Humusas pripažįstamas svarbiu dirvožemio kokybės indikatoriumi ir biosferos ekologinės pusiausvyros bei stabilumo rodikliu, turinčiu įtakos klimato kaitai Žemėje dėl organinės medžiagos irimo metu atsipalaiduojančio anglies dvideginio. Humuso medžiagose išlaikoma fotosintezės ir kitais būdais akumuliuota saulės energija: 1 kg humuso turi 4-5 tūkst. kcal.

Humusas (lot. humus - žemė, dirvožemis) yra pagrindinis dirvožemio organinės dalies komponentas, susidaręs dėl augalų ir gyvūnų liekanų biocheminio kitimo. Organinės medžiagos irimas dirvožemyje - ilga ir sudėtinga biologinių bei cheminių procesų visuma, kurios pabaigoje ir susidaro humusas. Tai biocheminės kilmės dirvožemio naujadaras, tik dirvožemiui būdingas organinių junginių kompleksas.

Pagrindinis humuso elementas - organinėje formoje esanti anglis, dirvožemyje sudaranti įvairius jos junginius. Naujausiuose mokslo darbuose duodamas išsamus humuso vaidmens apibūdinimas. Tai tarsi maisto medžiagų saugykla dirvožemyje, kurias augalai gali paimti mineralizacijos metu, mat augalai gauna maisto medžiagų ir iš trąšų, ir naudodami dirvoje organinių junginių formoje esančius išteklius.

Humusas svarbus įvairių mikroorganizmų bei augalų maisto šaltinis, ypač azoto, fosforo, sieros, mikroelementų. Tai ne tik maisto medžiagų šaltinis. Humusas gerina dirvožemio struktūrą, struktūros patvarumą, mažina dirvožemio eroziją, didina šilumos imlumą, mažina šilumos laidumą, akumuliuoja drėgmę ir mažina maisto medžiagų išsiplovimą iš šaknų zonos.

Humusas skatina naudingos mikrofloros vystymąsi, absorbuoja įvairias aplinką teršiančias antropogeninės kilmės medžiagas (sunkiuosius metalus, pesticidus, radionuklidus), mažina jų patekimą į gruntinius vandenis, turi teigiamos įtakos dirvožemio agrocheminėms savybėms.

Humuso kiekį ir gerą sudėtį dirvožemyje palaikyti svarbu agronominiu požiūriu, kadangi tai gerina panaudojamų trąšų efektyvumą, įvairių kultūrinių augalų derlių, mažina derliaus svyravimus dėl meteorologinių sąlygų.

Humuso kiekis dirvožemyje

Apytikrį dirvožemio humusingumą galima nustatyti net vizualiai - humusingi dirvožemiai paprastai būna sodrios tamsios spalvos. Tačiau tikslų humuso kiekį galima nustatyti tik laboratorijoje taikant cheminius ir fizikinius-cheminius analizės metodus. Vienas iš pagrindinių humuso nustatymo būdų - pagal organinės medžiagos oksidaciją. Lietuvoje bei Rytų Europos šalyse plačiausiai taikomas Tiurino metodas ir įvairios šio metodo modifikacijos. Šiuo metodu nustatomas organinės anglies kiekis, o humuso kiekis yra gaunamas dauginant iš vidutinio (1,724) arba kito empirinio koeficiento.

Humuso kiekiui nustatyti dirvožemis turi būti specialiai paruoštas, išrinktos matomos nesuirusios augalų liekanos. Dirvožemis susmulkinamas, persijojamas per 0,25 mm tinklelį. Jei paruošiama ne pagal taisykles, gaunami nepakankamai tikslūs rezultatai.

Dirvožemio organinė medžiaga (DOM) apima humusą ir dirvožemio nesuirusias organines liekanas, todėl DOM kiekis yra didesnis už humuso kiekį. Tai priklauso nuo nesuirusių organinių liekanų kiekio dirvožemyje, kurių daugiau yra augalų augimo zonoje, armenyje, ypač daug jų - žolynų dirvožemyje. Nustatant organinę anglį automatiniais analizatoriais, dažniausiai gaunamos didesnės reikšmės, negu Tiurino metodu, dėl visiškos organinės medžiagos oksidacijos. Pigus ir paprastas DOM nustatymo metodas, nereikalaujantis sudėtingos įrangos, - kaitinimas mufelinėje krosnelėje (500 °C). Šiuo metodu humuso kiekis skaičiuojamas nesiremiant organinės anglies kiekiu.

