Humus - Humus

Humus hat eine charakteristische schwarze oder dunkelbraune Farbe und ist eine Ansammlung von organischem Kohlenstoff . Neben den drei Hauptbodenhorizonten (A) Oberboden/Oberboden, (B) Unterboden und (C) Substrat haben manche Böden einen organischen Horizont (O) an der Oberfläche. Hartes Grundgestein (R) ist kein Boden im engeren Sinne.

In der Bodenkunde bezeichnet Humus (abgeleitet in den Jahren 1790–1800 vom lateinischen Humus für „Erde, Boden“) den Anteil der organischen Bodensubstanz , der amorph und ohne die „für Pflanzen, Mikroorganismen oder Tiere charakteristische Zellkuchenstruktur“ ist. Humus beeinflusst maßgeblich die Schüttdichte des Bodens und trägt zu seiner Speicherung von Feuchtigkeit und Nährstoffen bei. Obwohl die Begriffe Humus und Kompost informell synonym verwendet werden, handelt es sich um unterschiedliche Bodenbestandteile unterschiedlicher Herkunft; Humus entsteht durch anaerobe Vergärung , während Kompost durch aerobe Zersetzung entsteht .

In der Landwirtschaft wird "Humus" manchmal auch verwendet, um reifen oder natürlichen Kompost zu beschreiben, der aus einem Waldgebiet oder einer anderen spontanen Quelle zur Verwendung als Bodenverbesserer gewonnen wird . Es wird auch verwendet , um ein beschreiben topsoil horizon das enthält organische Substanz ( Humustyp , Humusform oder Humusprofil ).

Genauer gesagt ist Humus die dunkle organische Substanz, die sich im Boden bildet, wenn abgestorbene Pflanzen- und Tierstoffe (einschließlich aerobem Kompost) weiter abgebaut werden, insbesondere durch die Einwirkung anaerober Organismen . Humus enthält viele Nährstoffe, die die Gesundheit des Bodens verbessern, wobei Stickstoff der wichtigste ist. Das Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff (C:N) von Humus beträgt 10:1.

Beschreibung

Das für den Humifizierungsprozess benötigte Hauptmaterial sind pflanzliche Materialien. Die Humuszusammensetzung variiert in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Primärmaterialien und der sekundären mikrobiellen und tierischen Produkte. Die Abbaugeschwindigkeit der verschiedenen Verbindungen beeinflusst die Zusammensetzung des Humus.

Es ist schwierig, Humus genau zu definieren, da es sich um eine sehr komplexe Substanz handelt, die nicht vollständig verstanden wird. Humus unterscheidet sich von der Zersetzung organischer Bodensubstanz . Letzteres sieht rau aus und weist sichtbare Reste der ursprünglichen Pflanzen- oder Tiersubstanz auf. Vollhumifizierter Humus hingegen hat ein einheitlich dunkles, schwammiges und geleeartiges Aussehen und ist amorph; es kann über mehrere Jahre hinweg allmählich verfallen oder über Jahrtausende anhalten. Es hat keine bestimmte Form, Struktur oder Qualität. Bei der Untersuchung unter einem Mikroskop kann Humus jedoch winzige Pflanzen-, Tier- oder mikrobielle Überreste aufweisen, die mechanisch, aber nicht chemisch abgebaut wurden. Dies deutet auf eine mehrdeutige Grenze zwischen Humus und organischer Bodensubstanz hin. Humus ist zwar ausgeprägt, aber ein wesentlicher Bestandteil der organischen Bodensubstanz.

Über die Zusammensetzung des Waldhumus liegen nur wenige Daten vor, da es sich um ein komplexes Gemisch handelt, das für die Forscher eine Herausforderung darstellt. In den 1940er und 1960er Jahren versuchten Forscher, Pflanzen- und Huminstoffe in Waldböden mit chemischer Trennung zu analysieren, aber dies erwies sich als unmöglich. In den letzten Jahren wurden weitere Forschungen durchgeführt, obwohl dies ein aktives Studiengebiet bleibt.

