ฮิวมัส

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี

ฮิวมัส (humus) คือ อินทรียวัตถุที่มีโครงสร้างสลับซับซ้อนโดยสลายตัวปะปนอยู่ในดินทำให้ดินมีความอุดมสมบูรณ์ เกิดจากการย่อยสลายของซากพืช ซากสัตว์ โดยกิจกรรมของจุลินทรีย์ซึ่งสังเคราะห์ได้สารประกอบอินทรีย์จำพวก กรดอะมิโน โปรตีน และอโรมาติก และจะเกิดการรวมตัวของสารประกอบอินทรีย์หลังจากที่จุลินทรีย์ตายลงและทับถมกันเป็นเวลานานกลายเป็นฮิวมัสในดิน

humus is a carbon rich end product that results from the decomposition of organic materials.


ส่วนประกอบของฮิวมัส[แก้]

ประกอบด้วยสารผลิตภัณฑ์ (Products) หลายประเภทโดยขึ้นอยู่กับชนิดของอินทรียวัตถุต้นกำเนิดตามธรรมชาติ เกิดจากการย่อยสลายของซากสิ่งมีชีวิตในดิน รวมทั้งการแปรสภาพของสารผลิตภัณฑ์และการสังเคราะห์สารขึ้นมาใหม่ ซึ่งสามารถแบ่งสารอินทรีย์ต่างๆออกเป็นสองส่วน คือ

ส่วนที่ไม่เป็นสารฮิวมิก (Nonhumic Substances) ประกอบด้วยสารอินทรีย์ที่เป็นองค์ประกอบของสิ่งมีชีวิตโดยทั่วไป เช่น สารประกอบพวกคาร์โบไฮเดรต โปรตีน กรดอะมิโน ลิพิด ลิกนิน แทนนิน และกรดอินทรีย์ต่างๆ เป็นต้น ลักษณะที่สำคัญของสารอินทรีย์เหล่านี้ คือ

  1. มีมวลโมเลกุลค่อนข้างต่ำ
  2. มีโครงสร้างโมเลกุลไม่สลับซับซ้อน
  3. ง่ายต่อการย่อยสลาย
  4. เป็นแหล่งอาหารและแหล่งพลังงานของจุลินทรีย์ในดิน

ส่วนที่เป็นสารฮิวมิก (Humic Substrances) เกิดจากการแปรสภาพของสารอินทรีย์และสังเคราะห์รวมตัวขึ้นมาใหม่ของสารที่ไม่ใช่ฮิวมิก ประกอบด้วยกลุ่มของสารอินทรีย์ประเภทที่มีลักษณะดังนี้

  1. มีมวลโมเลกุลค่อนข้างสูง
  2. โครงสร้างโมเลกุลมีรูปร่างทีไม่แน่นอน
  3. แสดงสมบัติเป็นสารคอลลอยด์
  4. คงทนต่อการย่อยสลายโดยจุลินทรีย์ดิน

สารฮิวมิกละลายน้ำได้น้อยมาก แต่สามารถละลายได้ในสารละลายที่เป็นกรดและด่างในบางส่วนของสารฮิวมิก สารฮิวมิกสามารถแบ่งออกได้เป็นสามส่วนใหญ่ๆ คือ

  1. กรดฮิวมิก (humic acid): ส่วนที่ละลายได้ในด่าง แล้วตกตะกอนเป็นกรดฮิวมิกเมื่อปรับสารละลายให้เป็นกรด
  2. กรดฟุลวิก (fulvic acid): ส่วนที่ละลายได้ในด่าง แต่ไม่ตกตะกอนเมื่อปรับสารละลายให้เป็นกรด
  3. ฮิวมิน (humin): ส่วนที่ไม่ละลายในด่าง[1]

องค์ประกอบทางเคมีและหมู่ฟังก์ชันนัลในสารฮิวมิก[แก้]

ส่วนใหญ่ประกอบด้วยกรดฮิวมิก(รวมกับฮิวมิน) และกรดฟุลวิกมีธาตุคาร์บอนและออกซิเจนเป็นองค์ประกอบประมาณ 90% โดยน้ำหนัก อีก 10% เป็นไฮโดรเจน ไนโตรเจน ซัลเฟอร์ และธาตุอื่นๆ ซึ่งโดยทั่วไปจะพบคาร์บอนมากกว่าออกซิเจน เมื่อไม่รวมซัลเฟอร์ สามารถเขียนสูตรเอมพิริคัล (empirical formula) ของกรดฮิวมิกและฟุลวิกเขียนได้เป็น C10H12O5N และ C12H12O9N ตามลำดับ โดยอัตราส่วนของ C:N อยู่ในช่วง 10-12:1

ลักษณะที่สำคัญ องค์ประกอบและโครงสร้างทางเคมีของสารฮิวมิกมีลักษณะที่สำคัญ คือ หมู่ฟังก์ชัน (functional group) พบว่ามีหมู่ O และ OH เป็นหมู่ฟังก์ชันนัลหลัก ตัวอย่างเช่น หมู่คาร์บอกซิลิก (carboxylic, -COOH group) และหมู่ฟีนิลหรือฟีนอลิก (phenyl or phenolic, -C6H5OH group) ซึ่งมีมากที่สุดและสำคัญ หมู่ฟังก์ชันนัลที่มากรองลงมา ได้แก่ หมู่แอลกอฮอลิก (alcoholic, -OH) อินอลิก (enolic, -CH=C-OH) และคาร์บอนิล (carbonyl, =C=O)มักพบในรูปของควิโนน (quinone) และคีโตน (ketone) [2]

functional group


โครงสร้างโมเลกุลของสารฮิวมิก[แก้]

