ह्युमिक पदार्थ (लेख क्रमांक ५)

श्री रवींद्र थत्ते,

संचालक,

इको ऍग्रो ग्रुप, पुणे.

ह्युमिक पदार्थ:

मातीतील सेंद्रिय पदार्थ म्हणजे जैविक स्त्रोत असलेले कोणताही पदार्थ. यापैकी कर्ब हा सर्वात महत्वाचा घटक असून वजनाने ५८% असतो. जमीनीतील सेंद्रिय पदार्थांपैकी जिवंत भाग हा जास्तीत जास्त १५% पर्यंत आढळतो व यामध्ये पिकांच्या मुळांसकट सर्व सजीव येतात. उर्वरित ८५% सेंद्रिय पदार्थ हा निर्जीव असतो.

निर्जीव सेंद्रिय पदार्थांचे वर्गीकरण खालील प्रमाणे करता येते. हे वर्गीकरण आकार, आचरण, टिकाऊपणाचा कालावधी यावर केले असून जास्त पासून कमी कुजण्याच्या क्षमतेनुसार त्याची क्रमवारी केली आहे. 

अ.विद्राव्य सेंद्रिय पदार्थ (Dissolved Organic Matter - DOM): हि सेंद्रिय आम्ल, शर्करा, अमिनो आम्ल अशा गुंतागुंत नसलेल्या सेंद्रिय संयुगांपासून बनलेले असतात. यामध्ये प्रामुख्याने मुळांमधून निघणारा स्त्राव समाविष्ट असतो व सर्वसाधारणपणे १ वर्षापेक्षा कमी कालावधी मध्ये कुजतात.

ब. कणांच्या स्वरूपातील सेंद्रिय पदार्थ (Perticulate Organic Matter Form - POMF): यामध्ये मुळ पदार्थांच्या पेशींचा सांगाडा दिसू शकतो. वनस्पती व प्राण्यांचे अवशेष / विष्ठा व सूक्ष्म जीवाणूंचा समावेशामुळे यामध्ये सतत कुजण्याची प्रक्रिया चालू असते.  सूक्ष्म जीवांची प्रक्रिया सतत चालू असल्याने काही वर्षांपर्यंत हि प्रक्रिया चालू असते. (साधारणपणे १ ते १०/१५ वर्ष, पण काही परिस्थितीत याहीपेक्षा जास्त). पृष्ठ भागावरील ताजा कुजणारा सेंद्रिय पदार्थ जमीनीला आच्छादन रूपाने संरक्षण हि देतो तसेच पीक पोषण अन्नद्र्व्याचा पुरवठा करतो. याशिवाय सूक्ष्म जीवाणूंना अन्न / उर्जा देण्याचे कार्य करते. जमीनीचे तापमान व आर्द्रता याने POM च्या कुजण्याच्या प्रक्रीयेवरती परिणाम होतो. मातीच्या गुणवत्ते वरती परिणाम करत असल्यामुळे काही ठिकाणी माती परीक्षणामध्ये POM मोजले जाते.   

क. ह्युमस: जमीनीतील सर्वात जास्त प्रमाणात सेंद्रिय पदार्थ या स्वरुपात आढळतो (४५-७५%). ह्युमस मातीच्या कणांभवती राहतो व मातीची रचना टिकवणे / बनवणे हि क्रिया करतो. याबाबत अधिक माहिती पुढे दिलेली आहे.

ड. विघटनास प्रतिरोध करणारे सेंद्रिय पदार्थ. (Resistant Organic Matter - ROM): यामध्ये कर्बाचे प्रमाण सर्वाधिक असून याचे स्वरूप कोळसा सारखे असते. जमीनीमध्ये हे शेकडो वर्ष स्थिर राहते. हे जैविक दृष्टया सक्रीय नसते परंतु जमीनीचे भौतिक गुणधर्म जसे पाणी धरून ठेवण्याची क्षमता, धन आयन विनिमय क्षमता आणि औष्णिक गुणधर्म वरती परिणाम करते.

