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

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

ह्यूमस (Humus)

ह्यूमस (Humus) भूरे या गहरे भूरे रंग के (brown or dark brown) अनाकार और कोलाइडल कार्बनिक पदार्थ (amorphous and colloidal organic substance) का एक जटिल और प्रतिरोधी मिश्रण (complex and rather resistant mixture) है जो माइक्रोबियल अपघटन और संश्लेषण (microbial decomposition and synthesis) के परिणामस्वरूप (results) होता है और इसमें मिट्टी और पौधों (soils and plants) के लिए बहुत महत्व के (great significance) रासायनिक और भौतिक गुण (chemical and physical properties) होते हैं।

ह्यूमस का निर्माण (Humus Formation)

ह्यूमस यौगिक (humus compounds) दो सामान्य प्रकार (two general types) की जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं (biochemical reactions) के परिणामस्वरूप (resulted) हुए हैं: अपघटन (Decomposition) और संश्लेषण (Synthesis)।

1. अपघटन (Decomposition):
   1. पौधों के अवशेषों में मौजूद रसायन (Chemicals in the plant residues) लिग्निन सहित मिट्टी के रोगाणुओं (soil microbes including lignin) द्वारा टूट (broken down) जाते हैं।
   2. टूटने के परिणामस्वरूप (result from the breakdown) अन्य सरल कार्बनिक यौगिक (simpler organic compounds) ह्यूमस बनाने की प्रक्रियाओं (humus-forming processes) के दूसरे भाग (second), जैव रासायनिक संश्लेषण (biochemical synthesis) में तुरंत भाग (take part immediately) लेते हैं।
   3. ये सरल रसायन (simpler chemicals) मिट्टी के रोगाणुओं के शरीर के ऊतकों (body tissue of soil microbes) में नए यौगिकों (new compounds) में चयापचय (metabolized) किए जाते हैं।
   4. नए यौगिक (new compounds) आगे के संशोधन और संश्लेषण (further modification and synthesis) के अधीन (subject) होते हैं क्योंकि बाद में (subsequently) अन्य मिट्टी के रोगाणुओं (other soil microbes) द्वारा माइक्रोबियल ऊतक (microbial tissue) पर हमला (attacked) किया जाता है।
2. संश्लेषण (Synthesis):

   इसमें लिग्निन के टूटने वाले उत्पाद (breakdown products of lignin) जैसे फिनोल (phenols) और क्विनोन (quinones) शामिल (Involve) होते हैं।

   1. ये मोनोमर्स (monomers) बहुलकीकरण (polymerization) से गुजरते (undergo) हैं जिसके द्वारा पॉलीफेनोल्स और पॉलीक्विनोन (polyphenols and polyquinones) बनते हैं।
   2. ये उच्च आणविक भार यौगिक (high molecular weight compounds) एन-युक्त अमीनो यौगिकों (N-containing amino compounds) के साथ बातचीत (interact) करते हैं और प्रतिरोधी ह्यूमस (resistant humus) का एक महत्वपूर्ण घटक (significant component) बनाते हैं।
   3. कोलाइडल क्ले (Colloidal clays) इन पॉलिमर (polymers) के निर्माण (formation) को प्रोत्साहित (encourage) करती है।
   4. आम तौर पर यौगिकों के दो समूह (two groups of compounds) जो सामूहिक रूप से (collectively) ह्यूमस (humus) बनाते हैं, ह्यूमिक समूह (humic group) और नॉनह्यूमिक समूह (nonhumic group)।

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

• ह्यूमिक पदार्थ (Humic matter)
• गैर-ह्यूमिक पदार्थ (Non humic matter)
• जब मिट्टी को क्षार (alkali) के साथ निकाला (extracted) जाता है तो ह्यूमिक पदार्थ (humic substances) घोल (solution) में चले जाते हैं। अघुलनशील भाग (insoluble portion) गैर-ह्यूमिक पदार्थ (non humic matter) बनाता है।

ह्यूमिक समूह (Humic group)

• यह समूह (group) मिट्टी के कार्बनिक पदार्थ (soil organic matter) का लगभग 60-80% बनाता है।
• वे सबसे जटिल (most complex) हैं। वे माइक्रोबियल हमले के लिए सबसे अधिक प्रतिरोधी (most resistant to microbial attack) हैं।
• ह्यूमिक पदार्थों (Humic substances) में सुगंधित रिंग प्रकार की संरचनाएं (aromatic ring type structures) होती हैं।
• इनमें पॉलीफेनोल्स (polyphenols) और पॉली क्विनोन (poly quinones) शामिल हैं।
• ये अपघटन, संश्लेषण और बहुलकीकरण (decomposition, synthesis and polymerization) द्वारा बनते (formed) हैं।

