Humic หรือ กรดฮิวมิก เป็นสารอินทรีย์สีน้ำตาลเข้ม พบได้ใน ดิน พีต ถ่านหิน แม่น้ำ หนองน้ำ และ มหาสมุทร เกิดจากกระบวนการย่อยสลายทางชีวภาพของ สารอินทรีย์ ที่ตายลง
กระบวนการเกิดสารฮิวมิก
กระบวนการที่ 1 เกิดจากลิกนินในพืชถูกย่อยสลายด้วยจุลินทรีย์ในดิน แต่เกิดการย่อยสลายไม่สมบูรณ์ กลายมาเป็นส่วนหนึ่งของฮิวมัส โดยจะมีการเปลี่ยนโครงสร้างของหมู่เมทอกซิล (demethylation) เป็นออโทไฮดรอกซีฟีนอล (o-Hydroxy phenols) และเกิดการออกซิเดชันของหมู่คาร์บอกซิลิก (Carboxylic group;-COOH) หลังจากนั้นจึงรวมกับโปรตีนเกิดเป็นกรดฮิวมิกและกรดฟูลวิก ตามลำดับ
กระบวนการที่ 2 เกิดจากการเซลลูโลส (nonlignin C sources) ในพืชถูกย่อยสลายด้วยจุลินทรีย์ในดิน ได้เป็นโพลีฟีนอล (polyphenol) และถูกออกซิไดซ์กลายเป็นควิโนน (Quinones) แล้วจึงรวมกับโปรตีนให้สารฮิวมิก
กระบวนการที่ 3 เกิดจากในระหว่างที่พืชถูกย่อยสลายด้วยจุลินทรีย์ในดินกลายเป็นลิกนิน จะมีสารฟีโน-ลิก แอลดีไฮด์
(phenolic aldehydes) และกรดเกิดขึ้น ซึ่งจะถูกย่อยสลายกลายเป็นควิโนน (Quinones) แล้วจึงรวมกับโปรตีนให้สารฮิวมิก
กระบวนการที่ 4 เกิดจากน้ำตาลที่เกิดจากพืชถูกย่อยสลายด้วยจุลินทรีย์ในดินแล้วรวมกับโปรตีนให้สารฮิวมิก
กรดฮิวมิก (Humic Acid)
กรดฮิวมิก เป็นสารประกอบฮิวมิกชนิดหนึ่ง มีสีน้ำตาลถึงน้ำตาลเข้ม มีโมเลกุลขนาดใหญ่ มีมวลโมเลกุล 10,000-100,000 ดาลตัน ละลายในสารละลายด่าง จากการศึกษาองค์ประกอบและโครงสร้างทางเคมีของกรดฮิวมิกพบว่า โมเลกุลของกรดฮิวมิกมีหมู่
ฟังก์ชั่นนัลหลักที่สำคัญได้แก่ หมู่ไฮดรอกซิล (-OH) หมู่คาร์บอกซิลิก (Carboxylic,-COOH group) และหมู่ฟีนิลหรือหมู่ฟีนอลิก
(phenyl or phenolic,-C6H5OH group) ซึ่งทั้งสองหมู่นี้มีบทบาทสำคัญมากต่อความจุในการแลกเปลี่ยนไอออนบวก
(Cations exchange capacity;CEC)
และความสามารถในการต้านทานการเปลี่ยนแปลงความเป็นกรด-ด่างของดิน (Soil buffering capacity) หมู่ฟังก์ชันนัลที่มีรองลงมา ได้แก่ อินอลิก (Enalic,-CH=C-OH) และคาร์บอนิล (Carbonyl,=C=O) ซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในรูปควิโนน (Quinine) และคีโตน (Ketone)(นัทธีรา และคณะม2553)
ธาตุที่เป็นองค์ประกอบสำคัญของกรดฮิวมิกได้แก่ คาร์บอน (C=49.6-58.7%) ไฮโดรเจน (H=3.9-5.4%) ออกซิเจน (O=32.9-43.5%) ไนโตรเจน (N=1.2-5.0%) และซัลเฟอร์ (S=n.d.-0.8%)
