humus

Humus dannes, mens organisk stof ved respiration er under nedbrydning til CO ₂ og vand. Det udgør en del af kulstoffet og kan forblive i jordbunden i årtier og endda århundreder. Det skyldes, at der opstår en ligevægt mellem tilførsel og nedbrydning af det organiske stof. Under den langsomme biologiske nedbrydning og omsætning af plante- og dyrerester i og oven på jorden opstår der relativt stabile organiske stoffer med varierende molekylvægt og mørk farve, og som man med det blotte øje ikke kan erkende oprindelsen af. Det er det, som man samlet kalder humus. Organisk kulstof udgør typisk i gennemsnit 58 vægtprocent af en jords samlede organiske stof; resten er brint, ilt, kvælstof, fosfor, m.fl.

Forståelsen af, hvad humus består af, har ændret sig i de senere år, især pga. bedre analysemetoder. Ordene humus og jordens organiske stof anvendes nu synonymt. Begrebet humus anvendes typisk i ældre forståelser uden organisk kemisk baggrund, mens nyere organisk kemisk baserede forståelse bruger betegnelsen jordbundens organisk stof.

I de fleste jorder aftager humusindholdet jævnt med dybden, men i podsoljordes allag ses et lokalt maksimum af organisk materiale 30-60 cm nede. Indholdet i jorden afhænger af mange faktorer, bl.a. klima, vegetation, dræningsforhold og jordbearbejdning. I ikke-dyrkede jorder kan humusindholdet holde sig ret konstant. Pløjelaget i dansk landbrugsjord havde tidligere 2-5 vægtprocent organisk stof, men det er nu faldet til typisk 1,5-3 %. I trope- og ørkenjorder er humusindholdet oftest lavere, mens det i steppejorder som phaeozemer kan være noget højere. I tørvejorder er indholdet af organisk kulstof definitionsmæssigt over 12 vægtprocent, og normalt er det væsentlig højere.

Komponenterne i jordbundens mørke, organiske stof har forskellig stabilitet, og nedbrydningshastighederne er vidt forskellige. Omsætningshastigheden varierer fra måneder til flere tusinde år. En lille del af de ustabile fraktioner overgår til stabile molekyler og rester af mikroorganismer, samtidig med at langsomt omsættelige fraktioner nedbrydes og forsvinder som CO₂ og vand. Hvis den årlige tilførsel af letnedbrydeligt organisk materiale er konstant, og omsætningsbetingelserne ikke ændres, holder disse processer hinanden i ligevægt. Denne tilstand kan påvirkes og ændres ved jordbearbejdning, som bl.a. øger ilttilførslen og dermed nedbrydningen af organiske forbindelser. Indholdet af organisk stof i jorden kan til gengæld øges ved mindre jordbearbejdning, øget gødskning, også med uorganiske gødninger, især hvis mængden af tilførte planterester øges. Også jordens mikrobiologiske nedbrydersamfund spiller en stor rolle, ligesom højere jordtemperatur kan forøge nedbrydningshastigheden.

Nyere studier viser, at sub-mikroskopiske rester af døde mikroorganismer ophobes i mange jordbundstyper og -horisonter. Denne ophobning kaldes samlet for nekromasse. Resterne af døde bakterier, svampe og andre mikroorganismer udgør en betydelig del af jordbundens organiske kulstof og ligger globalt muligvis på 40-80 %.

Jordbundens indhold af organisk stof har stor betydning for de levende jordbundsorganismer. I muldjord sikrer det bl.a. en god struktur, som er vigtig for planterøddernes ilt- og vandforsyning. Det giver jordbunden en god krummestruktur ved at hindre jordbundens lerpartikler i at klæbe til hinanden.

