Humus- ja fulvohapot – mitä ne tekevät maaperässä ja lannassa?
Päivitetty: 18.8.
Kirjoitimme aiemmin lyhyesti siitä, mitä humus- ja fulvohapot ovat. Lue ensimmäinen osa: Mitä ovat humus- ja fulvohapot?
Tässä jatko-osassa mennään hieman syvemmälle: mitä humus- ja fulvohapoille tapahtuu, kun niitä päätyy peltomaahan – ja mitä niiden lisäämisellä voidaan tavoitella, kun niitä käytetään esimerkiksi lannan tai kivennäislannoitteiden yhteydessä?
Näiden aineiden kiinnostavuus perustuu ennen kaikkea niiden monipuoliseen kemiaan. Ne voivat vaikuttaa ravinteiden käyttäytymiseen, maan kemiallisiin ominaisuuksiin, mikrobitoimintaan ja kasvien ravinteidenottoon. Vaikutukset eivät kuitenkaan ole automaattisia, vaan riippuvat muun muassa käytetyn humusaineen alkuperästä ja koostumuksesta, annoksesta, maan ominaisuuksista ja käyttötilanteesta.
Kaksi fraktiota, erilaisia ominaisuuksia
Humus- ja fulvohapot kuuluvat humusaineisiin, joita muodostuu orgaanisen aineksen hajotessa ja muuttuessa. Perinteisesti humushappoja ja fulvohappoja on eroteltu toisistaan erityisesti niiden liukoisuuden perusteella: humushapot saostuvat happamassa ympäristössä, kun taas fulvohapot pysyvät liukoisina myös happamissa oloissa.
Humusaineet muodostavat kemiallisesti hyvin monimuotoisen kokonaisuuden, jossa molekyylikoko ja rakenne vaihtelevat. Ero ei kuitenkaan ole aivan niin yksinkertainen kuin jako "suuriin humushappoihin" ja "pieniin fulvohappoihin". Vaikutukset riippuvat paljon myös siitä, millaisesta raaka-aineesta humusaine on peräisin ja miten se on valmistettu.
Yksinkertaistettuna voidaan kuitenkin ajatella, että humushappojen merkitys liittyy usein niiden kykyyn sitoa mineraaleja ja olla vuorovaikutuksessa maa-aineksen kanssa, kun taas pienimolekyylisemmät humusaineiden fraktiot ovat yleensä liikkuvampia ja voivat vaikuttaa suoremmin kasvien fysiologiaan ja ravinteidenottoon. Pienimolekyylisiä humusaineita voidaan myös ottaa kasvin soluihin, mutta niiden käyttäytyminen ei ole sama kaikissa valmisteissa tai käyttötilanteissa.
Siksi ilmaisu "humushapot rakentavat ja fulvohapot kuljettavat" on hyvä nyrkkisääntö, mutta ei kuitenkaan tarkka kuvaus niiden toiminnasta.
Mitä tapahtuu maaperässä?
Ravinteiden sitominen ja vapautuminen
Aiemmassa kirjoituksessa mainitsimme kationinvaihtokapasiteetin eli CEC:n. Humusaineiden merkitys liittyy tässä ennen kaikkea niiden sisältämiin funktionaalisiin ryhmiin, kuten karboksyyli- ja fenoliryhmiin.
Nämä ryhmät voivat sitoa positiivisesti varautuneita ioneja eli kationeja, kuten kalsiumia, magnesiumia, kaliumia ja ammoniumia. Näin humusaineet voivat osallistua ravinteiden pidättymiseen ja niiden vaihtumiseen maanesteen, maan vaihtopaikkojen ja kasvien juuriston välillä.
Humusaineiden lisääminen voi siten kasvattaa maan kationinvaihtokapasiteettia ja puskurikykyä erityisesti silloin, kun niitä lisätään maahan merkittäviä määriä. Käytännön vaikutus riippuu kuitenkin paljon maan savipitoisuudesta, orgaanisen aineksen määrästä, pH:sta ja muista maan ominaisuuksista.
Tärkeää on myös ymmärtää, että ravinteiden sitominen ei tarkoita niiden lukitsemista. Hyvin toimivassa järjestelmässä ravinne voidaan pidättää väliaikaisesti ja vapauttaa jälleen maanesteeseen kasvin tarpeen mukaan.
Hivenravinteiden kompleksoituminen
Toinen kiinnostava ominaisuus on humusaineiden kyky muodostaa komplekseja metallien kanssa. Tätä kutsutaan usein kelaatioksi.