जमिनीवर पडणाऱ्या वनस्पती / सेंद्रिय पदार्थांचे जलद गतीने विघटन होण्यासाठी त्यांचे सूक्ष्म आकारामध्ये विभाजन होणे गरजेचे असते. हे कार्य निरनिराळे जीव / जिवाणूंमार्फत केले जाते. वनस्पती हि कर्बोदके (शर्करा), प्रथिने, मेद, पिष्ठमय पदार्थ, सेल्युलोज, लीग्निन इत्यादि पासून बनलेली असते. यातील शर्करा व पिष्ठमय पदार्थ लवकर कुजतात, परंतु सेल्युलोज व विशेषतः लीग्निन कुजण्यास खूप वेळ लागतो. विशेषत: बुरशी हि सेल्युलोज व लीग्निन कुजवायचे कार्य करते. या शिवाय वाळवी सारखी कीड कठीण कोरड्या लाकडाला कुरतडते, त्यांच्या पोटामध्ये लीग्निन पचवणारे जीवाणू त्याचे विघटन करते. एकंदरीत, वेगवेगळ्या जिवाणूंचे समूह सेंद्रिय पदार्थावर एकाच वेळेला काम करतात. सेंद्रिय पदार्थाचे विघटन व त्यापासून तयार होणारे पदार्थ खालील तक्त्यात दाखवले आहेत.

नैसर्गिक पद्धतीने ह्युमीक पदार्थांच्या निर्मिती हि शास्त्रज्ञांना अद्यापहि नीट न समजलेली प्रक्रिया आहे. याबबत वेगवेगळे सिद्धांत प्रचलित आहेत. हि अत्यंत धीम्या गतीने होणारी प्रक्रिया आहे.  कर्बाची साठवणूक जमीनीत ह्युमीक पदार्थ (ह्युमस)च्या स्वरुपामध्ये केली जाते व तिथे कर्ब शेकडो वर्ष सुरक्षित राहतो. जेथे जलद गतीने कुजणारे सेंद्रिय पदार्थ असतात, तिथे कर्बाची साठवणूक तात्पुरत्या स्वरूपाची असते व मृदा व्यवस्थापनातील बदलाने हे कर्ब नष्ट होते. 

नियमितपणे जमीनीमध्ये दिलेल्या (मिळालेल्या) सेंद्रिय पदार्थांचे रुपांतर ह्युमिक पदार्थांमध्ये होण्यास 30 वर्ष लागतात. ह्युमिक पदार्थ जमीनीमध्ये दीर्घकाळ वास्तव्य करतात. नैसर्गिक न कसलेल्या जमीनीमध्ये 1200 वर्ष इतके जुने ह्युमिक पदार्थ आढळून आले आहेत. मात्र नांगरट, मशागत, समतल बांधणी या सारख्या जमीन उघडी पडणाऱ्या कृतीमुळे ह्युमिक पदार्थ नष्ट होतो. 

सेंद्रिय पदार्थ मातीमध्ये मिसळल्यानंतर त्याची काही वर्षांनंतर होणारी परिणीती :

एकूण सेंद्रिय अवशेष : १०० ग्रॅम, त्यापैकी,

• CO₂ श्वसनांद्वारे ६०-८० ग्रॅम कर्ब वातावरणात निघून जातो.

• ३०-३५% कर्ब मृदेमध्ये मिसळला जातो.

त्यापैकी,

• ३-८ ग्रॅम कर्ब हे सूक्ष्मजीव ग्रहण करता (त्यांच्या शरीरात असते) 

• ३-८  ग्रॅम कर्ब हे परिवर्तनीय कर्बाच्या स्वरूपात असतो. 

• १०-३० ग्रॅम कर्ब स्थिर ह्युमसच्या स्वरूपात असतो. 

सेंद्रिय पदार्थांपासून तयार होणार्‍या पदार्थांबाबत माहिती खालील तक्त्यामध्ये दिलेली आहे. 

जमीनीमध्ये ह्युमिक पदार्थांची निर्मिती कशी होते. हे दर्शवणारा तक्ता:

ह्युमस: हयुमस ची निर्मिती हा एक निसर्गाचा चमत्कार आहे. असेंद्रिय व सेंद्रिय घटकांपासून सूक्ष्म जीवांनी निर्माण केलेला हा एक अमूल्य पदार्थ आहे. हि एक जैविक प्रक्रिया असून यामध्ये प्रथम सेंद्रिय पदार्थांचे विघटन केले जाते. यानंतर सेंद्रिय व असेंद्रिय पदार्थांपासून एकदम निराळे घटक निर्माण होतात.

