Von Michael Martin Meléndrez

Huminsäure ist eine Gruppe von Molekülen, die Wasser und Nährstoffe an die Pflanzenwurzeln binden und ihnen helfen, diese aufzunehmen. Ein hoher Huminsäuregehalt kann die Ernteerträge drastisch erhöhen. Ein Mangel an Huminsäure kann Landwirte und Gärtner daran hindern, Pflanzen mit optimalen Nährstoffen anzubauen. Die gängige Meinung ignoriert jedoch Huminsäuren und hält es für unmöglich, eine städtische Landschaft wie einen Park, einen Golfplatz oder einen Rasen ohne hoch analysierte NPK-Dünger zu bewirtschaften und zu pflegen.

In diesem Artikel werden die Details zum Thema Humus näher erläutert. Wir können unsere Bodenbiologie und -chemie anpassen und bessere Erträge erzielen, wenn wir ihre Eigenschaften verstehen.

Humus vs. organische Substanz

Zunächst müssen wir verstehen, dass es einen Unterschied zwischen organischer Substanz und Humus im Boden gibt. „Humus“ ist ein allgemeiner Begriff, der eine Gruppe von separaten, aber unterschiedlichen Huminstoffen beschreibt. „Organische Bodensubstanz“ ist Material, das sich im Boden mit unterschiedlicher Geschwindigkeit zersetzt.

Zu den häufigsten Substanzen, die wir kollektiv als „Humus“ bezeichnen, gehören:

• Fulvinsäure: eine gelbe bis gelb-braune Humussubstanz, die unter allen pH-Bedingungen wasserlöslich ist und ein niedriges Molekulargewicht hat.
• Huminsäure: eine dunkelbraune Humussubstanz, die nur bei höheren pH-Werten im Boden wasserlöslich ist und ein höheres Molekulargewicht als Fulvinsäure aufweist. Huminsäure kann jahrhundertelang in ungestörten Böden verbleiben.
• Humin: eine schwarze Humussubstanz, die bei keinem pH-Wert in Wasser löslich ist, ein hohes Molekulargewicht hat und nie in basenextrahierten flüssigen Huminsäureprodukten vorkommt.

Die Zugabe von organischen Stoffen ist sicherlich ein hervorragendes Mittel, um einen Boden zu remineralisieren, der ausgelaugt wurde oder keine chemischen Reaktionen aufweist, wie bei einigen Sanden. Sand mit einer niedrigen Kationenaustauschkapazität (CEC) hat Schwierigkeiten, die Kationen der Nährstoffe zu halten, und diese Kationen können leicht tief in den Boden ausgelaugt werden und stehen dann für die Pflanzenaufnahme nicht mehr zur Verfügung.

Sandige Böden sind auch nicht in der Lage, Wasser zu halten, wenn trockene Bedingungen vorherrschen und es an Humus mangelt. Sande befinden sich in einem Zustand des „Fasten oder Hungerns“, da Wasser und Nährstoffe nur für kurze Zeit nach der Aufbringung verfügbar sind. Humus-Biomoleküle können dazu beitragen, Wasser und ionisierte Nährstoffe zu binden, die durch den natürlichen Kreislauf von organischer Biomasse, Kompost oder anderen Düngemitteln entstehen.

Der Elektronegativitätsfaktor von Huminsäuren ist der Schlüssel zur Entwicklung und Erhaltung eines gesunden und nachhaltigen Bodens. Die Quelle dieser Huminsäuren in einem nachhaltigen landwirtschaftlichen Programm, einem ökologisch zertifizierten Betrieb oder einer städtischen Landschaft kann verrottendes organisches Material wie Kompost sein. Im Wesentlichen handelt es sich um Dünger in organischer Form. Es ist daher wichtig, die Quelle der Inhaltsstoffe und die Nährstoffanalyse Ihres Komposts zu kennen.

Humus ist ein mächtiger Stoff, und eine winzige Menge kann ein enormes, messbares Ergebnis erzielen. Wir haben gesehen, dass schon 40 Pfund auf einem Hektar Ackerland den Ertrag einer Pflanze dramatisch erhöhen.

Die Physik der Huminsäure

Huminsäuren sind als Medium für den Transport von Nährstoffen aus dem Boden zur Pflanze äußerst wichtig, weil sie ionisierte Nährstoffe festhalten können und so deren Auswaschung verhindern. Huminsäuren werden auch von der Verarmungszone der Pflanzenwurzel angezogen. Wenn sie an den Wurzeln ankommen, bringen sie Wasser und Nährstoffe mit, die die Pflanze braucht.