Lietuvos mineraliniame dirvožemyje (0-30 cm) humuso kiekis yra skirtingas - paprastai nuo 0,5 iki 6,5 procento. Teigiama, kad dirvožemio organinėje dalyje humusas vidutiniškai sudaro 85 proc., augalų liekanos - 10, gyvi organizmai - 5 procentus. Humuso trūkumas - vienas svarbiausių dirvožemio derlingumą, stabilumą, atsparumą nepalankių gamtinių ir antropogeninių veiksnių poveikiui limituojančių rodiklių.

Humusas dalyvauja pagrindiniuose organinių medžiagų transformacijos procesuose:

• humifikacijos;
• mineralizacijos;
• fiksavimo;
• migracijos.

Santykis tarp šių procesų priklauso nuo pagrindinių dirvodaros sąlygų - hidroterminio režimo, minerologinės sudėties ir kt. Pastarųjų metų LAMMC Agrocheminių tyrimų laboratorijos mokslininkų bandymuose gautais duomenimis bei kitais tyrimais nustatyta, kad beveik trys ketvirtadaliai (apie 74 proc.) šalies laukų mineralinių dirvožemių yra mažo (33 proc.) ir vidutinio (41 proc.) humusingumo. Humusingų dirvožemių yra 17,7 proc., didelio humusingumo - 7,2 proc., o labai mažo humusingumo - tik 1,3 procento.

Rytų Lietuvoje vyrauja mažo humusingumo dirvos (66 proc.), vidutinio humusingumo yra 19 proc., humusingų - 4, labai humusingų - 3,5 procento. Vidurio ir Vakarų Lietuvoje vyraujančių vidutinio humusingumo dirvų yra atitinkamai 47 ir 38,5 proc., humusingų - 24,4 ir 19, labai humusingų - 8,5 ir 8,0 procentai.

Humuso ir atskirų humuso medžiagų kiekis koreliuoja su augalų derliumi, molio dalelių kiekiu, priklauso nuo įterptų organinių trąšų kiekio ir rūšies. Liudmila Tripolskaja su bendraautoriais (2009 m.) ištyrė, kad Pietryčių Lietuvos sąlygomis įvairių biologinių rūšių augalų ir miglinių javų šiaudų įterpimas priesmėlio paprastajame išplautžemyje leidžia palaikyti stabilų humuso balansą ir padengti jo mineralizavimo nuostolius javų agrofitocenozėje. Periodiškai įterpiant (vieną kartą per ketverius metus) žaliąją trąšą, nustatyta humuso kiekio didėjimo tendencija (+0,02-0,09 proc.).

Kokybinės sudėties įvertinimas

Humusą sudaro specifinės humuso medžiagos, anglies turintys specifiniai junginiai, susiformavę dirvožemyje. Humuso kokybinė sudėtis nustatoma cheminiais metodais suskirstant jį į grupes ir frakcijas.

Huminės rūgštys (HR) - tai didelės molekulinės masės specifinių organinių rūgščių grupė, savo sudėtyje turinti azoto (2-6 proc.) ir kitų elementų: anglies (40-62 proc.), vandenilio (2,8-6,6 proc.) deguonies (31-48 proc.). Huminės rūgštys būna tamsios spalvos, tirpsta šarminiuose tirpaluose ir nusodinamos mineralinių rūgščių tirpalais. Vieningos nuomonės apie huminių rūgščių molekulių struktūrą nėra. Huminių rūgščių molekulių sudėtyje nustatytos savo prigimtimi skirtingos funkcinės grupės: karboksilinės, fenolių ir alkoholių hidroksilinės, karbonilinės, chinoninės ir sulfoninės. Pagrindinių huminių rūgščių funkcinių grupių vandenilis, esant atitinkamoms sąlygoms, pakeičiamas metalais. Šios huminių rūgščių funkcinės grupės dalyvauja visose reakcijose su mineraline dirvožemio dalimi.

Fulvinės rūgštys (FR) - tai didelės molekulinės masės rūgštys, nuo huminių rūgščių jos skiriasi šviesesne spalva, mažesniu anglies kiekiu, gerai tirpsta vandenyje ir mineralinių rūgščių tirpaluose.

Huminės rūgštys (HR) - nevienalytė, heterogeninė ir labiau humifikuota dirvožemio frakcija, palyginti su fulvinėmis rūgštimis. Organinės medžiagos dalis, likusi po tirpių humuso medžiagų ekstrakcijos, yra nehidrolizuotoji liekana (NL).