สมบัติที่สำคัญของกรดฮิวมิกจะมีผลอย่างมากต่อการปรับปรุงดินโดยเฉพาะสมบัติทางเคมีของดินก็คือ กรดฮิวมิกเป็นสารที่มีความจุในการแลกเปลี่ยนไอออนบวก (cation exchange capacity,CEC) สูงมากคือ มีค่าระหว่าง 500-870 มิลลิสมมูลต่อ 100 กรัม
ซึ่งสูงกว่าสารฮิวมิกประมาณ 3-4 เท่า ทำให้ถ้าใส่กรดฮิวมิกลงไปในดินในปริมาณมากจะมีผลทำให้ดินมีค่าความจุในการแลกเปลี่ยน
ไอออนบวกรวมสูงขึ้นได้ไม่มากก็น้อยและทำให้ดินมีความต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงระดับความเป็นกรด-ด่าง (buffering capacity) ของดินสูงขึ้นด้วย นอกจากนั้นยังสามารถดูดซับธาตุอาหารพืชที่มีประจุบวก เช่น โพแทสเซียม หรือดูดซับกับธาตุโลหะ
เช่น เหล็ก แมงกานีส สังกะสี ( ปิยะ,2553)
กรดฮิวมิกที่มีอยู่ในดินหรือที่ผลิตเพื่อเป็นการค้าเพื่อใช้ปรับปรุงดิน เป็นสารที่มีประโยชน์ต่อการปรับปรุงสมบัติของดิน ทั้งสมบัติ
ทางกายภาพ เคมี จุลชีวของดิน และสภาพสิ่งแวดล้อมในดินดังนี้
ประโยชน์ ของกรดฮิวมิก:
แหล่งที่มา ของกรดฮิวมิก:
ธรรมชาติ: ดิน,พีต,ถ่านหิน,แม่น้ำ,หนองน้ำ,มหาสมุทร
ผลิตภัณฑ์แปรรูป:ปุ๋ยหมัก,ปุ๋ยชีวภาพ,สารปรับปรุงดิน
การใช้งาน ของกรดฮิวมิก:
เกษตร: ปุ๋ยอินทรีย์,สารปรับปรุงดิน,สารเสริมประสิทธิภาพการดูดซึมธาตุอาหาร
สวน:,ปุ๋ยอินทรีย์,สารปรับปรุงดิน,สารเสริมประสิทธิภาพการดูดซึมธาตุอาหาร
อุตสาหกรรม:,น้ำยาทำความสะอาด,สารเติมแต่ง,สารกันน้ำ
ลีโอนาไดต์(Leonadite)
ลีโอนาไดต์ : เป็นชั้นดินปนถ่านหินที่ถูกออกซิไดซ์ตามธรรมชาติ มีลักษณะนุ่มไม่แข็งตัว มีสีน้ำตาลอ่อนถึงดำ ปกติพบอยู่ในแหล่งถ่านหินที่มีความลึกไม่มาก ประกอบด้วยกรดฮิวมิกและ กรดอินทรีย์อื่น ๆ ดินปนถ่านหินนี้เกิดจากการผุพังสลายตัวของซากพืชซากสัตว์ด้วยกระบวนการ ทางเคมีและชีวภาพ ดินปนถ่านหินจะมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิด แหล่งลีโอนาไดต์ขนาดใหญ่พบในมลรัฐดาโกตาเหนือและไวโอมิง ประเทศสหรัฐอเมริกา รวมทั้ง บริทริช โคลัมเบีย ประเทศแคนาดา นอกจากนี้ยังมีผู้ให้ความหมายว่า ลีโอนาไดต์ [18] คือ ลิกไนต์ที่ถูกออกซิไดซ์ตาม ธรรมชาติ ประกอบด้วยเกลือแคลเซียมและเหล็กของกรดฮิวมิกและกรดอินทรีย์อื่น ลีโอนาไดต์นี้เป็นชื่อที่ตั้งเพื่อเป็นเกียรติแก่ Dr.A.G. Leonard นักธรณีวิทยาคนแรกที่เป็นผู้บุกเบิกในการศึกษาแหล่งถ่านหินของรัฐดาโกตาเหนือ ประเทศสหรัฐอเมริกา ซึ่งได้ให้ความหมายว่า ลีโอนาไดต์เกิดจากการผุพังตามธรรมชาติของถ่านหินชนิดลิกไนต์(Lignite) โดยพบว่าส่วนใหญ่เป็นสารประกอบของ