Befeuchtung

Mikroorganismen zersetzen einen großen Teil der organischen Bodensubstanz in anorganische Mineralien, die die Pflanzenwurzeln als Nährstoffe aufnehmen können. Dieser Prozess wird als „ Mineralisierung “ bezeichnet. Bei diesem Prozess werden Stickstoff ( Stickstoffkreislauf ) und die anderen Nährstoffe ( Nährstoffkreislauf ) in der zersetzten organischen Substanz recycelt. Abhängig von den Bedingungen, unter denen die Zersetzung stattfindet, mineralisiert ein Teil der organischen Substanz nicht, sondern wird durch einen Prozess namens "Humifizierung" in Verkettungen organischer Polymere umgewandelt . Da diese organischen Polymere gegen die Einwirkung von Mikroorganismen resistent sind , sind sie stabil und bilden Humus . Diese Stabilität impliziert, dass sich Humus in die dauerhafte Struktur des Bodens einfügt und diese dadurch verbessert.

Die Humusbildung kann natürlich im Boden oder künstlich bei der Kompostherstellung erfolgen . Organisches Material wird durch eine Kombination aus saprotrophen Pilzen, Bakterien, Mikroben und Tieren wie Regenwürmern, Nematoden, Protozoen und Arthropoden humifiziert. Pflanzenreste , einschließlich derjenigen, die Tiere verdaut und ausgeschieden haben, enthalten organische Verbindungen: Zucker , Stärke , Proteine , Kohlenhydrate , Lignine , Wachse , Harze und organische Säuren . Der Verfall im Boden beginnt mit der Zersetzung von Zucker und Stärke aus Kohlenhydraten , die sich leicht zersetzen, da Detritivoren zunächst in die abgestorbenen Pflanzenorgane eindringen, während die restliche Zellulose und Lignin langsamer zerfallen. Einfache Proteine, organische Säuren, Stärken und Zucker zersetzen sich schnell, während Rohproteine, Fette , Wachse und Harze über längere Zeiträume relativ unverändert bleiben. Lignin, das schnell von Weißfäulepilzen umgewandelt wird , ist zusammen mit Nebenprodukten mikrobieller und tierischer Aktivität einer der wichtigsten Vorläufer von Humus. Der durch Humifizierung erzeugte Humus ist somit eine Mischung aus Verbindungen und komplexen biologischen Chemikalien pflanzlichen, tierischen oder mikrobiellen Ursprungs, die viele Funktionen und Vorteile im Boden haben. Manche halten Regenwurmhumus ( Wurmkompost ) für den optimalen organischen Dünger .

Stabilität

Ein Großteil des Humus in den meisten Böden ist seit mehr als 100 Jahren erhalten geblieben und nicht zu CO 2 abgebaut worden , und kann als stabil angesehen werden; diese organische Substanz wurde vor der Zersetzung durch mikrobielle oder enzymatische Wirkung geschützt, da sie in kleinen Aggregaten von Bodenpartikeln versteckt (eingeschlossen) oder fest mit Tonen sorbiert oder komplexiert ist . Der meiste Humus, der nicht auf diese Weise geschützt ist, wird innerhalb von 10 Jahren abgebaut und kann als weniger stabil oder labil angesehen werden . Stabiler Humus trägt nur wenige pflanzenverfügbare Nährstoffe im Boden bei, trägt aber dazu bei, seine physikalische Struktur zu erhalten. Eine sehr stabile Humusform entsteht aus der langsamen Oxidation ( Redox ) des Bodenkohlenstoffs nach der Einarbeitung von fein gepulverter Holzkohle in den Oberboden . Es wird spekuliert, dass dieser Prozess bei der Bildung der ungewöhnlich fruchtbaren amazonischen Terra Preta do Indio wichtig war . Neuere Arbeiten deuten jedoch darauf hin, dass komplexe organische Bodenmoleküle möglicherweise viel weniger stabil sind als bisher angenommen: „Die verfügbaren Beweise unterstützen nicht die Bildung großmolekularer und persistenter ‚Huminstoffe‘ in Böden. Stattdessen ist die organische Bodensubstanz ein Kontinuum sich fortschreitend zersetzender organischer Verbindungen.″

Horizonte

Humus hat eine charakteristische schwarze oder dunkelbraune Farbe und ist aufgrund einer Ansammlung von organischem Kohlenstoff organisch . Bodenwissenschaftler verwenden die Großbuchstaben O, A, B, C und E, um die Haupthorizonte zu identifizieren, und Kleinbuchstaben zur Unterscheidung dieser Horizonte. Die meisten Böden haben drei Haupthorizonte: den Oberflächenhorizont (A), den Untergrund (B) und den Untergrund (C). Einige Böden haben einen organischen Horizont (O) an der Oberfläche, aber dieser Horizont kann auch vergraben werden. Der Masterhorizont (E) wird für unterirdische Horizonte verwendet, die deutlich Mineralien verloren haben ( Eluviation ). Grundgestein, das kein Boden ist, verwendet den Buchstaben R.

