Význam a přeměny organické hmoty v půdě – 3. díl

Třetí částí navazuje kolektiv autorů z České zemědělské univerzity v Praze (ČZU) v čele s Ing. Jindřichem Černým, Ph.D., na předchozí díly o půdní organické hmotě, které byly uveřejněny v časopisu Úroda (2/2023 a 3/2023). Tentokrát (Úroda 10/2023) se odborníci zaměřují na humus. Zjednodušeně lze konstatovat, že se humusové látky vytváří náročnou cestou a poměrně dlouho. Ačkoliv bychom si přáli dosáhnout většího množství humusu v půdě, je nezbytné si uvědomit, že přirozené procesy přeměn organické hmoty lze překonat jen obtížně, zejména v běžných polních podmínkách zemědělské praxe.

V prvních dvou dílech autoři popisovali změny obsahu uhlíku v půdě, vysvětlili význam a přeměny složek primární organické hmoty. Z uvedených údajů jednoznačně vyplývá, že většina organických látek dodaných do půdy se rozkládá (mineralizuje). Pouze malá část je transformována na stabilnější složky humusu, který tvoří další významnou část neživé půdní organické hmoty.

Vznik humusu

Jak uvádí autoři článku, humusové látky obvykle vznikají z meziproduktů rozkladu primární organické hmoty a jejich reziduí. Proto v předchozích článcích upozorňovali na potřebu pravidelného používání a kombinaci různorodých zdrojů primární organické hmoty (zbytků rostlin včetně meziplodin, stájových hnojiv, digestátů, případně čistírenských kalů), a to i v rámci „jedné společné aplikace“. Některé komponenty těchto vstupů se v půdě rozkládají pomaleji. Jedná se zejména o cyklické organické sloučeniny (fenoly, lignin, chinony apod.), které se následně spojují do větších, a ještě stabilnějších makromolekul. Humus tedy nevzniká rozkladem organických látek (jak je někdy nesprávně uváděno), ale především syntézou (polymerizací a kondenzací) původně jednodušších organických látek do složitějších. Obecně jsou tyto procesy označovány jako humifikace.

Teorie vzniku humusu

Existuje několik teorií o vzniku humusu. Nejčastěji jsou založeny na předpokladu (hypotéze) kondenzace mezi aminokyselinami a složkami degradovaného ligninu, jelikož humusové látky mají často polymerní strukturu podobnou právě struktuře ligninu. Mnoho publikací popisuje také vznik humusu z (poly)fenolů nebo jiných organických látek, vysvětlují odborníci z ČZU.

Navzdory rozdílům v detailech polymerace při tvorbě půdních humusových látek diskutovaných mezi různými výzkumnými skupinami se uvedené teorie zatím shodují ve třech základních, experimentálně ověřených předpokladech:

1. Odumřelá organická hmota v půdě pocházející převážně z rostlin a půdních mikroorganismů je částečně degradována a rozštěpena na malé jednotky.
2. Stabilnější molekuly rozkladu, jako jsou fenoly, deriváty fenylpropanu (tj. prekurzory ligninu) spolu s peptidy, aminokyselinami, aminocukry a cukry reagují, polymerizují a polykondenzují, přičemž jsou částečně katalyzovány půdními enzymy (zejména oxidoreduktázami), půdními mikroorganismy nebo povrchy minerálních částic za vzniku organických látek středních až větších molekulových hmotností, které následně tvoří „supramolekulární“ vazby, jejichž výsledkem je "humusová síť".
3. Během tvorby a po jejich vzniku reagují humusové látky s anorganickými složkami půdy. V důsledku toho vznikají organominerální komplexy. Humusové látky také tvoří komplexy s dvoj– nebo trojmocnými kationty, jako jsou Ca²⁺, Cu²⁺, Fe³⁺, nebo Al³⁺. Takto vytvořené humusové látky vykazují vysokou odolnost a stabilitu proti mikrobiálnímu rozkladu jednak díky biochemické stabilitě organických molekul a následně vlivem vazby s minerálními povrchy i komplexací kationtů, které snižují rychlost degradace organických molekul v půdě.

Více informací přináší říjnové vydání časopisu Úroda (10/2023).*

Úvodní fotografie: Rozdíl mezi ornou půdou a stabilizovaným kompostem je patrný na první pohled Foto Jindřich Černý

Vysrážené huminové kyseliny a jejich oddělení pro další stanovení Foto Jindřich Černý