімічних сполук і елементів, необхідних для розвитку рослин.
Вміст гумінових кислот за різними джерелами: у леонардиті – 45-85%, торфах – до 50-60%, землистому бурому вугіллі – до 60%, у щільному бурому і перехідному вугіллі їх вміст зменшується (до порядку 20-40%). Вміст у ґрунті – до 10%.
Важливим джерелом гумусових та гумінових речовин є торф. Основний спосіб вилучення гумінових речовин – це лужна реакція розчинами аміаку або гідроксидами калію чи натрію. Така обробка перетворює їх на водорозчинні солі – гумати калію або натрію з високою біологічною активністю.
Добрива з гуміновими речовинами
Незважаючи на те, що в Україні виявлено досить багато джерел видобутку гумінових кислот, добрива з їх вмістом продовжують ввозитись у значних кількостях. Це добрива на основі гумінових та фульвокислот, виготовлені з леонардиту, гумати калію та натрію, а також мікробіологічні засоби для удобрення та оздоровлення ґрунту.
Актуальність на сьогодні набирають препарати, виготовлені з золи різних сільськогосподарських культур (гранульована зола соняшника), виробництво яких налагоджено і в Україні. Мікробіологічні препарати на основі ґрунтових бактерій, не піддані хімічній обробці, також заявлені на ринку органічних добрив країни.
Ефективність внесення препаратів на основі ГК залежить від біологічної активності складових речовин. На підвищення врожайності мають найбільший вплив біологічно активніші гумінові кислоти. Це може бути як природна сировина (гній, сапропель, торф, буре вугілля), так і штучна, вироблена з побічних продуктів лісопереробної та паперової промисловості. Звісно, гумати, утворені природнім шляхом, більш активні та набагато сильніше впливають на рослину. Активність їх тим вища, чим довше проходив процес гуміфікації органічного матеріалу. Вона зростає від компосту (гуміфікація проходила 3-12 міс.) до леонардиту (до 70 млн років).
На сьогодні немає науково обґрунтованої інформації про інтенсивність добрив на основі гумінових кислот залежно від різних джерел сировини (торфи, леонардит чи сапропель). Проте, вчені попереджають про можливі наслідки неправильного використання цих препаратів. Так, за високих концентрацій добрива можуть пригнічувати ріст та розвиток культур, тобто діяти в протилежному напрямку. Деякі агрономи підтверджують активний ріст бур’янів при застосуванні гуматів. Саме тому більшість спеціалістів рекомендують використовувати цього роду препарати лише для обробки насіння та позакореневих підживлень.
Вікторія Олійник
