16. ह्यूमस - कार्बनिक पदार्थों का विखंडन (HUMUS - FRACTIONATION OF ORGANIC MATTER)

ह्यूमस - कार्बनिक पदार्थों का विखंडन (Humus – Fractionation of organic matter)

ह्यूमस

ह्यूमस भूरे या गहरे भूरे रंग के अनाकार और कोलाइडल कार्बनिक पदार्थ का एक जटिल और प्रतिरोधी मिश्रण है जो माइक्रोबियल ह्यूमस और संश्लेषण के परिणामस्वरूप होता है और इसमें मिट्टी और पौधों (soils and plants) के लिए बहुत महत्व के रासायनिक और भौतिक गुण होते हैं।

ह्यूमस का निर्माण

ह्यूमस यौगिक दो सामान्य प्रकार की जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं (biochemical reactions) के परिणामस्वरूप हुए हैं: ह्यूमस और संश्लेषण।

1. ह्यूमस:
   1. पौधों के अवशेषों में मौजूद रसायन लिग्निन सहित मिट्टी के रोगाणुओं (soil microbes including lignin) द्वारा टूटकर / विघटित होकर जाते हैं।
   2. टूटने के परिणामस्वरूप अन्य सरल कार्बनिक यौगिक ह्यूमस बनाने की प्रक्रियाओं (humus-forming processes) के दूसरे भाग, जैव रासायनिक संश्लेषण में तुरंत भाग लेते हैं।
   3. ये सरल रसायन मिट्टी के रोगाणुओं के शरीर के ऊतकों (body tissue of soil microbes) में नए यौगिकों में ह्यूमस किए जाते हैं।
   4. नए यौगिक आगे के संशोधन और संश्लेषण के अधीन होते हैं क्योंकि बाद में अन्य मिट्टी के रोगाणुओं (other soil microbes) द्वारा माइक्रोबियल ऊतक पर हमला किया जाता है।
2. संश्लेषण:

   इसमें लिग्निन के टूटने वाले उत्पाद जैसे फिनोल और क्विनोन शामिल होते हैं।

   1. ये मोनोमर्स बहुलकीकरण से गुजरते हैं जिसके द्वारा पॉलीफेनोल्स और पॉलीक्विनोन बनते हैं।
   2. ये उच्च आणविक भार यौगिक एन-युक्त अमीनो यौगिकों (N-containing amino compounds) के साथ अंतःक्रिया करते हैं और प्रतिरोधी ह्यूमस का एक महत्वपूर्ण घटक बनाते हैं।
   3. कोलाइडल क्ले इन पॉलिमर के निर्माण को प्रोत्साहित करती है।
   4. आम तौर पर यौगिकों के दो समूह जो सामूहिक रूप से ह्यूमस बनाते हैं, ह्यूमिक समूह और नॉनह्यूमिक समूह।

मिट्टी के कार्बनिक पदार्थ के अंश (Soil organic matter fractions)

• ह्यूमिक पदार्थ
• गैर-ह्यूमिक पदार्थ
• जब मिट्टी को क्षार के साथ निकाला जाता है तो ह्यूमिक पदार्थ घोल में चले जाते हैं। अघुलनशील भाग गैर-ह्यूमिक पदार्थ बनाता है।

ह्यूमिक समूह

• यह समूह मिट्टी के कार्बनिक पदार्थ (soil organic matter) का लगभग 60-80% बनाता है।
• वे सबसे जटिल हैं। वे माइक्रोबियल हमले के लिए सबसे अधिक प्रतिरोधी हैं।
• ह्यूमिक पदार्थों में सुगंधित रिंग प्रकार की संरचनाएं होती हैं।
• इनमें पॉलीफेनोल्स और पॉली क्विनोन शामिल हैं।
• ये ह्यूमस, संश्लेषण और बहुलकीकरण द्वारा बनते हैं।

ह्यूमिक पदार्थों को "अवक्रमण" = decline! के प्रतिरोध और एसिड और क्षार में घुलनशीलता के आधार पर निम्न में वर्गीकृत किया जाता है:

• ह्यूमिक एसिड (Humic acid)
• फुल्विक एसिड (Fulvic acid)
• ह्यूमिन (Humin)

नॉन-ह्यूमिक समूह

• यह समूह मिट्टी में कार्बनिक पदार्थ का 20-30% तक बनाता है।
• ये ह्यूमिक पदार्थों की तुलना में न्यून जटिल और माइक्रोबियल हमले के लिए न्यून प्रतिरोधी होते हैं।
• वे पॉलीसेकेराइड, पॉलीमर हैं जिनमें चीनी जैसी संरचनाएं और पॉलीयुरोनाइड्स होते हैं।
• इनमें ह्यूमस, कार्बोहाइड्रेट, लिग्निन, वसा, मोम, रेजिन, टैनिन और न्यून आणविक भार वाले कुछ यौगिक शामिल हैं।

ह्यूमस निर्माण के सिद्धांत

• लिग्निन सिद्धांत: वाक्समैन द्वारा प्रस्तावित।
  • इस सिद्धांत के अनुसार ह्यूमिक पदार्थ लिग्निन के अपूर्ण क्षरण के कारण बनते हैं।
• कोनोनोवास का सिद्धांत:
  • इस सिद्धांत के अनुसार लिग्निन ह्यूमस से पहले सेल्यूलोज विघटित करने वाले माइकोबैक्टीरिया द्वारा ह्यूमिक पदार्थ बनते हैं।
• पॉलीफेनोल सिद्धांत: फ्लैग और सोचटिग द्वारा।
  • इस सिद्धांत के अनुसार ह्यूमिक पदार्थ फेनोलिक सामग्री के संक्षेपण द्वारा बनते हैं।
  • लिग्निन के पॉलीफेनोल्स क्विनोन में ऑक्सीकृत हो जाते हैं।
  • ये क्विनोन ह्यूमिक अणु बनाने के लिए न्यून आणविक भार माइक्रोबियल उत्पादों के साथ संघनित होते हैं।
  • माइक्रोबियल उत्पाद अमीनो एसिड (amino acids), न्यूक्लिक एसिड (nucleic acid) और फॉस्फोलिपिड्स हैं।

