Co wiemy o działaniu leonardytów? To prawda, że są jednym z najcenniejszych źródeł materii organicznej. Czy faktycznie warto sięgać po preparaty wyprodukowane na ich bazie? Czy wymienione właściwości i wpływ na glebę są potwierdzone?

Źródłem materii organicznej

w glebach są pozostałości roślinne (resztki pożniwne, korzenie roślin, poplony), nawozy naturalne i organiczne. Przewaga leonardytu nad tradycyjnymi nawozami naturalnymi i organicznymi wynika głównie z wysokiej zawartości materii organicznej i substancji humusowych (kwasów huminowych i fulwowych). Ze względu na ogromną rolę związków humusowych w kształtowaniu struktury i właściwości gleb konieczne jest regularne uzupełnianie ubytków materii organicznej w warstwie ornej gleby.
W latach 80. ubiegłego wieku utrzymanie dodatniego salda zawartości materii organicznej w glebach zapewniało regularne nawożenie obornikiem i bogatsze płodozmiany. Obecnie jest to trudne z powodu uprawy roślin w monokulturze, dominacji płodozmianów zbożowych i spadku produkcji nawozów naturalnych. Obowiązująca we współczesnym rolnictwie zasada zrównoważonego nawożenia, zapewniającego utrzymanie gleby w stanie żyzności, wymaga poszukiwania alternatywnych do nawożenia obornikiem produktów wyprodukowanych na bazie substancji humusowych do zwiększania zawartości materii organicznej gleb.
Substancje humusowe są głównym składnikiem materii organicznej, decydującym o różnych jej funkcjach i właściwościach. Stanowią ważne ogniowo w globalnym obiegu węgla, pełnią jednocześnie szereg funkcji istotnych dla aktywności gleb i środowiska przyrodniczego. W skład substancji humusowych wchodzą: kwasy huminowe, kwasy fulwowe oraz huminy, a ich powstanie jest możliwe dzięki długiemu procesowi humifikacji resztek roślinnych. Odwrotnym procesem jest mineralizacja, tj. rozkład materii organicznej, połączony z wytworzeniem prostych związków mineralnych takich jak: CO₂, H₂O, NH₃ oraz jonów SO₄^-2, PO₄^3- i NO^3- i kationów.

Procesy humifikacji i mineralizacji

zachodzą równocześnie i są ze sobą ściśle związane, w dodatku produkty humifikacji włączane są do procesu mineralizacji i odwrotnie. Przyjmuje się, że około 75–80% materii organicznej wprowadzanej corocznie do gleby (nawozy organicznej, resztki roślinne i zwierzęce) ulega procesom mineralizacji, a 20–25% przekształca się w swoiste substancje próchniczne. Ilość i jakość substancji humusowych powstałych w wyniku syntezy różnych związków organicznych zależą od typu gleby, nawożenia, składu ilościowego i jakościowego mikroorganizmów, temperatury, wilgotności, odczynu oraz ilości i jakości przetworzonego materiału organicznego. Każda grupa związków próchnicznych w glebie pełni określoną rolę, a każda gleba ma swoisty rodzaj próchnicy, która różni się składem ilościowym i jakościowym substancji humusowych, jak również formą wiązania ich z mineralną częścią gleby.
Kwasy huminowe to grupa związków próchnicznych, charakteryzujących się barwą ciemnobrązową do czarnej, zawierająca ok. 58% C, nierozpuszczalna w kwaśnym środowisku. Dużo kwasów huminowych jest w składzie gleb łąkowych i torfowych.
Kwasy fulwowe tworzą grupę związków próchnicznych o barwie żółtej do żółtobrązowej, która łatwo rozpuszcza się w wodzie w całym zakresie pH i zawiera ok. 55% C. Ta frakcja jest odpowiedzialna za wymywanie z gleby składników zasadowych, nie jest więc korzystna dla jakości próchnicy. Wysoką zawartością kwasów fulwowych charakteryzują się na przykład gleby leśne.
Huminy to grupa związków próchnicznych o barwie czarnej, nierozpuszczalnych w wodzie w całym zakresie pH. Huminy to najważniejsza frakcja substancji humusowych, decydująca o stabilności próchnicy w glebie. Zawartość tej frakcji odzwierciedla intensywność procesu humifikacji, a jej ilość zmniejsza się w miarę natężenia procesów mineralizacji materii organicznej.

Leonardyty to kopalina

będąca efektem trwającego kilkadziesiąt milionów lat procesu humifikacji materii organicznej i formą pośrednią między torfem, a węglem brunatnym. Miękki i błyszczący mineraloid, barwy czarnej lub brązowej, który stanowi jedno z najcenniejszych źródeł materii organicznej, w tym związków humusowych. Nazwa leonardyt pochodzi od nazwiska doktora Artura G. Leonarda, który jako pierwszy odkrył i rozpoczął badania nad złożami tego minerału. Termin leonardyt odnosi się również do częściowo utlenionych form niskiej klasy węgli, w tym węgli subbitumicznych i łupków węglowych.
W badaniach naukowych wykorzystywane są głównie trzy typy leonardytów. Pierwszy to czarny, koloidalny materiał, który pęcznieje w kontakcie z wodą, ale przez pewien czas zachowujący swoją objętość. Jest on całkowicie rozpuszczalny w alkaliach i tworzy w nich wyraźnie ciemnobrązowy roztwór, z którego w niskim pH można wytrącić koloidalny osad stanowiący odpowiednik naturalnie występujących w glebie kwasów huminowych. Drugi typ to mieszanina leonardytu typu pierwszego i węgla brunatnego, natomiast typ trzeci to leonardyt kopalniany, przypominający wytrącony w laboratorium produkt z leonardytu typu pierwszego.
Cechą charakterystyczną leonardytów jest wysoka zawartość materii organicznej, w tym substancji humusowych, która pozwala na stosowanie ich jako kondycjonery glebowe bądź jako stabilizatory wymiany jonów, czy środki rekultywujące zanieczyszczone środowisko gleby. Średnia zawartość kwasów huminowych w leonardytach szacowana jest na 60–70% i może dochodzić nawet do 90% zawartości w suchej masie. Ilość uzyskiwanych kwasów huminowych zależy przy tym od stopnia dojrzałości węgla oraz od natury procesu uwęglania związanego z jego formowaniem.