Kuo daugiau dirvožemyje huminių rūgščių ir vertingų jų frakcijų, kuo didesnis huminių ir fulvinių rūgščių santykis (kitaip tariant, huminių rūgščių daugiau negu fulvinių), tuo geresnis augalams susidaro oro ir vandens režimas, didesnis dirvožemio buferingumas, nuo kurio priklauso dirvožemio pH.

Žinoma, kad didėjant humuso ir jį sudarančių huminių rūgščių kiekiui, visų tipų dirvožemio armenyje daugėja vandeniui atsparių agregatų (didesnių už 0,25 mm), geriau vystosi augalų šaknys, lengviau pasisavinamos maisto medžiagos.

Svarbu išsaugoti humuso kiekį, kitaip tariant, humusingumą, bet ne mažiau svarbu išsaugoti ar suformuoti gerą jo kokybę, kurią parodo jį sudarančių humuso medžiagų kiekis ir jų tarpusavio santykis.

Humifikacijos laipsnis

Huminių rūgščių anglies santykinė dalis visoje organinėje anglyje, išreikšta procentais, vadinama humifikacijos laipsniu. Tai išvestinis rodiklis humuso kokybei nustatyti, tai yra huminių rūgščių dalis bendrame dirvožemio organinių medžiagų kiekyje. Santykinės huminių rūgščių dalies didėjimas kitų humuso medžiagų atžvilgiu yra pageidautinas dalykas, vertingas agronominiu ir aplinkosauginiu požiūriu. Kitas labai svarbus humuso kokybės rodiklis - huminių rūgščių ir fulvinių rūgščių santykis (HR: FR). Kuo didesni šie abu rodikliai, tuo humifikacijos procesai dirvožemyje stipresni bei didesnės galimybės išsaugoti humusą.

LAMMC Žemdirbystės instituto Cheminių tyrimų laboratorijoje išsamiais tyrimais nustatyta, kad šalies dirvožemių humusas skiriasi savo kokybiniais rodikliais. Tręšiant mėšlu į dirvožemį patenka nesusiskaidžiusios organinės medžiagos ir dalis jau susiformavusių humuso medžiagų, huminių rūgščių.

Huminių rūgščių akumuliacija dirvožemyje po žaliosios trąšos įterpimo patvirtinta tyrimais. Naujausiais tyrimų duomenimis nustatyta, kad ilgaamžių ekologiškai auginamų žolynų dirvožemis buvo humusingas, o organinės medžiagos humifikacijos laipsnis buvo 26,6-29,3 procento. Didžiausias jis buvo daugiakomponenčiame 4 žolių žolyne.

Judriosios humuso medžiagos

Nustatant humuso frakcinę sudėtį Ponomariovos-Plotnikovos modifikuotu Tiurino metodu, gali būti išskiriamos 3 huminių rūgščių ir 4 fulvinių rūgščių frakcijos. Lentelėje pateikti pirmosios frakcijos judriųjų humuso medžiagų (JHM) ir judriųjų huminių rūgščių (JHR) duomenys. Judriosios humuso medžiagos yra svarbi humuso sudėtinė dalis, nes jos greičiausiai mineralizuojamos, o išlaisvinti maistingieji elementai įtraukiami į biologinę apytaką. Tai - jauniausios humuso formos, kurios nustatomos naudojant įvairaus cheminio aktyvumo tirpiklius.

Priklausomai nuo dirvožemio sąlygų, šių medžiagų aptinkama nevienodai. Judriosios huminės rūgštys (JHR) didžiausią santykinę dalį (proc. nuo C_org) sudarė saugomoje teritorijoje Krekenavos regioninio parko Nevėžio vidurupio slėnio kranto zonoje - 16,6 proc. Tai rodo didžiausią humuso kintamumą. Judriųjų huminių rūgščių koncentracija 0-30 cm dirvožemio sluoksnyje buvo vidutiniškai nuo 0,077 iki 0,464 proc., t. y. skyrėsi daugiau kaip 6 kartus. Kaip matyti iš duomenų, rūgštesniame dirvožemyje humuso judrumas didėja.

Alvyra ŠLEPETIENĖ, Jonas ŠLEPETYS, Inga LIAUDANSKIENĖ, Kristina AMALEVIČIŪTĖ

Mano ūkis, 2014/07