Fen Bilimleri Dergisi, 23(1) (2011) 46‐56.
Marmara Üniversitesi
*Sorumlu yazar: Şener AKINCI, akinci@marmara.edu.tr
Derleme/Review
Hümik Asitler, Bitki Büyümesi ve Besleyici Alımı
Şener AKINCI
Marmara Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü Göztepe 34722, Istanbul
Hümik asitler renkleri sarıdan siyaha değişen, bozulmaya dayanıklı, yüksek moleküler ağırlığa sahip, heterojen
doğal kaynaklar olarak tanımlanırlar. Torf, turbiyer, hayvan gübreleri, linyitler ve leonardit gibi kaynaklard
değişik konsantrasyonlarda bulunabilirler. Hümik asitlerin tarımsal işlemlerde önemli rolleri vardır. Katyon
değişim kapasitesini (KDK) artırırlar ve toprak verimliliğini yükseltirler; böylece mineral besleyicileri bitkiler
için alınabilir hale getirirler. Humik asitler, toprakta suda-çözünebilir inorganik gübreleri muhafaza ederek,
büyümekte olan bitkilere gerektiği kadarını serbest bırakırlar. Hümik maddeler özellikle kimyasal gübrelerin
olumsuz etkilerini azaltırlar.
Anahtar Kelimeler: Hümik asitler, bitki büyümesi, besleyici alımı.
Humic Acids, Plant Growth and Nutrient Uptake
Abstract
Humic acids are defined as heterogenic natural resources that have colours changing from yellow to black,high
molecular weight and resistance to decay. They can be found, in varying concentrations in such sources as turf,
peat-bogs, animal fertilizers, lignites and leonardites. Humic acids have an essential role in agricultural
processes. Increasing cation exchange capacity (CEC) and enhancig soil fertility, they promote the mineral
nutrients into forms available to plants. Humic acids help to retain water-soluble inorganic fertilizers in the soil,
releasing them as needed for the growing plants. In particular, humic substances decrease the negative effects of
chemical fertilizers.
Keywords: Humic acids, plant growth, nutrient uptake.
Fen Bilimleri Dergisi, 23(1) (2011) 46‐56.
47
Giriş
Canlı yapısının dört temel elementi C, O, H ve N yanında, bileşimlerinde önemli oranda
karboksilik asit grupları, fenolik ve alkolik hidroksil keton ve kinon gibi organik kimyanın
önemli öğelerini barındıran humik asitler günümüz tarımında giderek daha etkin bir rol
oynamaktadır. Hümik maddeler topraktaki suyun buharlaşma hızını düşürmenin yanında,
toprakların katyon değişim kapasitelerini (KDK) artırır ve toprak verimliliğini yükseltir.
Hümik maddelerin eşsiz özelliği ise geniş bir pH aralığında tampon özelliği göstermesidir.
Hümik asitler negatif yükleri sayesinde katyonları bağ yaparak tutarlar, böylece bitki kökleri
tarafından kolayca emilirler [1].
Hümik asitlerin yapıları
Hümik maddeler doğal olarak oluşan, renkleri sarıdan siyaha değişebilen, yüksek
moleküler ağırlığa sahip, bozulmaya dayanıklı, heterojen maddeler olarak tanımlanmaktadır.
Hümik maddeler şekilsiz, kısmen aromatik ve çok iyi bir şekilde tanımlanan organik bileşikler
gibi kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip olmayan maddelerdir. Hümik maddeler asit ve
bazlardaki çözünürlüklerine göre hümik asit, fülvik asit ve hümin olarak üç gruba ayrılırlar
[2]. Chen ve Avnimelech [3] hümik maddeler ile fülvik asitleri humustan başlayarak
sınıflandırmışlardır (Şekil 1). Fülvik asit, hümik asite göre daha küçük bir moleküler yapıya
sahiptir [4], topraktaki kalıcılığı daha azdır ve daha kolay mikrobiyal bozunmaya uğrarlar.
Hüminler, ne asit ne de alkali ortamlarda çözünemeyen hümik yapılardır [5,6]. Hümik asit ise
büyük bir moleküler ağırlığa sahiptir ve parçalanması daha uzun sürer. Bu nedenle genel
olarak toprak uygulamalarında hümik asitlerden faydalanılmaktadır [1,3].