अनेक प्रजातीचे जीवाणू संघटीतरित्या कोरम पद्धतीने अनेक जटील रसायनांची निर्मिती करतात. जीवाणू मध्ये कोरम सेन्सिंग नावाची लोकसंख्येवर आधारित जीन्स अभिव्यक्त करण्याची पद्धत विकसित आहे व त्यामुळे सामुदायिक प्रतिक्रिया व्यक्त होतात.  

ह्युमिफिकेशन हि प्रक्रिया शेकडो वर्ष चालते. नत्र, प्राणवायू, हाइड्रोजन, नायट्रोजन, ॲलिफटीक (स्निग्धांश युक्त) व ॲरोमॅटिक (सुगंध युक्त) कर्बाचा वापर करून रासायनिकदृष्टया अत्यंत जटील अशा ह्युमिक पदार्थाची निर्मिती केली जाते.

व्याखेनुसार "ह्युमस हे तपकिरी काळ्या रंगाचे जटील कर्बयुक्त संयुग असून, सुक्ष्मदर्शकाखाली त्या मधील वनस्पती, प्राण्यांच्या पेशीची रचना दिसत नाही". मातीमधील सेंद्रिय पदार्थाच्या ६५-७५% प्रमाणात हे ह्युमस असते. मातीमधील खनिजांच्या सोबत ह्युमस शेकडो वर्ष स्थिर राहते.

हयुमस हे सेद्रिय-खनिज पदार्थांपासून बनलेले असून एकसारख्या रेणूंची शृंखला (पॉलिमर) आहे. 

हयुमसमध्ये आढळणारे मूळ तत्वांचे प्रमाण:

• कर्ब: ६०%.
• नाइट्रोजन: ६-८%.
• स्फुरद: १-२%.
• गंधक: 0.८-१.५%.  

ह्युमिक पदार्थांचे प्रमुख घटक ह्युमीन, ह्युमिक ऍसिड व फुल्विक ऍसिड आहेत.

ह्युमीन: ह्युमीन हे कोणत्याही सामू मध्ये विद्राव्य नाही. तसेच हा रेणू खूप मोठ्या आकाराचा असून विघटनास सर्वाधिक विरोध करतो. म्हणजेच तो खूप स्थिर असतो. पाणी धरून ठेवण्याची उत्तम क्षमता आणि जमीनीची रचना सुधारण्याचे कार्य ह्युमीन करते. 

ह्युमिक ऍसिड: ह्युमिकच्या रेणूचा पृष्ठभाग मोठा असल्यामुळे तो खूप क्रियाशील असतो. तो अन्नद्रव्य / खनिजांना धरून ठेवतो. ह्यूमिक ऍसिड मध्ये नत्र, प्राणवायू, हाइड्रोजन, नायट्रोजन, ॲलिफटीक (स्निग्धांश युक्त) व ॲरोमॅटिक (सुगंध युक्त) कर्ब व ६० विविध खनिजांचा  समावेश असतो. या खनिजांबरोबर अतिशय स्थिर सेंद्रिय खनिज संयुगे तयार होतात.

ह्युमिक ऍसिड चा रेणू हा खूप जटील असतो. अनेक मुलद्रव्यांसोबत यांची खूप मोठी शृंखला तयार होते. उच्च तापमान, उच्च दाब, तीव्र रासायनिक अभिक्रिया यांना ह्युमिक प्रतिकार करते.