Doświadczenie naukowe potwierdzają

że substancje humusowe pozytywnie wpływają na żyzność gleb oraz wzrost roślin, głównie ze względu na wysoką sorpcję wymienną kationów, zawartość tlenu i dużą pojemność wodną. Uwalnianie do gleby makro- i mikroelementów ze struktur leonardytu następuje powoli, zapobiegając tym samym przed ich utratą na skutek wymywania lub odparowania, a obecność kwasów huminowych skutkuje również tym, że korzenie roślin są na ogół większe, bardziej rozgałęzione i gęstsze, a także charakteryzują się większą powierzchnią. Bez względu na niektóre pozytywne efekty, które można przypisać ogólnej poprawie żyzności gleby po wprowadzeniu leonardytu, tak inne wydają się wynikać z wpływu związków humusowych na szlaki metaboliczne zaangażowane w rozwój roślin, stymulując je do wzrostu pod względem długości, zawartości suchej lub świeżej masy.
Główną zaletą substancji z leonardytów jest zwiększenie pojemności wodnej gleb lekkich, co sprawia, że zagrożenie suszą jest mniejsze. Zwiększają dostępność składników pokarmowych (zmniejszają ich wypłukiwanie i zatrzymują w strefie korzeniowej), stymulują rozwój systemu korzeniowego oraz rozwój pożytecznych mikroorganizmów. Dodatkowo, substancje humusowe wiążąc się z minerałami ilastymi, kationami, polisacharydami z udziałem mikroorganizmów nadają glebie gruzełkowatą strukturę, tworząc dobre stosunki wodne, powietrzne i lepszą przepuszczalność gleb. Tworząc natomiast kompleksy chelatowe z mikro- i makroelementami sprawiają, że składniki pokarmowe są łatwiej przyswajalne dla roślin.

Oddziaływanie substancji humusowych

na glebę i rośliny na ogół ocenia się w doświadczeniach naukowych dodając do pożywek substancje humusowe wyekstrahowane z leonardytu lub testuje w badaniach polowych w postaci oprysku roślin lub gleby. Substancje humusowe oprócz kwasów huminowych, kwasów fulwowych i humin zawierają także znaczne ilości składników pokarmowych, tj. potas, magnez i azot wywierają korzystny wpływ na rozwój i plonowanie roślin, a ich stosowanie w dłuższym okresie czasowym poprawia również niektóre właściwości gleby. Bardzo często obserwuje się w badaniach wzrost masy korzeniowej, a w szczególności korzeni włośnikowych. Przeważnie korzenie roślin uprawnych na glebach, do których dodaje się substancje humusowe są dwa razy dłuższe i zachowują dłużej wigor, co sprawia, że roślina może pobierać wodę z głębszych warstw gleby i lepiej wykorzystuje składniki pokarmowe.
Badania przeprowadzone w IUNG–PIB potwierdzają, że na glebach z aplikowanymi preparatami z kwasami humusowymi rośliny jare pobierają więcej wody z głębszej warstwy gleby, co sprawia, że są odporniejsze na okresowe susze, a komórki zachowują dłużej turgor. Zastosowanie preparatów humusowych do zaprawy roślin lub oprysków prowadzi do zwiększenia plonów oraz wzrostu odporności roślin na niekorzystne warunki glebowe i klimatyczne oraz choroby. Im bardziej odbiegające od normy warunki, tym większy efekt zastosowania związków humusowych. Preparaty zawierające kwasy huminowe stosowane w formie oprysku dolistnego mogą stymulować również wzrost łodyg roślin uprawnych.
Wszystkie te pozytywne efekty uzyskuje się stosując rozcieńczone roztwory preparatów humusowych (0,001–0,0001). Roztwory bardziej stężone nie tylko nie dają pożądanych skutków, ale mogą ujemnie oddziaływać na wzrost i rozwój roślin. Z badań Instytutu Warzywnictwa w Skierniewicach wynika, że reakcja roślin na dodatek do gleby lub oprysk preparatami zawierającymi kwasy huminowe jest zróżnicowana i zależy od gatunku i fazy rozwojowej. Szczególnie pod wpływem preparatów poprawia się jakość warzyw, np. pomidora, którego owoce są bardziej wybarwione i szybciej dojrzewają. Kukurydza, pszenica czy jęczmień natomiast pod wpływem tych substancji plonują od 25 do nawet 50% wyżej w porównaniu do obiektów kontrolnych, na których stosuje się standardowe nawożenie mineralne NPK. Zwykle korzystniejszy wpływ substancji humusowych na rośliny jest widoczny na glebach o uregulowanym odczynie i glebach bogatych w wapń oraz gdy są aplikowane w postaci oprysku, a nie doglebowo. Stosowane na glebach zakwaszonych wykazują działanie ochronne.

Dr hab. Dorota Pikuła
IUNG–PIB Puławy