Die Erschöpfungszone ist der Bereich in der Nähe der Wurzel einer Pflanze, aus dem die Wurzel Nährstoffe zieht (erschöpft). Diese Zone kann besonders verarmt sein, wenn ein Mangel an Huminsäure oder Mykorrhizapilzen besteht. Bei Mykorrhiza-Pflanzen ist die Verarmungszone von geringerer Bedeutung. Mykorrhizapilze haben Hyphen-Mikroröhren, die viel weiter in den Boden reichen können als die Wirtspflanze. Sie können Mineralien zum Nutzen der Wirtspflanze von außerhalb der Verarmungszone aufnehmen. Humus ist sogar noch wichtiger für die Verfügbarkeit und Aufnahme von Nährstoffen durch die Pflanzen, wenn es keine gesunden Mykorrhiza-Beziehungen im Boden gibt.

Positive Ionen werden von der Pflanzenwurzel leichter aufgenommen, weil die Wurzel eine negative Ladung hat. Mit anderen Worten, das Positive (Kation) wird vom Negativen (der lebenden Wurzel) angezogen. Huminsäuren halten Kationen (positive Ionen) so fest, dass sie leichter von der Pflanzenwurzel aufgenommen werden können, was den Transfer von Mikronährstoffen in das Kreislaufsystem der Pflanze verbessert. Dies funktioniert, weil Huminsäuren (Ulm-, Humin- und Fulvosäuren) positive Ionen aufnehmen und dann von der Wurzelverarmungszone und den Hyphenmikroschläuchen der Mykorrhiza angezogen werden.

Da die negative Ladung der Wurzel größer ist als die negative Ladung der Huminsäure-Biomoleküle, gehen Wissenschaftler davon aus, dass die Mikronährstoffe von der Pflanzenwurzel aufgenommen und vom Kreislaufsystem der Pflanze absorbiert werden. Ein Teil der Mikronährstoffe wird aus dem Huminsäuremolekül freigesetzt, wenn sie in die Wurzelmembran eindringen, aber wir wissen jetzt, dass die Pflanze auch einige der leichteren Moleküle der Huminsäuren aufnimmt. Im Wesentlichen chelatisieren die Huminstoffe Kationen wie Magnesium (Mg2+), Kalzium (Ca2+) und Eisen (Fe2+). Durch die Chelatbildung erhöhen Huminstoffe die Verfügbarkeit dieser Kationen für die Pflanzen.

Wie baut man Huminsäure auf

Kompost und andere Quellen sich zersetzender organischer Materie sind keine effiziente Methode, um den Humusgehalt des Bodens zu erhöhen. Kompost zersetzt sich schnell und hinterlässt seine Mineralien, wobei Kohlenstoff in Form von CO2 in die Atmosphäre freigesetzt wird. Huminstoffe hingegen sind stabile, langlebige Biomoleküle. Humusbestandteile haben eine mittlere Verweilzeit (basierend auf Radiokohlenstoffdatierungen unter Verwendung von Extrakten aus ungestörten Böden) von 1.140 bis 1.235 Jahren, je nach Molekulargewicht der Huminsäure.

Wenn man einen Boden wirklich reparieren oder sanieren, seinen CEC erhöhen, seine Bodenkrume und Porosität verbessern, die Wasserverfügbarkeit für die Konservierung verbessern und somit einen Boden zu einer gesünderen terrestrischen Biosphäre für alle Pflanzen, Wurzeln und Mikroorganismen machen will, muss man auf Humus zurückgreifen. Humus ist ein Produkt der Bodenchemie und hängt von einer Quelle seiner Vorläuferchemikalien ab: Aminosäuren.

Aminosäuren sind die Bausteine von Proteinen. Die beste Quelle für Aminosäuren in einem natürlichen Ökoton sind die Mykorrhiza-Arten der Gattung Glomus. Diese sind mit jedem Gras an einem natürlichen, ungestörten Standort verbunden. Die Hochgrasprärien des Mittleren Westens veranschaulichen diesen bodenbildenden Prozess besser als alle anderen Ökotone der Erde, weil die Gräser eine Glomus-Mykorrhiza-Beziehung nutzen. Aus diesem Grund gibt es in den Tall Grass Prairies so viel humusreichen Oberboden. Glomus stellt ein Bodenprotein namens Glomalin her, eine Substanz, die reich an Aminosäuren ist. Zusammen mit dem Humus bilden sie einen enormen Kohlenstoffbindungs- und -speicherfaktor.