फुल्विक ऍसिड: फुल्विक ऍसिड हे कोणत्याही सामू मध्ये पाण्यात विद्राव्य असून, लहान आकाराचे रेणू असलेले ॲलिफटीक (स्निग्धांश युक्त) व ॲरोमॅटिक (सुगंध युक्त) कर्बयुक्त  पदार्थ असतो. त्यामध्ये कार्बाक्सिल व हाइड्रॉक्सिल प्रकारचे रसायने असल्यामुळे तो खूप प्रतिक्रियाशील असतो. ह्युमिकच्या तुलनेत फुल्विक ऍसिड मध्ये जास्त प्राणवायू (O₂) असतो व अति उच्च विनिमय क्षमता (CEC) असते. रंग फिक्कट पिवळा असतो. लहान आकाराच्या रेणूमुळे मुळे, खोड व पाने या मार्गाने ते वनस्पतीमध्ये सहज प्रवेश करू शकते. फुल्विक ऍसिड हे सर्वाधिक कार्यक्षम चीलेटिंग घटक असल्यामुळे फुल्विक ऍसिड सोबत खनिज पदार्थ सहजरित्या पिकामध्ये प्रवेश करू शकतात. व त्यामुळे पीक पोषक अन्नद्रव्य फवारणीसाठी हे उत्तम मध्यम आहे.  

ह्युमिक पदार्थांचे फायदे:

1. स्फुरदाचे स्थिरीकरण - जमीनीतील कैल्शियम, मैग्नीशियम, एल्यूमीनियम, लोह या मूलतत्वांशी बद्ध होण्याच्या गुणधर्मामुळे स्फुरद अनुपलब्ध होते. ह्युमिक पदार्थ असे होवू देत नाही व स्फुरद उपलब्ध राहते. (स्फुरद्युक्त खतांसोबत ह्युमिक दिले तर)

2. ह्यूमिक सोबत नत्र जास्त दिवस परिणामकारक राहतो व उत्पादन वाढवतो. (नत्र युक्त खतांसोबत ह्युमिक दिले तर)

3. वनस्पतीच्या बाह्य पेशींची संवेदनशीलता वाढवल्यामुळे पाने, मुळे अधिक अन्नद्रव्यांचे ग्रहण करू शकतात. 

4. वनस्पतीच्या वाढीस चालना देते. मुळांची भरपूर वाढ होते.

5. फळे आणि भाज्यांमधील शर्करेचे (Brix) प्रमाण वाढवते. 

6. मातीच्या उच्च धन आयन विनिमय क्षमता (CEC) मुळे अन्नद्रव्य धरून ठेवता येतात. त्याचा निचरा होत नाही.

7. हे एक नैसर्गिक बफरिंग एजंट असून उच्च सामू व सोडियम मुळे होणार्‍या परिणामांपासून संरक्षण करते.

8. नैसर्गिक चिलेटिंग / कॉम्प्लेक्सिंग एजंट असल्यामुळे मातीतील अन्नद्रव्य दीर्घकाळ उपलब्ध स्थितीमध्ये धरून ठेवते व सर्व पोषक तत्वांची वनस्पतीसाठी उपलब्धता वाढवते.

9. मातीची रचना, भुसभुशीतपणा, पाणी जमीनीत मुरण्याचा वेग तसेच पाणी धारण करण्याची क्षमता वाढवते.

10. बियाण्यांची उगवण क्षमता वाढवते व लवकर अंकुरण होते.

11. मातीच्या कणांच्या पोकळ्यांमध्ये वायूंचे अदान-प्रदान वाढवते. ज्यामुळे मुळांचा भरपूर विकास होतो. मुळांची वाढ उत्तम होत. प्रयोगांमध्ये दिसून येते कि त्याच्या वापराने मुळांची वाढ २०-५०% अधिक होते.

12. ह्युमिक ऍसिड / फुल्विक ऍसिड हे उत्तम जैव-उत्तेजक असून सौम्य तीव्रतेचा वापर अधिक परिणामकारक असल्याचे दिसून येते. 

फुल्विक ऍसिड चे फायदे:

1. फुल्विक ऍसिड चा रेणू आकाराने लहान असल्यामुळे पिकाच्या पेशीमध्ये सहजपणे प्रवेश करतो.

2. फुल्विक ऍसिड हे नैसर्गिक सेंद्रिय इलेक्ट्रोलाइट असून वनस्पतींच्या चयापचय क्रियेला व न्यूक्लिक ऍसिड च्या निर्मितीला चालना देते.

3. फुल्विक ऍसिड अँटीऑक्सिडेंट म्हणून महत्वाचे कार्य करते.

4. फुल्विक ऍसिड अजैविक ताणात पिकांची सहनशीलता वाढवते आणि उत्पादन वाढीस मदत करते.