Humus- ja fulvohapot voivat muodostaa komplekseja esimerkiksi raudan, sinkin, mangaanin ja kuparin kanssa. Tämä voi muuttaa hivenravinteiden liukoisuutta ja auttaa pitämään niitä kasvien kannalta käyttökelpoisemmassa muodossa. Ominaisuus on erityisen kiinnostava esimerkiksi tilanteissa, joissa korkea pH vaikeuttaa joidenkin hivenravinteiden saatavuutta.
Kelaatio ei kuitenkaan tarkoita, että hivenravinne olisi automaattisesti kasvin käytettävissä. Lopputulokseen vaikuttavat muun muassa maan pH, kosteus, muut ionit sekä kyseisen hivenravinteen ja humusaineen kemialliset ominaisuudet.
Vaikutukset maan rakenteeseen
Humusaineet voivat olla vuorovaikutuksessa savimineraalien ja muiden maan hiukkasten kanssa ja edistää maamurujen muodostumista ja stabiloitumista. Tämä voi tukea mururakennetta, huokoisuutta ja veden liikettä maassa. Humusaineiden käytön onkin tutkimuksissa yhdistetty muun muassa parempaan aggregoitumiseen, vedenpidätyskykyyn ja pH:n puskurikykyyn.
On kuitenkin hyvä erottaa toisistaan humusaineen vaikutus ja varsinaisen orgaanisen aineksen lisäämisen vaikutus. Pieni määrä humus- tai fulvohappovalmistetta ei yksinään tee tiivistyneestä savimaasta murumaista. Maan rakenne syntyy monen tekijän yhteisvaikutuksesta: juurista, sienirihmastoista, mikrobeista, orgaanisesta aineksesta, savesta, kalsiumista ja maan fysikaalisesta käsittelystä.
Entä maaperän mikrobit?
Humusaineet ovat myös vuorovaikutuksessa maaperän mikrobien kanssa ja voivat vaikuttaa mikrobiyhteisöjen toimintaan sekä hiilen ja typen kiertoon. Vaikutus ei kuitenkaan ole yksinkertaisesti se, että humushapot toimisivat mikrobeille "ravintona".
Humusaineet voivat esimerkiksi vaikuttaa mikrobien elinympäristöön, ravinteiden saatavuuteen ja erilaisiin redox-reaktioihin. Samalla mikrobit itse osallistuvat humusaineiden muodostumiseen ja muuntumiseen. Kyse on siis kaksisuuntaisesta vuorovaikutuksesta, ei yhdestä suorasta mekanismista.
Voivatko humus- ja fulvohapot vaikuttaa suoraan kasviin?
Erityisesti pienimolekyyliset humusaineiden fraktiot voivat vaikuttaa kasvien fysiologiaan. Tutkimuksissa on havaittu vaikutuksia esimerkiksi juurten kasvuun, ravinteidenottoon ja erilaisiin kasvien aineenvaihduntaprosesseihin. Osa humusaineista voi myös päästä kasvin soluihin.
Vaikutus ei kuitenkaan ole sama asia kuin se, että fulvohappo toimisi kasvissa "kuljetusaineena", joka yksinkertaisesti vie ravinteet suoraan soluihin. Humusaineet voivat vaikuttaa sekä ravinteiden kemialliseen saatavuuteen että kasvin omiin fysiologisiin prosesseihin.
Tutkimuskirjallisuudessa on lisäksi havaittu mahdollisia vaikutuksia kasvien stressinsietoon, esimerkiksi kuivuus- ja suolastressissä. Näiden vaikutusten voimakkuus vaihtelee kuitenkin paljon käytetyn valmisteen ja kasvuolosuhteiden mukaan.
Mitä tapahtuu lannassa?
Lannan kohdalla kiinnostava kysymys on ennen kaikkea typen säilyminen.
Lannassa ja lietteessä merkittävä osa typestä voi olla ammoniumtypenä (NH₄⁺). Kun ammoniumin ja ammoniakin välinen tasapaino siirtyy ammoniakin (NH₃) suuntaan, typpeä voi haihtua ilmaan. Haihtumiseen vaikuttavat muun muassa pH, lämpötila, ammoniumtypen määrä, ilman liike sekä lannan käsittely ja levitystapa.
Humusaineiden lisäämistä lantaan on tutkittu keinona vähentää typen hävikkiä. Tutkimuksissa on havaittu, että humushapot voivat joissakin olosuhteissa vähentää ammoniakkipäästöjä ja ammoniumtypen huuhtoutumista. Esimerkiksi vuonna 2024 julkaistussa tutkimuksessa humushappojen lisääminen maitotilan lietteeseen vähensi ammoniakkipäästöjä 11 % ja vähensi merkittävästi ammoniumtypen huuhtoutumista sinimailasen viljelyssä.