Topraklara değişik yollarla gelmiş olan çok çeşitli organik maddelerin değişimi, önce
parçalanmaları daha sonra da mineralizasyona (ayrışma) ve hümifikasyona uğramalarıile
işlerlik kazanır [7]. Organik bileşiklerin toprakta çeşitli faktörlerin etkisiyle parçalanarak
inorganik maddeler haline dönüşmesine mineralizasyon adı verilir. Topraktaki mineralizasyon
olayı sürerken, parçalanma olayları sırasında oluşan bir kısım ara ürünler de kendi aralarında
tepkimeye girerek polimerize olurlar ve koyu renkli, kolloyidal özellikte aromatik yapılı ve
yüksek moleküllü organik bileşikler oluşur; “hüminleşme” gerçekleşir [8].
Aynı kaynaktan elde edilen hümik maddeler arasında farklılıklar bulunurken onların
bazı özelliklerinin benzerlikleri, farklılıklarından daha da etkileyicidir. Buna ek olarak, farklı
coğrafya ve iklim tiplerinden elde edilen hümik maddeler arasında benzerlikler
bulunabilmektedir. Dünyanın her yerindeki hümik maddelerin elementsel yapıları fark edilir
bir şekilde benzerdir. Bütün hümik maddeler aynı genel fonksiyonel gruplara sahiptirler. Eski
ve yeni hümik materyaller arasında önemli bileşimsel farklılıklar bulunmamaktadır ve aynı tip
reaksiyonları ve etkileşimleri göstermektedirler [9].
Bütün toprakların hümik maddelerin her bir çeşidini içerdiği umulmaktadır. Buna
karşın, bu dağılım topraktan toprağa değişmektedir. Örneğin, orman topraklarının humusu
yüksek miktarda fülvik asit içerirken; turbalar ve çayır alanları ise yüksek miktarda hümik asit
ihtiva etmektedir. Bununla birlikte orman topraklarının hümik asidi kahverengi hümik asit
çeşidi iken; çayırlıkların toprakları gri hümik asit çeşidini bulundurmaktadır [3].
Hümik maddelerin saf halini elde etme denemelerinde, ayrımsal çöktürme gibi klasik
metotlardan başlayarak kromotografinin bütün çeşitlerine ve elektroforez gibi daha modern
ayrıştırma metotlarının hemen hemen hepsine başvurulmuştur. Fakat, bütün saflaştırma
çalışmalarında, elde edilen küçük parçaların oldukça kompleks bir yapıda olduğu
gözlemlenmiştir [9]. Bundan dolayı hümik maddelerin düzenli bir şekilde devam eden ve
tekrarlayan yayılmış bir moleküler iskeletten yoksun olduğu anlaşılmıştır [10].
Fen Bilimleri Dergisi, 23(1) (2011) 46‐56.
48
Şekil 1. Hümik maddelerin sınıflandırılması (Chen ve Avnimelech, 1986) [3].
Kimyasal olarak kararlı, koyu renkli ve yüksek moleküler ağırlıklı yapıya sahip olan
hümik maddelerin yapısı % 44–58 Karbon (C), % 42–46 Oksijen (O), % 6–8 Hidrojen (H) ve
% 0,5–4 Nitrojen (N) içermektedir [11]. Nitrojen belirgin metallerle çok kuvvetli bağlar
oluşturmak için önemli bir rol oynamaktadır. Hümik maddedeki hidrojenlerin % 80’i karbona;
geri kalanları da oksijene bağlıdır. Asit-baz titrasyonlarından, nükleer manyetik rezonans
(NMR) ve infra-red (IR) spektroskopisi gibi analitik metotlardan elde edilen veriler hümik
maddelerin fenolik ve karboksilik OH içeren bir sıra zayıf asit gruplarına sahip olduğunu
göstermektedir.
Hümik moleküllerin doğal yapısı benzen halkaları, alifatik kısımlar, heksoz, pentoz ve
az sayıdaki amino asit gibi yapılar, karboksil, hidroksil, amin gibi fonksiyonel gruplar ile
ester, amid, eter gibi bağları içermektedir [12].
Kimyasal karakterleri benzer olan hümik ve fülvik asitlerin temel yapısının aromatik
halkasının –CH2-, -O-, -NH, -N≡, -S- ve diğer grupların bağlarından oluştuğuna
inanılmaktadır [3,12].
Fen Bilimleri Dergisi, 23(1) (2011) 46‐56.