Jordbundens organiske stof spiller også en vigtig rolle for planternes forsyning med næringsstoffer, idet der under nedbrydningen frigøres kulstof, kvælstof, kalium, fosfor, m.v. Af denne grund er mørke jordfarver vigtige i jordbundsklassifikation. Frigivne stoffer kan udvaskes som næringsstoffer, afgasse som CO₂, optages af planterne fra jordvandet eller adsorberes i jorden som ombyttelige, plantetilgængelige kationer. Som på lerpartiklerne holder de negativtladede overflader på humuset fast i de ombyttelige, positivtladede kationer; planter og svampe kan dog få fat i dem ved ionbytning, hvor næringsstofferne skifter plads med brintioner, som udskiller af planterødderne og svampenes hyfer. Evnen til ionbytning afhænger af jordens pH-værdi. Eksempelvis har velomsat humus ved neutral pH en CEC-værdi på ca. 200 cmol+ pr. kg humus; ved pH 4 er den væsentlig mindre.

Blandt de organismer, der omsætter dødt organisk stof, spiller mikroorganismerne langt den største rolle. Mikroorganismernes nedbrydning foregår ved hjælp af enzymer. Dette arbejde lettes dog af, at større dyr som regnorme og enchytræer æder det døde materiale og sender en stor del videre i økosystemet i form af ekskrementer og dyrerester; herved forøges materialets overflade kraftigt, ligesom kvælstofindholdet øges.

Den molekylære sammensætning af jordbundens organiske stof er vanskelig at analysere, bl.a. fordi den er meget heterogen. Tidligere anvendte man humus, humussyre og fulvussyre som kemiske samlebegreber for kvaliteten af det organiske stof, men disse syre-base-kemisk udtrukne grupper har vist sig ikke være relateret til biologisk funktion eller molekyler, og derfor er de blevet udfaset.

Dannelse af det organiske stof og dens sammensætning og nedbrydning afhænger meget af jordbundens øvrige egenskaber. På sur og næringsfattig bund sker nedbrydningen langsomt, og der ophobes svagt omsat plantemateriale, mor, på jordoverfladen. En begrænset dyreaktivitet resulterer i et højt C/N-forhold (30 eller højere) samt ophobning på jordoverfladen pga. en dårlig opblanding af uomsat og nedbrudt materiale.

Fra morlaget kan komplekse opløste organiske stoffer sive ned med regnvandet og udfældes sammen med jern- og aluminiumforbindelser i et allag, der med tiden bliver så hårdt, at planterødder ikke kan trænge igennem (se podsol). På neutral, næringsrig jordbund sker en mere fuldstændig omdannelse, og der udvikles et tykt muldlag med et C/N-forhold, der ofte ligger på omkring 10. På svagt sure jorder opstår der et økosystem, som ligger mellem muld og mor, en såkaldt moder. Sunde og næringsrige jorder med mange regnorme giver en god opblanding, og deres gange gør jorden porøs og sikrer rødderne tilstrækkelig forsyning med ilt. Desuden sikrer det, at regnvand hurtigere kan sive fra overfladen og ned.

Organisk stof i jorden er af stor betydning for den globale udledning af klimagassen CO₂ samt for lokal kulstoflagring. Omkring 80 % af Jordens terrestriske kulstof er lagret som dødt, organisk stof i jordbundens øverste to meter, mens kun ca. 20 % er lagret i vegetation. Mest organisk stof er ophobet som tørv i koldere klimazoner på den nordlige halvkugle, mens mindst findes i tropejorder.

Indholdet af organisk stof i pløjelaget i den danske landbrugsjord er faldet gennem årtier, samtidig med at tørverige jorder i dyrket lavbundsjord er blevet nedbrudt. Globalt har klimagasudledning fra dyrkning og ændret arealanvendelse indtil ca. 1950 udledt mere CO₂ end afbrænding af fossile brændsler i samme periode. Der forskes i, hvordan man ved pyrolyse kan skabe svært nedbrydelige organiske forbindelser, biokul, der kan forøge jordens organiske indhold og samtidig lagre kulstof på lang sigt.

Reducerende forhold i jorden hæmmer nedbrydning af organisk stof ved at forhindre mikroorganismernes produktion af enzymer, der nedbryder lignin, mens nedbrydningen af cellulose fra planterne sker langsommere. Det ses bl.a. i tørvejorder. Hævning af grundvandsspejlet til tæt ved jordoverfladen, vådlægning, kan genskabe reducerende forhold og igen binde organisk kulstof, samtidig med at klimagasudledningen typisk mindskes yderligere pga. ændret arealanvendelse.

• jordklassifikation
• landbrug
• lavbundsjord