Mahdollisia mekanismeja on useita. Humusaineet voivat sitoa ammoniumioneja, vaikuttaa typen kemialliseen ympäristöön ja muuttaa mikrobien sekä typen eri muotojen välistä tasapainoa. Joissakin järjestelmissä humushappojen on lisäksi havaittu vaikuttavan ureaasiaktiivisuuteen.
Tässä on kuitenkin tärkeä ero urean ja lannan välillä: lantaan lisätty humushappo ei ole automaattisesti urean kaltainen ureaasi-inhibiittori. Lannan typen käyttäytyminen on monimutkaisempi kokonaisuus, eikä humus- tai fulvohapon lisääminen yksin takaa pienempiä ammoniakkipäästöjä.
Siksi humusaineiden käyttöä lannan typen säilyttämiseen kannattaa ajatella lupaavana täydentävänä keinona, ei korvaajana tutkituille lannan käsittely- ja levitysmenetelmille.
Entä kivennäislannoitteet ja erityisesti urea?
Urean kanssa tilanne on hieman erilainen ja tutkimusnäyttöä on enemmän. Urean levityksen jälkeen maaperän ureaasi pilkkoo ureaa nopeasti ammoniumiksi. Reaktio voi nostaa lannoiterakeen ympärillä olevan maan pH:ta hetkellisesti ja lisätä ammoniakin haihtumisen riskiä erityisesti silloin, kun urea jää maan pinnalle.
Humushapon lisääminen ureaan tai ureapohjaisen lannoitteen valmistaminen humushappoa sisältäväksi voi hidastaa urean hydrolyysiä ja joissakin olosuhteissa vähentää ammoniakin haihtumista. Tutkimuksissa on havaittu esimerkiksi ureaasiaktiivisuuden hidastumista sekä muutoksia urean vapautumisessa.
Mekanismi ei kuitenkaan ole aina sama. Humushappo voi esimerkiksi adsorboida ureaa, olla vuorovaikutuksessa urean kanssa tai vaikuttaa ureaasiin. Vaikutus riippuu humushapon kemiallisesta koostumuksesta ja siitä, miten se on yhdistetty lannoitteeseen.
Siksi ei ole perusteltua sanoa, että mikä tahansa humus- tai fulvohappovalmiste tekee ureasta automaattisesti hitaasti vapautuvan tai vähentää typen haihtumista. Tutkimuksissa on saatu myös hyvin erilaisia tuloksia eri humushappotuotteilla ja erilaisissa maissa. Esimerkiksi yhdessä kenttätutkimuksessa tietyt kivihiilipohjaiset humushappotuotteet jopa lisäsivät ammoniakkihävikkiä.
Mitä tämä kaikki tarkoittaa käytännössä?
Humus- ja fulvohappojen kiinnostavuus perustuu siihen, että ne eivät vaikuta vain yhdellä tavalla. Ne voivat samanaikaisesti osallistua ravinteiden pidättymiseen ja vapautumiseen, hivenravinteiden kompleksoitumiseen, maan kemiallisiin ominaisuuksiin sekä kasvien ja mikrobien toimintaan.
Lannassa ja lannoitteissa niiden mahdollinen hyöty liittyy puolestaan siihen, että ravinteiden käyttäytymistä voidaan ehkä ohjata niin, että suurempi osa typestä ja muista ravinteista säilyy järjestelmässä ja on myöhemmin kasvin hyödynnettävissä.
Mutta yksi asia on tärkeä pitää mielessä: humus- ja fulvohapot eivät ole yksi standardoitu aine, vaan suuri joukko erilaisia yhdisteitä ja yhdistekoostumuksia. Siksi eri tuotteiden vaikutuksia ei voi päätellä pelkästään siitä, että etiketissä lukee "humic acid" tai "fulvic acid". Raaka-aine, valmistusmenetelmä, pitoisuus, molekyylikokojakauma ja käyttömäärä vaikuttavat kaikki lopputulokseen.
Parhaimmillaan humusaineet voivat olla yksi työkalu ravinteiden käytön tehostamisessa ja maan toiminnan tukemisessa. Niiden tarkoitus ei kuitenkaan ole korvata hyvää maan kasvukunnon hoitoa, oikeaa lannoitusta tai tehokkaita lannan käsittely- ja levitysmenetelmiä – vaan mahdollisesti täydentää niitä.