1.ฮิวมัส (Humus)
2.กรดฟูลวิค (Fulvic acid)
3.กรดฮิวมิค (Humic acid)
4.ฮิวมีน (Humin)
หรือเรียกรวมว่า สารฮิวมิก (Humic Substances) วัสดุเหล่านี้ใช้เป็นตัวให้กรดฮิวมิค มีการนำไปใช้ในการปรับปรุงดินเพื่อการเกษตรกรรมและการฟื้นฟูพื้นที่
การเกิดแร่ลีโอนาไดต์
ตามธรรมชาติมีความเป็นไปได้ 2 ทฤษฎี คือ
สารฮิวมิกแบ่งออกเป็น 3 ประเภท คือ
1) กรดฮิวมิค (Humic Acid) ซึ่งละลายในสารละลายด่างเจือจาง และนําสารละลายด่างที่สกัดได้นั้นมาตกตะกอนด้วยกรด จะได้ตะกอนของกรดฮิวมิค เมื่อเอากรดฮิวมิคมาสกัดด้วยแอลกอฮอล์ได้ส่วนที่ละลาย คือ กรดไฮมาโทเมลานิค (Hymatomelanic Acid) หรือเอาตะกอนกรดฮิวมิคมาละลายด้วยด่าง แล้วเติมอิเล็กโทรไลต์ (Electrolyte) จะได้ตะกอนของกรดฮิวมิคสีเทา ส่วนที่ไม่ตกตะกอน คือกรดฟูลวิคสีนํ้าตาล มีสีจาง
2) กรดฟูลวิค (Fulvic Acid) สารละลายที่เหลือจากการทำให้เป็นกรดในข้อ 1 นั้น คือ กรดฟูลวิคสามารถละลายได้ทั้งในกรดและด่าง
3) ฮิวมีน (Humin) คือ สารฮิวมิคซึ่งไม่สามารถสกัดได้ด้วยสารละลายด่างเจือจาง และกรด มีสีคล้ำดําหรือน้ำตาลเข้ม
สารประกอบทั้ง 3 ชนิดนี้ มีคุณสมบัติคล้ายคลึงกันในการควบคุมคณุสมบัติของดิน เช่น สามารถดูดยึด และแลกเปลี่ยนประจุบวกได้ดี นอกจากความแตกต่างกันในการละลายได้แล้ว โดยทั่วไปพบว่า กรดฟูลวิคเป็นกลุ่มของสารอนินทรีย์ประเภทที่มีมวลโมเลกุลต่ำ ถึงค่อนข้างต่ำ โดยเฉลี่ยมก็อยู่ในช่วง 500 – 20,000 ดาลตัน ส่วนกรดฮิวมิกเป็นพวกที่มีมวลโมเลกุลสูงกว่าคือ ประมาณ 10,000 – 100,000 ดาลตัน หรือมากกว่า สําหรับฮิวมีนนั้นในปัจจุบันพบว่าส่วนใหญเป็นพวกกรดฮิวมิคที่มีมวลโมเลกุลสูง ทั้งนี้เนื่องจาก องค์ประกอบต่าง ๆ รวมทั้งมีหมู่ฟังก์ชั่นนัล (Functional group) ในโมเลกุลของสารทั้งสองใกล้เคียงกัน แต่การที่ฮิวมีนไม่ละลายในด่างที่เจือจาง เนื่องจากสารดังกล่าวถูกดูดยึดไว้อย่างเหนียวแน่นโดยอนุภาคดินที่สาํคัญ เช่น แร่ดินเหนยีว ดังนั้นในการศึกษาธรรมชาติและสมบัติของสารฮิวมิค ส่วนมากจึงเน้นเฉพาะส่วนที่เป็นกรดฮิวมิค และกรดฟูลวิค สำหรับฮิวมีนถือว่ามีสมบัติใกล้เคียงไปทางกรดฮิวมิค เมื่อทำการวิเคราะห์ปริมาณธาตุอาหารที่มีอยู่ในกรดฮิวมิคที่สกัดจากแร่ลีโอนาไดต์พบว่ามีปริมาณคาร์บอนที่มากถึง 63.5%