Vorteile von organischer Bodensubstanz und Humus

Die Bedeutung von chemisch stabilem Humus wird von einigen in der Fruchtbarkeit gesehen , die er den Böden sowohl in physikalischer als auch in chemischer Hinsicht verleiht, obwohl einige Agrarexperten sich stärker auf andere Eigenschaften konzentrieren, wie z. B. seine Fähigkeit, Krankheiten zu unterdrücken. Es hilft dem Boden, Feuchtigkeit zu speichern , indem es die Mikroporosität erhöht , und fördert die Bildung einer guten Bodenstruktur . Der Einbau von Sauerstoff in große organische Molekülverbände erzeugt viele aktive, negativ geladene Zentren, die an positiv geladene Ionen ( Kationen ) von Pflanzennährstoffen binden und diese durch Ionenaustausch für die Pflanze besser verfügbar machen . Humus ermöglicht Bodenorganismen, sich zu ernähren und zu reproduzieren, und wird oft als "Lebenskraft" des Bodens bezeichnet.

  • Der Prozess, der organische Bodensubstanz in Humus umwandelt, ernährt die Population von Mikroorganismen und anderen Lebewesen im Boden und erhält so ein hohes und gesundes Niveau des Bodenlebens .
  • Die Geschwindigkeit, mit der organische Bodensubstanz in Humus umgewandelt wird, fördert (wenn schnell) oder begrenzt (wenn langsam) das Zusammenleben von Pflanzen , Tieren und Mikroorganismen im Boden.
  • Effektiver Humus und stabiler Humus sind zusätzliche Nährstoffquellen für Mikroben : ersterer stellt eine leicht verfügbare Versorgung dar und letzterer dient als Langzeitspeicher.
  • Der Abbau von abgestorbenem Pflanzenmaterial führt dazu, dass komplexe organische Verbindungen langsam oxidiert werden (ligninartiger Humus) oder sich in einfachere Formen zersetzen ( Zucker und Aminozucker sowie aliphatische und phenolische organische Säuren ), die weiter in mikrobielle Biomasse (mikrobieller Humus) umgewandelt werden oder reorganisiert und weiter oxidiert zu Huminaggregaten ( Fulvinsäuren und Huminsäuren ), die sich an Tonminerale und Metallhydroxide binden . Die Fähigkeit von Pflanzen, Huminstoffe mit ihren Wurzeln aufzunehmen und zu verstoffwechseln , ist seit langem umstritten. Es besteht mittlerweile Konsens darüber, dass Humus in der Pflanzenphysiologie eher hormonell als nur ernährungsphysiologisch funktioniert .
  • Humus ist eine kolloidale Substanz und erhöht die Kationenaustauschkapazität des Bodens und damit seine Fähigkeit, Nährstoffe durch Chelatbildung zu speichern . Während diese Nährstoffkationen zu Pflanzen verfügbar sind, werden sie in den Boden gehalten und daran gehindert , durch gelaugt wird regen oder Bewässerung .
  • Humus kann das Äquivalent von 80–90% seines Gewichts an Feuchtigkeit aufnehmen und erhöht daher die Fähigkeit des Bodens, Trockenheit zu widerstehen.
  • Die biochemische Struktur des Humus ermöglicht es, übermäßig saure oder alkalische Bodenverhältnisse abzumildern, dh abzupuffern .
  • Während der Humifizierung sezernieren Mikroben klebrige, gummiartige Schleime ; diese tragen zur krümeligen Struktur (Tith) des Bodens bei, indem sie Partikel aneinander haften und eine stärkere Belüftung des Bodens ermöglichen. Giftstoffe wie Schwermetalle und überschüssige Nährstoffe können chelatisiert, dh an die organischen Humusmoleküle gebunden und so am Auswaschen gehindert werden.
  • Die dunkle, meist braune oder schwarze Farbe des Humus hilft, kalte Böden im Frühjahr zu erwärmen .
  • Humus kann durch sein Kohlenstoffbindungspotenzial zur Eindämmung des Klimawandels beitragen .

Siehe auch

Verweise

Externe Links