ह्यूमस के गुण

1. छोटे कोलाइडल कण $C$, $H$, और $O_2$ से बने होते हैं।
2. कोलाइडल कण नकारात्मक रूप से आवेश (negatively charged - $-OH$, $-COOH$ या फेनोलिक समूह / phenolic groups) होते हैं, बहुत उच्च सतह क्षेत्र, उच्च सीईसी (higher CEC - $150 – 300\text{ cmol/kg}$), सिलिकेट क्ले की तुलना में 4-5 गुना अधिक जल धारण क्षमता होती है।
3. ह्यूमस का कुल निर्माण और स्थिरता पर बहुत अनुकूल प्रभाव पड़ता है।
4. मिट्टी को काला रंग प्रदान करें (Impart black colour to soils)।
5. ह्यूमस प्रतिक्रियाएं सिलिकेट क्ले के साथ होने वाली प्रतिक्रियाओं के समान हैं।

क्ले - ह्यूमस कॉम्प्लेक्स (Clay – Humus Complex)

ह्यूमस, कार्बनिक अनाकार कोलाइड बुनियादी और अम्लीय दोनों आयनों की आपूर्ति करता है जो क्षणभंगुर है और अंततः मिट्टी से गायब हो जाता है (disappears from soil)। क्ले, अकार्बनिक क्रिस्टलीय कोलाइड मुख्य रूप से बुनियादी पोषक आयनों की आपूर्ति करता है जो न्यूनोबेश स्थिरीकृतीकृत होता है।
ये दोनों कोलाइड मिट्टी कोलाइडल कॉम्प्लेक्स (soil colloidal complex) बनाते हैं और बेहद सक्रिय होते हैं और पौधों के पोषक तत्वों के महत्वपूर्ण स्रोत बनाते हैं।

ऐसा माना जाता है कि ह्यूमस और क्ले मिट्टी में क्ले - ह्यूमस कॉम्प्लेक्स (clay – humus complex) के रूप में मौजूद होते हैं, दोनों $Ca$, $Fe$, आदि जैसे धनायनों द्वारा एक साथ रखे जाते हैं। बाध्यकारी धनायन की प्रकृति के आधार पर, दो प्रकार के क्ले - ह्यूमस कॉम्प्लेक्स (Clay – humus complex) को मान्यता दी गई है।
$Ca$ आयनों द्वारा बाध्य कोलाइडल कॉम्प्लेक्स अधिक स्थिरीकृतीकृत होता है और मिट्टी की अनुकूल शारीरिक स्थिति (favorable physical condition of the soil), विशेष रूप से इसकी संरचना के लिए जिम्मेदार होता है। अन्य प्रकार जहां $Fe$ बाध्यकारी एजेंट के रूप में कार्य करता है, मिट्टी की खराब शारीरिक स्थिति (poor physical condition of the soils) पैदा करता है।

ह्यूमस (ह्यूमस) का रखरखाव (Maintenance of Humus / Soil organic matter)

• ह्यूमस को उच्च स्तर पर बनाए रखना मुश्किल है।
• यह इस कारण से है कि कार्बनिक पदार्थ सामग्री बढ़ने पर मिट्टी से कार्बन की हानि बढ़ जाती है।
• मिट्टी के पौधे-जलवायु नियंत्रण तंत्र (soil plant-climate control mechanism) की अनुमति से अधिक कार्बनिक पदार्थों को बढ़ाने का कोई प्रयास नहीं किया जाना चाहिए।
• मिट्टी नाइट्रोजन (soil Nitrogen) और मिट्टी के कार्बनिक पदार्थ के बीच एक मजबूत संबंध है।
• मिट्टी में कार्बनिक पदार्थों के पर्याप्त स्तर को बनाए रखने के लिए, फसल रोटेशन में फलियां शामिल करके और $N$ उर्वरकों के विवेकपूर्ण अनुप्रयोग द्वारा $N$ स्तर को बनाए रखा जाना चाहिए।
• मिट्टी से $N$ का नुकसान भी न्यून करना है।
• कार्बनिक पदार्थ स्तर को बनाए रखने के लिए कार्बनिक पदार्थों का निरंतर जोड़ आवश्यक है।
• इनमें पशु ह्यूमस, जैविक कचरा और फसल के अवशेष शामिल हैं।
• हरी ह्यूमस को शामिल करने से मिट्टी का ऑर्गेनिक कार्बन स्तर बढ़ जाएगा।
• फसल उत्पादन में बाधाओं को दूर करके प्रबल फसल विकास सुनिश्चित करने से मिट्टी में जड़ और शीर्ष अवशेष जुड़ेंगे।
• संभव सीमा तक संरक्षण जुताई (न्यूनतम जुताई / minimum tillage) का पालन किया जाना चाहिए।
• यह अवशेषों के क्षय को न्यून करेगा।
• प्राकृतिक वनस्पति को प्रोत्साहित करने के लिए भूमि को परती रखना भी उचित है।