5. फुल्विक ऍसिड वनस्पतींमध्ये सूक्ष्म अन्नद्रव्यांचे वहन आणि वितरण करत असल्यामुळे सूक्ष्म अन्नद्रव्ये पिकाला जलद व अधिक प्रमाणात उपलब्ध होतात. 

कोळश्याची निर्मिती कशी झाली.

कित्येक कोटी वर्षापूर्वी पृथ्वीवर अनेक ठिकाणी प्रचंड जंगले होती. यांचा पालापाचोळा व लाकूड जमीनीवर पडून कुजायचे, ज्या ठिकाणी दलदली सारखी परिस्थिती होती त्या ठिकाणी या कुजणाऱ्या पदार्थावर माती व मातीचा थर जमा होऊन कुजण्याची प्रक्रिया प्राणवायू विरहीत परिस्थितीत होऊ लागली. जमीनीखाली दाब, तापमान व लाखो वर्षाच्या कालावधी नंतर या कुजणाऱ्या सेंद्रिय पदार्थांचे रुपांतर निरनिराळ्या प्रकारच्या कोळश्यामध्ये झाले.  

संदर्भ: fulvicforce.co.za वरून अनुवादित.

या साठ्यांमध्ये बरीच विविधता असली तरी काही ठिकाणच्या साठ्यांमध्ये अतिशय उच्च प्रमाणात व उच्च प्रतीचे ह्युमिक पदार्थ सापडतात. सदर साठे अमेरिका, कॅनडा, जर्मनी, पूर्व युरोप, रशिया, ऑस्ट्रेलिया व चीन मध्ये आढळतात. मात्र अमेरिका / कॅनडा मधील लिओनार्डाइट नावाचा मऊ, मेणचट तपकिरी रंगाच्या कोळसासारखा पदार्थ सर्वोत्कृष्ट आहे असे शास्त्रज्ञ समजतात. लिओनार्डाइट आणि कोळसा मधला प्रमुख फरक म्हणजे लिओनार्डाइट पूर्णपणे ऑक्सीडाइज्ड (ऑक्सिजनशी संयोग होऊन भस्म बनणे) झालेला असतो (प्राणवायूचे प्रमाण १५० % जास्त असते.) लिओनार्डाइटमध्ये ह्युमिक आम्लाचे प्रमाण जास्त (८० % पर्यंत) असते. तसेच त्यामध्ये कार्बोक्सिल जास्त प्रमाणात असते. लिओनार्डाइट हि कोळसा बनण्याच्या अलीकडील स्थिती आहे. लिओनार्डाइट हा खनिजासारखा असून नैसर्गिकरीत्या यातील ह्युमस, ह्युमिक आम्ल, फुल्विक आम्ल हे घटक विद्राव्य स्थितीमध्ये नसतात. त्यामुळे दृश्य स्वरुपात फायदा दिसण्यासाठी एकतर लिओनार्डाइट शेतीमध्ये खूप मोठ्या प्रमाणात वापरावे लागेल व तरी देखील त्यातील गुणधर्माचा फायदा दुसर्‍या वर्षापासून उपलब्ध होताना दिसेल.

(अ) ह्युमिक पदार्थाचा जटिलता दाखवणारा त्रिमितीय रेणू.

(ब) चित्रामध्ये ह्युमिक आम्लाचा रेणू दाखवला असून पिवळ्या रंगामध्ये खनिज पदार्थांशी संयोग करण्यासाठी ऋण भार उपलब्ध असलेल्या जागा दाखवल्या आहेत.  

लिओनार्डाइट ह्या ह्युमिक पदार्थामध्ये खूप जास्त ऑक्सिडेशन झाल्यामुळे खनिज पदार्थांशी संयोग करण्यासाठी अनेक ठिकाणी ऋण भार उपलब्ध असतात. त्यामुळे अन्नद्रव्य धरून ठेवण्याचे कार्य हे सर्वोत्तम करू शकते. ह्युमिक आम्लामुळे नत्र व स्फुरद या दोन महत्वाच्या अन्नद्रव्यांची उपलब्धता अनेक पटीने वाढते व दीर्घकाळ पिकांना उपलब्ध होते.   