สารฮิวมิกมีโครงสร้างโมเลกุลที่ซับซ้อนมาก โดยมีโครงสร้างที่ไม่เป็นผลึก และไม่มีรูปแบบที่แน่นอน การเกิดสารฮิวมิกเกิดจากกระบวนทางชีวเคมีที่ซับซ้อนมากและมีหลายขั้นตอนรวมถึงหลายวิถีทาง (pathway)ซึ่งเกิดจากกิจกรรมของจุลินทรีย์ดิน โดยเรียกกระบวนการนี้ว่า ฮิวมิฟิเคชัน (humification) นอกจากนี้องค์ประกอบและโครงสร้างของสารฮิวมิกยังเปลี่ยนแปลงได้ตามแหล่งที่มาและองค์ประกอบเดิมของอินทรียสาร สภาพแวดล้อม จุลินทรีย์ดิน รวมถึงอายุและขั้นตอนการย่อยสลาย [3]

สารเชิงซ้อนระหว่างโลหะหนัก-ฮิวมัส[แก้]

ฮิวมัสที่เป็นทั้งสารฮิวมิกและไม่ได้เป็นสารฮิวมิก จะมีหมู่ฟังก์ชันนัลที่ว่องไวต่อปฏิกิริยา ซึ่งอยู่อย่างไม่อิสระเมื่ออยู่ในดินที่เป็นดินแร่ธาตุ (mineral soil) โดยจะทำปฏิกิริยาในรูปของสารเชิงซ้อนกับแร่ธาตุและสารประกอบต่างๆในดิน ตัวอย่างเช่น การทำปฏิกิริยาคีเลตกับโลหะแคทไอออน การดูดซับของฮิวมัสบนผิวอนุภาคของแร่ดินเหนียวและสารกำจัดศัตรูพืชต่างๆ ปฏิกิริยาเชิงซ้อนและการเกิดคีเลตระหว่างฮิวมัสกับโลหะต่างๆในดิน มีบทบาทและมีอิทธิพลต่อการสลายตัวผุพังของดิน รวมทั้งมีอิทธิพลต่อสมบัติทางเคมีและความอุดมสมบูรณ์ ดังนี้

  1. ความเป็นประโยชน์ของฟอสฟอรัส (P) จะสูงขี้น เนื่องจากการทำปฏิกิริยาเชิงซ้อนระหว่างฮิวมัสกับโลหะแคทไอออน Al3+ และ Fe3+ ในดินที่เป็นกรด และกับ Ca2+ และ Mg2+ ในดินที่เป็นด่าง ทำให้โอกาสที่แคทไอออนในดินจะทำปฏิกิริยาตกตะกอนกับ P สารละลายได้น้อย
  2. เกิดการปลดปล่อยธาตุอาหารที่เป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างซิลิเกต ในระหว่างการสลายตัวผุพังของแร่ต้นกำเนิด
  3. เป็นการเพิ่มประโยชน์ของจุลธาตุ (trace elements) ในดินชั้นบน เนื่องจากการดูดใช้จุลธาตุจากดินชั้นล่างโดยรากพืช เมื่อรากพืชเกิดการย่อยสลายจุลธาตุแล้วก็จะส่งผลประโยชน์ต่อพืชได้ดีขึ้นจากปฏิกิริยาคีเลต
  4. โลหะจะทำหน้าที่เป็นตัวกลางเชื่อมระหว่างฮิวมัสและอนุภาคดินเหนียว จากการเกิดสารเชิงซ้อนระหว่างฮิวมัสกับดิน ซึ่งมีอิทธิพลต่อการเกิดและเสถียรภาพของเม็ดดิน
  5. ทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมหรือต่อต้านความเข้มข้นที่สูงขึ้นหรือสูงเกินไปของโลหะแคทไอออนบางชนิด เช่น Al3+, Cd2+ และ Pb2+ ซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อพืชได้
  6. มีบทบาทต่อเคลื่อนย้ายของโลหะบางชนิด เช่น Al3+ และ Fe3+ ลงสู่ชั้นล่างของดิน[4]

อ้างอิง[แก้]

  1. ดร.ไพบูลย์ วิวัฒน์วงศ์วนา. คณะเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่. 2546.เคมีดิน(SOIL CHEMISTRY). หน้า 98-99
  2. ดร.ไพบูลย์ วิวัฒน์วงศ์วนา. คณะเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่. 2546.เคมีดิน(SOIL CHEMISTRY). หน้า 100
  3. ดร.ไพบูลย์ วิวัฒน์วงศ์วนา. คณะเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่. 2546.เคมีดิน(SOIL CHEMISTRY). หน้า 101-102
  4. ดร.ไพบูลย์ วิวัฒน์วงศ์วนา. คณะเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่. 2546.เคมีดิน(SOIL CHEMISTRY). หน้า 104

ดูเพิ่มเติม[แก้]