49
Hümik maddelerin kimyasal reaktifliği
Hümik ve fülvik asitlerin kimyasal reaktifliği onların belli başlı karakteristiklerinden
biridir. Hümik maddeler bol miktarda karboksil ve aynı zamanda zayıf asidik fenol gruplarına
sahiptirler. Hümik maddelerin bu asidik özelliğe sahip olmalarına ilaveten, sahip oldukları bu
gruplar onların karmaşıklığına ve iyon değişim özelliklerine katkıda bulunmaktadır. Hümik
maddeler aynı zamanda redoks aktivite sağlayanlar olarak da bilinirler ki bu aktivite onların
jeokimyasal ve çevresel olarak önemli oluşumlar olduklarını ortaya koyar. Hümik maddeler
serbest radikallere sahip olduklarından ötürü, hidrojen bağları ve polar olmayan etkileşimlerle
küçük moleküllere kolaylıkla bağlanabilirler. Hümik maddeler hidrofobik ve hidrofilik
karakteristiklerin her ikisini birden gösterirler ve minerallerin yüzeylerine tutunabilirler [9].
Hümik moleküllerin içerisindeki çok çeşitli fonksiyonel gruplar, birçok değişik yollarla,
metallerle kompleks oluştururlar [13]. —COOH fonksiyonel grubuna ek olarak, bu
maddelerin negatif yükleri fenolik –OH, enolik –OH, alkolik –OH, =NH ve C=O yapıları gibi
yüksek miktarda oksijen içeren fonksiyonel gruplara sahip olmalarından kaynaklanmaktadır.
Bu grupların varlığı toprak organik maddesinin topraktaki katyonlarının süzülmemesini
sağlamaktadır ve topraklarda doğal şelat olarak görev yapmaktadır. Hümik maddelerin metal
iyonlarıyla stabil kompleksler oluşturmalarının sebebi, üzerlerinde bulunan fonksiyonel
gruplarla ilişkilidir [14].
Ortamdaki metal konsantrasyonunun düşmesi ve hümik asit konsantrasyonunun artışıyla
birlikte, metallerin hümik asite bağlanma meyili artış göstermektedir. Bu etki aynı zamanda
pH’ın yükselmesiyle birlikte de meydana gelmektedir.
Hümik asidin üzerinde bulunan fonksiyonel gruplar arasında metallerin bağlanması için
bir rekabet olduğunun kanıtları bulunmuştur. Bu fonksiyonel gruplar metal iyonlarıyla, metal
oksitlerle, metal hidroksitlerle ve minerallerle metal-organik komplekslerini
oluşturmaktadırlar [15].
Hümik maddelerin sahip oldukları fonksiyonel grupların varlığı kabul edilmesine karşın;
onların bütün detaylarının yeterince anlaşılamamasının sebebi tam olarak
saflaştırılamamalarına bağlıdır. Her ne kadar metallerle oluşturdukları kompleksin
mekanizması açıklanamamış olsa da, hümik maddeler metallerin çözünürlülüğü ve biyolojik
elverişliliği gibi davranışları değiştirmektedir.
Hümik maddelerin topraktan alımı besleyicilerin topraktan alımındaki önemi
Hümik maddelerin yapılarında bulunan önemli orandaki karboksilik asit grupları,
fenolik ve alkolik hidroksil keton ve kinon gibi öğeler, onlara negatif (-) elektriksel yük
kazandırarak katyonları absorbe etmelerine ve topraklarda doğal şelat olarak görev
yapmalarına olanak vermektedir. Hümik maddeler toprakların katyon değişim kapasitelerini
(KDK) artırır ve toprak verimliliğini yükseltir. Hümik maddelerin katyon değişim gücü, kil
minerallerinden oldukça fazladır [14]. Bundan dolayı, toprakta bulunan tüm gerekli metaller
hümik asitlerle şelat yapabilmektedir.
Toprak içerisindeki besin elementleri arasında rekabet olmakta, uygulanan besin
elementleri bitkinin alamayacağı formlara dönüşmekte ve bazı kayıplar kaçınılmaz
olmaktadır. Örneğin; demir, bakır, çinko, mangan gibi elementler hümik asitlerce fakir, kireçli
topraklarda bitkilerce alınamayan metal karbonatlara, oksitlere, sülfitlere ve hidroksitlere
dönüşebilirler. Hümik asitler, demir gibi elementlerin kristalize olmasını önlerler ve bu gibi
metalleri şelatlayarak bitkinin rahatlıkla kullanabileceği şekilde kök çevresinde tutabilirler.
Kumlu topraklarda bulunan besin maddeleri, suyla birlikte kök çevresinde tutunamayarak
toprağın alt kısımlarına doğru kolayca süzülüp giderler. Hümik asitler negatif yükleri
Fen Bilimleri Dergisi, 23(1) (2011) 46‐56.
50
sayesinde katyonları bağ yaparak tutarlar, böylece bitki kökleri tarafından kolayca emilirler.