Wissenschaftler können den prozentualen Anteil der Kalorien im Kompost messen, die aus Proteinen (den Aminosäuren), Kohlenhydraten und Fetten stammen. Damit können sie das fehlende Humusbildungspotenzial des Komposts messen. Selbst bei Kompost von höchster Qualität liegt der Anteil der Kalorien aus Aminosäuren (Eiweiß) unter 5 %. Da es schwierig ist, sich auf ein perfektes Aminosäurenverhältnis im Kompost zu verlassen, weil die Qualitätskontrollen bei der Herstellung und die Konsistenz der Inhaltsstoffe unterschiedlich sind, können wir keine hundertprozentig effiziente Umwandlung all dieser Aminosäuren in Huminstoffe vorhersagen. Kompost oder andere Bodenverbesserungsmittel aus organischer Substanz sind daher kein zuverlässiges Mittel zur Erhöhung der Huminstoffe im Boden.

Der Versuch, angemessene Mengen an Huminsäure durch die Ausbringung von Kompost zuzuführen, würde eine so große Menge erfordern, dass es zu einer Überdosierung von Nährstoffen auf dem Gelände kommen könnte. Je besser die Qualität des Komposts ist, desto konzentrierter sind die Nährstoffe, und desto weniger sollte man verwenden. Im Falle unseres TTP Supreme Compost empfehlen wir beispielsweise, ihn sparsam zu verwenden – nie mehr als 60 Pfund pro 1.000 Quadratfuß oder 2.600 Pfund pro Acker. Und dies unter der Voraussetzung, dass kein anderer Dünger gleichzeitig verwendet wird.

Humusergänzung ist notwendig, wenn Sie Humus wünschen. Sie können die Menge an Huminsäure in einem Kompostprodukt in einem qualifizierten Labor messen lassen. Ein guter Qualitätskompost hat einen Huminsäuregehalt von etwa 5 bis 8 Prozent.

Vorteile eines hohen Huminsäuregehalts

Ein offensichtlicher Vorteil von Humus, den wir in unserem Arboretum in Los Lunas, New Mexico, festgestellt haben, ist die Aggregation von Ton. Durch diese Anhäufung wurde der Lehm poröser, weicher und aerober, mit besserer Drainage, was zu einem tieferen Wurzelwachstum aller Pflanzen führte. Das Gelände wurde 1986 mit einem Lehmboden erworben, der 12 Fuß tief war und einen pH-Wert von 8,3 bis 9,2 aufwies – so alkalisch, dass sich das Gelände im Winter weiß färbte.

Heute haben wir eine der größten Sammlungen von Eichenarten der Gattung Quercus in den Vereinigten Staaten und die größte Sammlung einheimischer Eichen der Chihuahuan-Wüste in Nordamerika. Außerdem gibt es auf dem Gelände mehrere Arten von Mammutbäumen, Ahorn, Hartriegel und Riesenbambus. Keine dieser Pflanzen sollte auf Böden wachsen können, die so beschaffen sind wie die, mit denen wir angefangen haben, aber mit der Kraft (oder Magie) der Huminsäuren haben wir die Böden wieder auf ein produktives und gesundes Niveau gebracht.

Schließlich heißt es in „Humic Acids: Marvelous Products of Soil Chemistry“ (The Journal of Chemical Education, Dezember 2001): „Huminsäuren sind bemerkenswerte braune bis schwarze Produkte der Bodenchemie, die für gesunde und produktive Böden unerlässlich sind. Es handelt sich um funktionalisierte Moleküle, die als Photosensibilisatoren wirken, Wasser zurückhalten, sich an Ton binden, das Pflanzenwachstum anregen und giftige Schadstoffe abfangen können. Kein synthetisches Material kann mit der physikalischen und chemischen Vielseitigkeit von Huminsäure mithalten.“

Anmerkung der Redaktion: Dieser Artikel wurde erstmals in der August-Ausgabe 2009 des Magazins Acres U.S.A. veröffentlicht.

LERNEN SIE ÜBER GESUNDEN BODEN MIT ACRES U.S.A. DIESEN SOMMER

Der zweite jährliche Healthy Soil Summit ist eine virtuelle Veranstaltung, die vom 25. bis 26. August 2020 stattfindet. Er besteht aus 2 Tagen hochwertiger Bodenbildung und Interaktion mit Experten. Klaas Martens wird der Hauptredner sein. Erfahren Sie hier mehr über den Healthy Soil Summit.