ประโยชน์ของกรดฮิวมิกและเกลือของกรดฮิวมิก
สารฮิวมิคหรือกรดฮิวมิคทำอะไรได้บ้าง
1.ช่วยให้เนื้อเยื่อของพืชต้องการอ๊อกซิเจนอิสระเพื่อการหายใจโดยใช้อ๊อกซิเจน จึงเป็นการให้พลังงานจากการเมตาโบลิสซึมต่อพืชชั้นสูงทุกชนิด
2.ร่วมกับแสงอาทิตย์และกระบวนการสังเคราะห์แสงสร้างพลังงานจากการเมตาโบลิสซึ่ม ช่วยให้พืชสังเคราะห์แสงได้ดีขึ้นโดยช่วยในการจับแสงในคลอโรฟิล
3.เมื่อใช้เป็นสารละลายเจือจางพ่นทางใบ ช่วยให้พืชเจริญเติบโตเร็วขึ้นและเป็นเหตุให้พืชคุ้นเคยกับการรับอ๊อกซิเจน
4.ไม่เพียงแต่จะช่วยให้พืชหายใจได้เท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มปริมาณของจุลินทรีย์อีกด้วย
5.ช่วยเป็นตัวรับไฮโดรเจนสำหรับเนื้อเยื่อสะสมอาหารที่รากพืชหลากหลายชนิด
6.ให้พลังงานที่เกิดจากการสังเคราะห์แสงและช่วยเสริมกระบวนการนี้ซึ่งได้แก่การ ผลิตทางชีวะเคมีของสารอินทรีย์เชิงซ้อนโดยเฉพาะแป้งจากคาร์บอนไดอ๊อกไซด์,น้ำ จุลธาตุ, และเกลืออนินทรีย์พร้อมกับพลังงานจากแสงอาทิตย์สำหรับการสร้างคลอโรฟิล(Chlorophyll Production)
7.เพิ่มปริมาณคลอโรฟิล(Chlorophyll Content)ในใบพืชขณะที่พืชได้รับอาหารทางรากหรือพ่นทางใบ
8.มีอิทธิพลโดยตรง ต่อการสร้างเอนไซม์และระบบสังเคราะห์เอนไซม์สุทธิ(net Enzyme Synthesis)
9.มีอ๊อกซิน(Auxin)ซึ่งมีส่วนสำคัญในการทำปฏิกิริยาทางเคมีที่เรียกว่า(chelation)กับ ธาตุเหล็กเพื่อป้องกันความเป็นพิษนี้ต่อพืช ช่วยให้พืชเจริญเติบโตตามปกติ มีความสมบูรณ์ ช่วยรักษาความเข้มข้นของอาหารพืช โดยเฉพาะการเจริญของระบบราก(Root System)
การให้ปุ๋ยทางใบและสารป้องกันโรคพืช ชนิดดูดซึมรวมกับ ฮิวมิกแอซิดมีผลดีมากกว่าการพ่นด้วยปุ๋ยหรือยาเพียงอย่างเดียว ดังนี้
วิธีการใช้ฮิวมิคกับการเกษตร มีดังนี้
Humic หรือ กรดฮิวมิก เป็นสารอินทรีย์ที่มีประโยชน์ต่อดิน พืช และสิ่งแวดล้อม ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติของดิน เพิ่มความอุดมสมบูรณ์ เสริมสร้างจุลชีวในดิน และมีการใช้งานหลากหลายในภาคเกษตร สวน และอุตสาหกรรม
ฮิวมิกเหมืองแม่เมาะ : https://youtu.be/qhiGcW6KZfQ
https://www.youtube.com/watch?v=qhiGcW6KZfQ
ที่มา: กรมวิชาการเกษตร, Mema 2006
ป้ายคำ : อินทรีย์วัตถุ, เกษตรอินทรีย์