Hümik asitler elementlerin topraktan bitkiye geçişi için son derece önemli bir ortam oluşturur.
Kök sistemi de hümik asitler gibi negatif yüke sahiptir. Fakat kök sisteminin sahip olduğu bu
negatif yük, hümik asitlerinkinden daha büyüktür. Böylece, hümik asitlere bağlanan mikroelementler
ayrılarak kökteki hücrelerin zarından bitkiye geçerler [1, 12, 16].
Bir toprağın kimyasal niteliğinin ölçülmesindeki en önemli faktörlerden birisi toprak
pH’sıdır. Besin maddelerinin topraktan bitkilerce alınımını da etkilemektedir. Bundan dolayı
toprak pH’ı bitki yetiştirme ortamının en önemli unsurlarından biridir. Toprağın asidik, bazik
ya da nötr olması çeşitli bileşiklerin çözülmesini, iyonların nispi bağlarını ve toprak sistemi
içerisinde bulunan mikroorganizmaların aktivitesini etkilemektedir. Örneğin; toprak pH’sı
5’in altına düştüğünde toksik alüminyumun ortaya çıkmasına, veya pH’nın 7.8–8.2 aralığında
olmasında kalsiyum karbonatın varlığına işaret edilmektedir. Asidik topraklarda P, Ca ve Mg
gibi besin elementlerinin eksikliği veya yüksek konsantrasyonlarda bulunmaları ile toksik
olan Al, Mn gibi elementlerin ortaya çıkışı, ürün verimini olumsuz etkileyebilmektedir.
Alkalin topraklarda ise Fe, Zn gibi elementlerin noksanlığı sıkça görülmektedir. Özetle,
uygun olmayan pH değerinde, topraktan yeterli besin elementleri bitkiler tarafından
alınamamaktadır [17].
Hümik maddelerin eşsiz özelliği geniş bir pH aralığında tampon özelliği göstermesidir.
Bu tampon kapasitesi dar bir pH aralığında yetişen bitkiler için çok önemlidir [14]. Hümik
maddeler toprak pH’ını nötralize etmektedir. Toprak pH’ı nötralize olduğu zaman, toprakta
bağlı duran ve bitki kökleri tarafından alınamayan birçok iz element alınabilir hale
gelmektedir [1]. Hümik maddeler ayrıca toprakta bulunan kalsiyum karbonattan (kireç)
karbondioksiti serbest hale getirirler. Serbest hale gelen CO2 bitki tarafından alınabilir [11].
Hümik asitler bitki büyümesi ve gelişmesi üzerine toprağın yapısını iyileştirerek katkıda
bulunurlar. Topraktaki kil tabakaları birbirinin üzerinde bulunurlar. Topraktaki tuz, toprağın
negatif elektrik yükünü azaltır. Fakat kilin kenarlarındaki pozitif yüklerin artmasını sağlar. Bu
pozitif yükler kilin yüzeyinde bulunan negatif yüklerin birbirlerini çekmesiyle toprağın daha
da sıkılaşmasını ve bitki köklerinin büyümesini zorlaştırır. Hümik asitler kil partiküllerinin
olduğu yere su girişini sağlarlar. Bunu hümik asitler iki yolla gerçekleştirirler. İlk olarak,
hümik asitler tuzu ayrıştırarak tuzları kil partiküllerinin yüzeyinden uzaklaştırırlar. Net negatif
yükteki artıştan dolayı kil partikülleri birbirlerini iterler ve toprak yapısını gevşetirler. Ayrıca
hümik asit molekülünün üzerindeki negatif yüklü karbon grubu (karboksil grubu) pozitif
yüklü kil parçacığının kenarına bağlanarak kilin üzerindeki net negatif yükü azaltır. Bu da kil
parçacıklarının birbirlerini iterek toprağı gevşetmesini sağlamaktadır [3].
Hümik asitler topraktaki suyun buharlaşmasını yavaşlatırlar. Bu, özellikle, kilin
olmadığı ya da az olduğu topraklarda su tutma kapasitesini arttırmak için önemlidir. Suyun
varlığında absorbe olmuş katyonlar kısmen iyonize olurlar ve hümik asitlerin okside olmuş
bölgelerinden ayrılırlar. Bu hümik asitlere bağlanmış iyonlarda pozitif bir çekim gücü
oluşturur. Su molekülleri dipolar ve elektriksel olarak nötürdür. Su molekül içeriğinde
bulunan oksijen atomları iyonlarla zayıf olarak bağlanır. Hidrojen veya su molekülünün
negatif sonu kısmen nötürleşir ve sonucunda hidrojeni ile pozitif çekim kuvveti artar. Negatif
uçlu oksijen atomu başka bir su molekülüne, hidrojen atomunun pozitif çekim gücüyle
bağlanır. Bu sayede hümik asitler kumlu ve kilsiz topraklarda suyun %30 oranında
buharlaşmasını azaltırlar.