ह्यूमिक पदार्थों (humic substances) को गिरावट के प्रतिरोध (resistance to degradation) और एसिड और क्षार में घुलनशीलता (solubility in acids and alkalis) के आधार पर निम्न में वर्गीकृत (classified) किया जाता है:

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

नॉन-ह्यूमिक समूह (Non humic group)

• यह समूह (group) मिट्टी में कार्बनिक पदार्थ (organic matter) का 20-30% तक बनाता है।
• ये ह्यूमिक पदार्थों की तुलना में (as compared to humic substances) कम जटिल (less complex) और माइक्रोबियल हमले के लिए कम प्रतिरोधी (less resistant to microbial attack) होते हैं।
• वे पॉलीसेकेराइड (polysaccharides), पॉलीमर (polymers) हैं जिनमें चीनी जैसी संरचनाएं (sugar like structures) और पॉलीयुरोनाइड्स (polyuronides) होते हैं।
• इनमें प्रोटीन (proteins), कार्बोहाइड्रेट (carbohydrates), लिग्निन (lignins), वसा (fats), मोम (waxes), रेजिन (resins), टैनिन (tannins) और कम आणविक भार वाले कुछ यौगिक (some compounds of low molecular weight) शामिल हैं।

ह्यूमस निर्माण के सिद्धांत (Theories on humus formation)

• लिग्निन सिद्धांत (Lignin theory): वाक्समैन (Waksman, 1936) द्वारा प्रस्तावित (Proposed)।
  • इस सिद्धांत के अनुसार ह्यूमिक पदार्थ लिग्निन के अपूर्ण क्षरण (incomplete degradation of lignin) के कारण बनते हैं।
• कोनोनोवास का सिद्धांत (Kononovas theory):
  • इस सिद्धांत के अनुसार लिग्निन अपघटन (lignin decomposition) से पहले (earlier) सेल्यूलोज (cellulose) विघटित करने वाले माइकोबैक्टीरिया (decomposing mycobacteria) द्वारा ह्यूमिक पदार्थ बनते हैं।
• पॉलीफेनोल सिद्धांत (Polyphenol theory): फ्लैग और सोचटिग (Flaig and Sochtig, 1964) द्वारा।
  • इस सिद्धांत के अनुसार ह्यूमिक पदार्थ फेनोलिक सामग्री के संक्षेपण (condensation of phenolic materials) द्वारा बनते हैं।
  • लिग्निन के पॉलीफेनोल्स (polyphenols of lignin) क्विनोन (quinones) में ऑक्सीकृत (oxidized) हो जाते हैं।
  • ये क्विनोन (quinones) ह्यूमिक अणु (humic molecules) बनाने के लिए कम आणविक भार माइक्रोबियल उत्पादों (low molecular weight microbial products) के साथ संघनित (condensed) होते हैं।
  • माइक्रोबियल उत्पाद (microbial products) अमीनो एसिड (amino acids), न्यूक्लिक एसिड (nucleic acid) और फॉस्फोलिपिड्स (phospholipids) हैं।

ह्यूमस के गुण (Properties of Humus)

1. छोटे कोलाइडल कण (tiny colloidal particles) $C$, $H$, और $O_2$ से बने होते हैं।
2. कोलाइडल कण (colloidal particles) नकारात्मक रूप से चार्ज (negatively charged - $-OH$, $-COOH$ या फेनोलिक समूह / phenolic groups) होते हैं, बहुत उच्च सतह क्षेत्र (very high surface area), उच्च सीईसी (higher CEC - $150 – 300\text{ cmol/kg}$), सिलिकेट क्ले की तुलना में (than that of silicate clays) 4-5 गुना अधिक जल धारण क्षमता (higher WHC) होती है।
3. ह्यूमस (Humus) का कुल निर्माण और स्थिरता (aggregate formation and stability) पर बहुत अनुकूल प्रभाव (very favorable effect) पड़ता है।
4. मिट्टी को काला रंग प्रदान करें (Impart black colour to soils)।
5. धनायन विनिमय प्रतिक्रियाएं (Cation exchange reactions) सिलिकेट क्ले (silicate clays) के साथ होने वाली प्रतिक्रियाओं के समान (similar) हैं।

क्ले - ह्यूमस कॉम्प्लेक्स (Clay – Humus Complex)