ह्युमिक पदार्थांचे साठे असणार्‍या खाणीतून ह्युमिक पदार्थ बाहेर काढून त्यावर प्रक्रिया करून तयार ह्युमिक आम्ल विद्राव्य स्थितीमध्ये उपलब्ध केले जाते. तीव्र विम्ल सामू असलेल्या KOH (पोटॅशियम हैड्रॉक्साइड) ची प्रक्रिया केल्याने ह्युमिक पदार्थांपासून प्रामुख्याने ह्युमीन,  ह्युमिक ऍसिड / फुल्विक ऍसिड तयार होतात. या प्रत्येक घटकाचे गुणधर्म वेगळे असून त्यांची वैशिष्टये खालील दिलेल्या तक्त्याप्रमाणे.  

ह्युमिक पदार्थांवर KOH ची प्रक्रिया करून त्यातील अविद्राव्य ह्युमीन प्रथम काढून टाकला जातो. आता ह्या द्रावणात ह्युमिक ऍसिड व अल्प प्रमाणात फुल्विक ऍसिड असते. वास्तविक ह्युमिक आम्ल हे नाव तसे चुकीचे आहे कारण ह्याचा सामू साधारण ११ असतो. ह्याला पोटॅशियम सॉल्ट ऑफ ह्यूमिक ऍसिड किंवा पोटॅशियम ह्युमेट असे म्हणतात. हे द्रावण, पावडर किंवा ग्रॅनूल स्वरुपात विकले जाते.  

ह्युमिक व फुल्विक च्या मिश्रणातून फुल्विक वेगळे करण्यासाठी वरील द्रावण मध्ये ऍसिड मिसळले जाते. जेणेकरून ऍसिड मध्ये विद्राव्य असलेले फुल्विक ऍसिड वेगळे होते. 

ह्युमिक पदार्थांचे रासायनिक गुणधर्म (Stevenson, 1982 वरून अनुवादित) 

बाजारमध्ये कृत्रिम पद्धतीने तसेच विविध प्रकारच्या लिग्नाईट (दगडी कोळसा) पासून तयार केलेले हुमिक ऍसिड उपलब्ध आहे. ह्युमिक पदार्थांची गुणवत्ता पारखण्यासाठी सर्वमान्य अशी पृथक्ककरणाची पद्धत विकसित / उपलब्ध नाही. तूर्तास, पूर्ण ऑक्सिडेशन झालेले, अमेरिकेतील लेओनार्डईटच्या खाणीतून काढलेल्या स्त्रोतापासून बनवलेली खात्रीशीर विद्राव्य ह्युमिक उत्पादने वापरणे फायदेशीर ठरते. 

प्रचलित शेती पद्धतीमध्ये जमीनीतील नैसर्गिक हयुमस व सेंद्रिय कर्ब मागील ५०-६० वर्षात नष्ट झाल्यामुळे आपल्या पूर्वजांनी शेकडो वर्ष जतन केलेले सेंद्रिय कर्ब / ह्युमिक पदार्थांची संचीत पुंजी नष्ट झाली आहे. त्यामुळे दरवर्षी अधिक रासायनिक खते देउन देखील उत्पादनामध्ये घट होत आहे. जमीनीतील सेंद्रिय कर्ब वाढवणे, ह्युमिफिकेशनची प्रक्रिया वाढवणे शिवाय तयार ह्युमिक + फुल्विक आम्लाचा वापर करणे हे आता अनिवार्य आहे.   

सदर लेखमालेतील लेख आवडला असल्यास इतरांना या लेखाची लिंक पुढे पाठवा तसेच या ब्लॉगला फॉलो (Follow) करा. Follow करण्यासाठी https://ecoagroservices.blogspot.com/ या लिंकला जा व पान उघडा. पानाच्या खालच्या उजव्या कोपऱ्यात  या चौकटीवर क्लिक आहे त्यावर क्लिक करा.  नवीन लेख प्रकाशित होताच त्याची सूचना तुम्हाला ई-मेल द्वारे प्राप्त होइल. 

लेखाबाबत काही प्रश्न / सूचना असल्यास आपण ecoagropune@gmail.com या ई-मेलच्या माध्यमातून आम्हाला पाठवू शकता.