Hümik maddeler kalsiyum karbonatla bağlandığında zayıf çözünebilir kalsiyum
hümatları oluştururlar. Hümik maddeler toprağın kil minerallerine bağlandığında da kil-hümik
komplekslerini oluşturmaktadır. Bu kompleksler birbirlerine bağlı olarak toprak yapısında
bulunmaktadır. Kil-hümik kompleksleri topraklarda küçük toprak porlarını oluşturmaktadır.
Bu porlar hava veya su ile doludur. Bu porlar toprak organizmalarının yaşadığı çevreyi de
oluşturmaktadır. Ayrıca hümik maddeler yapılarındaki C, N, S ve P gibi elementler sayesinde
Fen Bilimleri Dergisi, 23(1) (2011) 46‐56.
51
mikroorganizmalar için bir rezerv niteliğindedir. Bu özelliğinden ötürü, hümik maddeler
toprağın mikroflorasını zenginleştirirler [1,11].
Pestisitler ve herbisitler, tarımı yapılan ürünlerin yetiştirilmesinde dünyada oldukça
yaygın olarak kullanılmaktadır ve bu kimyasalların çevredeki hareketleri hayati derecede
önemlidir. Hümik bileşiklerin reaktif yan gruplarının iyon değiştirme kapasitelerinden ötürü,
bu bileşiklerin yer değiştirme reaksiyonlarıyla pestisitleri bağlama rolünde büyük bir önem
taşımaktadır. Hümik maddeler pestisitler ve herbisitlerle etkileşip kararlı yapılar oluşturarak
onları bitkiler ve yeraltı suları için zararsız hale getirirler [18].
Bitki kökleri, belirli konsantrasyonlardaki hümik maddelerle temas halinde
olduklarında, bitkinin köklerinin ya da tamamının katyonik ve anyonik makro besinlerinin
miktarında bir artış görülmektedir. Hümik maddelerin besin alınımındaki etkilerinin,
membran taşıyıcılarının görevleri ve senteziyle ilgili olduğu düşünülmektedir. Hodges ve ark.
[19], plazma mebranının H-ATPaz enzimi üzerine çalışmışlardır ve bu enzimin bitki
gelişiminde ve mineral besinlerin alınımındaki rolünü net olarak belirtmişlerdir. Gerçekten,
bu enzim hücre apoplastına protonların taşınmasından ve minerallerin hücre zarının karşı
tarafına taşınması için gerekli enerji olan elektrokimyasal gradiyentin oluşumundan
sorumludur. Hücre zarı, sitoplazma ile kök bölgesi arasındaki ana bariyerdir. Bundan dolayı
membranın kendisi ve ilgili aktiviteleri hümik maddelerin ilk etkilediği yerdir. Hümik
moleküllerin plazma membranının H-ATPaz aktivitesi ve besin alımı mekanizmaları üzerine
olan etkisinin kanıtı, bu moleküllerin nitrat alınımıyla ilgili olan çalışmalardan elde
edilmektedir. Suda çözülebilir hümik madde ile köklerin teması nitrat alım kapasitesinin
artmasıyla birlikte plazma membrandaki ölçülen H-ATPaz aktivitesinde de hızlı bir artış
görülmektedir [20].
Hümik asitlerle hormonlar arasında yakın bir ilişkinin olduğu bilinmektedir. Organik
maddece zengin topraklar bitki gelişiminde etkili olan oksin ve diğer hormonların etkilerini
gösterebilen hümik maddeleri içermektedir [21-24]. Hümik asit içeren bütün örneklerde,
hümik asitlerin koleoptillerin büyümesine yararlı bir etki yaptığı saptanmıştır. Fakat, en büyük
etkiyi karboksilik ve aromatik grup içeriği düşük ama moleküler ağırlığı yüksek olan gri
renkli hümik asit göstermiştir. Bu gerçek, hümik maddelerin oksin gibi aktivitelerini
doğrulamaktadır [16].