ह्यूमस (Humus), कार्बनिक अनाकार कोलाइड (organic amorphous colloid) बुनियादी और अम्लीय दोनों आयनों (both basic and acidic ions) की आपूर्ति (supplies) करता है जो क्षणभंगुर (transitory) है और अंततः (ultimately) मिट्टी से गायब हो जाता है (disappears from soil)। क्ले (Clay), अकार्बनिक क्रिस्टलीय कोलाइड (inorganic crystalline colloid) मुख्य रूप से (chiefly) बुनियादी पोषक आयनों (basic nutrient ions) की आपूर्ति (supplies) करता है जो कमोबेश स्थिर (more or less stable) होता है।
ये दोनों कोलाइड (Both these colloids) मिट्टी कोलाइडल कॉम्प्लेक्स (soil colloidal complex) बनाते हैं और बेहद सक्रिय (extremely active) होते हैं और पौधों के पोषक तत्वों के महत्वपूर्ण स्रोत (important sources of plant nutrients) बनाते हैं।

ऐसा माना जाता है (It is believed) कि ह्यूमस और क्ले (humus and clay) मिट्टी में क्ले - ह्यूमस कॉम्प्लेक्स (clay – humus complex) के रूप में मौजूद (exist) होते हैं, दोनों $Ca$, $Fe$, आदि जैसे धनायनों (cations like Ca, Fe, etc.) द्वारा एक साथ (held together) रखे जाते हैं। बाध्यकारी धनायन की प्रकृति (nature of binding cation) के आधार पर, दो प्रकार (two types) के क्ले - ह्यूमस कॉम्प्लेक्स (Clay – humus complex) को मान्यता (recognized) दी गई है।
$Ca$ आयनों द्वारा बाध्य (bound by Ca ions) कोलाइडल कॉम्प्लेक्स (colloidal complex) अधिक स्थिर (more stable) होता है और मिट्टी की अनुकूल शारीरिक स्थिति (favorable physical condition of the soil), विशेष रूप से (particularly) इसकी संरचना (structure) के लिए जिम्मेदार (responsible) होता है। अन्य प्रकार (other type) जहां $Fe$ बाध्यकारी एजेंट (binding agent) के रूप में कार्य करता है, मिट्टी की खराब शारीरिक स्थिति (poor physical condition of the soils) पैदा (creates) करता है।

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

• ह्यूमस (humus) को उच्च स्तर (higher level) पर बनाए रखना मुश्किल (difficult) है।
• यह इस कारण (reason) से है कि कार्बनिक पदार्थ सामग्री (organic matter content) बढ़ने (raised) पर मिट्टी से कार्बन की हानि (loss of carbon) बढ़ जाती है।
• मिट्टी के पौधे-जलवायु नियंत्रण तंत्र (soil plant-climate control mechanism) की अनुमति (permit) से अधिक कार्बनिक पदार्थों (organic matter content) को बढ़ाने का कोई प्रयास (No attempt) नहीं किया जाना चाहिए।
• मिट्टी नाइट्रोजन (soil Nitrogen) और मिट्टी के कार्बनिक पदार्थ (soil organic matter) के बीच एक मजबूत संबंध (strong linkage) है।
• मिट्टी में कार्बनिक पदार्थों के पर्याप्त स्तर (adequate level of organic matter) को बनाए रखने के लिए, फसल रोटेशन (crop rotation) में फलियां (legumes) शामिल करके और $N$ उर्वरकों के विवेकपूर्ण अनुप्रयोग (judicious application of N fertilizers) द्वारा $N$ स्तर (N level) को बनाए रखा जाना चाहिए।
• मिट्टी से $N$ का नुकसान (Loss of N) भी कम (minimized) करना है।
• कार्बनिक पदार्थ स्तर (organic matter level) को बनाए रखने के लिए कार्बनिक पदार्थों (organic materials) का निरंतर जोड़ (continuous addition) आवश्यक (essential) है।
• इनमें पशु खाद (animal manure), जैविक कचरा (organic wastes) और फसल के अवशेष (crop residues) शामिल हैं।
• हरी खाद (green manure) को शामिल करने से मिट्टी का ऑर्गेनिक कार्बन स्तर (organic carbon level) बढ़ जाएगा।
• फसल उत्पादन (crop production) में बाधाओं (constraints) को दूर करके जोरदार फसल विकास (vigorous crop growth) सुनिश्चित (Ensuring) करने से मिट्टी में जड़ और शीर्ष अवशेष (root and top residues) जुड़ेंगे।
• संभव सीमा तक (extent possible) संरक्षण जुताई (न्यूनतम जुताई / minimum tillage) का पालन किया जाना चाहिए।
• यह अवशेषों के क्षय (decay of residues) को कम (reduce) करेगा।
• प्राकृतिक वनस्पति (natural vegetation) को प्रोत्साहित (encourage) करने के लिए भूमि को परती रखना (Keeping the land fallow) भी उचित (advisable) है।