Hümik asitlerin bitki büyümesine ve mineral alımına etkileri
Eyheraguibel ve ark. [25], kavak talaşından elde edilen hümik maddelerin mısır
bitkisinin büyüme ve gelişimiyle birlikte mineral kompozisyonuna olan etkisini
araştırmışlardır. Su kültüründe yetiştirilen mısır fidelerine hümik asit uygulanmasının
sonucunda köklerin, gövdelerin ve yaprakların yaş ağırlıklarında sırasıyla % 48.8, % 60 ve %
57.3 oranlarında artış sağlanmıştır. Hümik asit; mısır köklerinin, gövdelerinin ve
yapraklarının kuru ağırlıklarını ise kontrole göre % 35.8, % 102.2 ve % 53.2 oranında
arttırmıştır. Bununla birlikte mısır fidelerine hümik asit eklenmesi ile bitkilerin kök ve gövde
uzunluklarında sırası ile % 23 ve % 72.5 oranında artış gözlenmiştir.
Ferrara ve ark. [26], topraktan ve kompostan elde ettikleri hümik asidi üzüm (Vitis
vinifera L.) bitkilerine yapraktan uyguladıklarında, hümik asidin ürün miktarını ve niteliğini
kontrol gruplarına göre oldukça olumlu etkilediğini saptamışlardır. Topraktan elde edilen
hümik asidin 5 ve 20 mg/l konsantrasyonlarda uygulanması sonucu asmalardan ortalama
olarak sırasıyla 32.2 ve 29.9 kg üzüm elde edilirken, hümik asit verilmeyen kontrol grubunda
ise bu miktar sadece 28.2 kg olarak ölçülmüştür. Her iki çeşit hümik asidin de asmalara
verilmesi, üzüm tanelerinin boyunda, çapında ve ağırlığında belirgin artışlar yaratmıştır.
Ayçiçeğinde (Helianthus annuus L.) fide gelişimi üzerine olan etkilerini belirlemek amacıyla
uygulanan 60 g hümik asit dozunun, kök uzunluğu, bitki boyu ve fide kuru ağırlığında artış
Fen Bilimleri Dergisi, 23(1) (2011) 46‐56.
52
sağladığı [27], karpuz Citrullus lanatus (Thunb.) Matsum. & Nakai hibritlerinin ürün
miktarında ve kalitesinde belirgin olmak üzere, hümik asit uygulanan karpuzların ortalama
uzunluğunda, çap ve ağırlığında artışlara neden olduğu rapor edilmiştir [28].
Sharif ve ark. [29] çalışmalarında, toprak içeren saksıların içerisinde yetiştirilen mısır
(Zea mays L.) fidelerine 0, 50, 100, 150, 200, 250 ve 300 mg/kg oranındaki linyit
kömüründen türevli hümik asitle birlikte N, P ve K uygulamışlar; 50 ve 100 mg/kg eklenen
hümik asitin, mısır bitkisinin gövdelerinde sırasıyla % 20’lik ve % 23’lük artışa sebep
olduğunu rapor etmişlerdir. Toprağın N konsantrasyonu ve bitkilerin N alınımı kontrol
grubuna göre belirgin olarak artmıştır. Kimyasal ve mikrobiyal yollardan bozunmaya uğramış
kavak talaşından elde edilen hümik maddelerin delice otu bitkisinin (Lolium temulentum L.)
yapraklarında artan P konsantrasyonu sonucunda yaprak kuru ağırlığının da arttığı
kaydedilmiştir [30]. Hümik asitin 50, 100, 150 ve 200 ml/l lik konsantrasyonlarının domates
ve patlıcan fidelerinin makro ve mikro besin içeriklerinin bitkilerin yaprak sayılarını, yaprak
alanlarını, kök ve gövdelerin yaş ve kuru ağırlıklarını belirgin bir şekilde arttırdığı [31]; ayrıca
0, 640, 1280 ve 2560 mg/l hümik asidin sera ortamında sınırlı besin içeriğine sahip çözeltide
yetiştirilen domates fidelerinin büyümesine ve besin alınımına olumlu etkileri olduğu [32]
rapor edilmiştir.
Bir başka çalışmada, hümik asitin baklanın (Vicia faba L.) yaprak yaş ağırlığını kontrol
grubuna göre % 10.5; yaprak kuru ağırlığını % 3.8 ve gövde yaş ağırlığını % 6.8 oranında
yükselttiği rapor edilmiştir. Bu sonuçlar hümik asidin baklanın özellikle kök gelişimini
olumlu olarak etkilediğini ortaya konmuştur. Hümik asidin bakla fidelerinin saçak ve yan kök
gelişimine yaptığı olumlu etkiler sonucunda bitkilerin besin maddelerini ve suyu topraktan
daha rahat alabilmeleri, hümik asit uygulamasının bitki büyüme ve gelişimini olumlu olarak
desteklediğini, ayrıca, hümik asidin köklenmeyi teşvik eden oksinlerin yarattığı benzer
morfolojik değişikliklere sebep olduğunu düşündürmektedir [33].Baklaya hümik asit
uygulaması sonucunda, fidelerin toprak altı ve üstü organlarının mineral kompozisyonlarının
oldukça etkilendiği belirlenmiştir. Hümik asit, bakla köklerinin Na ve K içeriğini sırasıyla
kontrole göre % 86.4 ve % 111.4 oranında belirgin olarak arttırırken, toprak üstü organların
Na ve K miktarlarını ise % 52 ve % 6.7 oranında yükseltmiştir. Hümik asit uygulaması,
köklerin Ca miktarında % 32.5, toprak üstü organların Fe ve Mn içeriklerinde sırasıyla %
427.7 ve % 49 oranında artışa sebep olmuştur [33-35].
Hümik asit, mısır (Zea mays L.) fidelerinde Zn, Fe, Mn ve Cu gibi mikro-elementlerinin
içeriklerini [29]; K, Ca, N, P, Cu, Mn, Zn ve Fe alınımını arttırmıştır [25]. Ayrıca hümik
maddelerin delice otu fidelerinin kök gelişimini olumlu olarak uyararak N, K, Cu ve Mn
alımını arttırdığı belirtilmiştir [30]. Kullanılan farklı dozlardaki hümik asidin domates
(Lycopersicon esculentum L.) ve patlıcan (Solanum melongena L.) yapraklarında N, P, K, Na,
Mg, Ca, Mn, Fe, Zn ve Cu içeriklerinde kontrol gruplarına göre belirgin olarak artış sağladığı
[31], 1280 mg/l oranında eklenen hümik asitin domates gövdesinde P, K, Ca, Mn, Fe, Mg ve
Zn birikimini belirgin olarak yükselttiği, köklerde ise daha fazla K ve Ca birikiminin
gerçekleştiği [32]; karpuz yapraklarında ise N, P ve K içeriklerini arttırdığı [28] rapor
edilmiştir.
Bu sonuçlar bize hümik asidin kök hücrelerinin zar geçirgenliğini arttırarak Na, K, Ca,
Fe ve Mn gibi besin maddelerinin alımı ve bitkide taşınmasını olumlu olarak etkilediğini
göstermektedir. Ayrıca, hümik asit uygulamasıyla besin minerallerinin bitkiye alınımındaki
artış, hümik asidin kök hücrelerinin H-ATPaz enzim aktivitesini uyarabildiğini
kanıtlamaktadır.
Büyükkeskin [33], Büyükkeskin ve ark. [34], Büyükkeskin ve Akinci [35] tarafından
yapılan çalışmalarda, hümik asidin Al+3 gibi çok değerlikli metallerle yaptığı bağların Na+1,
K+1, Ca+2 gibi alkali metallerle oluşturduğu bağlardan daha kuvvetli olduğu gösterilmiştir. Bu
sebeple Al+3’ün bitkiye alınmasının hümik asit tarafından engellendiği anlaşılmaktadır. Hümik
Fen Bilimleri Dergisi, 23(1) (2011) 46‐56.
53
asit, 50 ve 100 μM Al içeren ortamda yetiştirilen baklanın büyüme parametreleri üzerine
olumlu etkiler yapmıştır. 50 μM Al varlığında hümik asit, bakla bitkisinin boy uzunluğunu,
yaprak sayısını, yaprak yaş ve kuru ağırlığını, gövde yaş ve kuru ağırlığı ile kök yaş ağırlığını
kontrol grubu bitkilerine göre belirgin olarak arttırmıştır. 100 μM Al varlığında ise uygulanan
hümik asit, baklanın yaprak sayısını; yaprak yaş ve kuru ağırlığı ile kök yaş ağırlığını belirgin
olarak yükseltmiştir. PH’sı 4.5 olan bakla bitkisinin yetiştirildiği ortama 50 μM Al
eklenmesiyle ortaya çıkan alüminyum toksisitesine rağmen, hümik asit, köklerin Na, K, Cu,
Mn ve Zn içeriğinde, 100 μM Al varlığında ise bakla köklerinin Na, K, Ca, Mn ve Zn
miktarlarında kontrol bitkilerine göre belirgin artışlar sağlamıştır. Hümik asit baklanın toprak
üstü organlarının Na, K ve Ca konsantrasyonlarını da anlamlı olarak yükseltmiştir. Fakat Mn
ve Fe içeriklerinde sebep olduğu artışlar belirgin değildir.
50 ve 100 μM Al toksisitesi altında yetiştirilen baklanın hem toprak üstü hem de toprak
altı organlarının Al konsantrasyonlarında, uygulanan hümik aside bağlı olarak düşüşler
kaydedilmiştir. Baklaya “hümik asit uygulaması” ile, alüminyum toksisitesinin bitki
büyümesine ve mineral kompozisyonuna olan zararlı etkilerinin giderebileceği ortaya
konulmuştur [33-35].
Hümik asidin bakla yapraklarının klorofil miktarını % 5.6 ve protein içeriğini ise % 412
oranında arttırması, bakla gelişimini ve ürün kalitesini belirgin olarak etkileyebilecek
olduğunu düşündürmektedir. 50 ve 100 μM Al varlığında yetiştirilen baklalara hümik asit
uygulaması sonucu yaprakların klorofil içerikleri az da olsa yükselmiştir. Hümik asit 50 μM
Al varlığında yaprakların protein miktarını % 18.1 kadar, 100 μM Al varlığında ise % 14.6
oranında arttırmıştır. Bu sonuçlar, hümik asidin bitki metabolizmasını doğrudan etkileyerek
klorofil ve protein sentezi üzerinde etkili olabileceğini düşündürmektedir [33].
Sonuçlar ve değerlendirme
Hümik asitlerin kullanılmasıyla, bakla ve literatürde geçen diğer bitkilerde fide gelişimi ve
mineral alımı ile çeşitli stres faktörleri karşısındaki etki ve yararlarını şöyle sıralayabiliriz:
1- Hümik asit özellikle kök gelişimini sağlayarak bitki büyüme ve gelişimini olumlu olarak
desteklemektedir. Hümik asidin yaratmış olduğu bu olumlu etki köklerde daha fazla
ortaya çıktığından iyi bir köklendirici olarak işlev yapabilir.
2- Hümik asit kök oluşumunu desteklediği gibi, kök hücrelerinin H-ATPaz enzim aktivitesini
de uyararak bitkilerin besin ve su alımını arttırmaktadır. Hümik asit kullanımına paralel
olarak ürün miktarı ve kalitesinde yükselme söz konusudur.
3- Hümik asidin yapısında bulunan fonksiyonel grupların metallerle bağ yapabilme
özelliğinden dolayı, bu molekül, kumlu topraklar gibi katyon değişim kapasitesi düşük
olan topraklarda kullanılarak besin maddelerinin topraktan akıp gitmesi engellenebilir.
Ayrıca besin maddelerini şelatlayarak kök çevresinde tutup bitki kullanımına her zaman
hazır halde bulundurabilir.
4- Üreticiler ürün kalitesini ve miktarını yükseltmek için aşırı miktarlarda kimyasal gübre
kullanmaktadırlar. Toprağa uygulanan fazla gübre hem toprakların yapısını bozmakta hem
de ekonomik açıdan büyük bir külfet getirmektedir. Hümik asidin şelatlama kabiliyetinden
dolayı topraklarda meydana gelen besin elementlerinin kayıplarının önüne geçilerek bu
sayede, uygulanan gübre miktarında bir azalma olacağı şüphesizdir. Böylece hümik asit
kullanımı ülke ekonomisine büyük bir katkıda bulunulabilir.
5- Hümik asitler leonardit, taş kömürü, hayvan gübresi, kompost, toprak ve arıtma çamuru
gibi doğal kaynaklardan elde edilebildiğinden ve ayrıca kimyasal maddeler
içermediğinden organik tarımda kullanılmasında hiçbir sakınca yoktur. Böylece hümik
asit kullanımıyla bitki gelişimini desteklerken insan sağlığı da korunmuş olacaktır.
Fen Bilimleri Dergisi, 23(1) (2011) 46‐56.
54
6- Endüstriyel kirliliğe bağlı asit yağmurlarının olması ve çiftçilerin topraklarda ürün
yetiştirmeleri sonucunda asitleşen topraklarda, alüminyum toksisitesi bitki gelişimini
engelleyen en önemli faktörlerden birisi olmuştur. Bu toprakların tekrar tarıma
kazandırılması için kireçleme veya fosfat ilavesi yapılmaktadır. Fakat bu uygulamalar
oldukça pahalı olup ekonomik açıdan büyük bir yük oluşturmaktadır. Hümik asit toksik
Al+3 iyonlarıyla kuvvetlice bağlanarak Al toksisitesinin bitki gelişimine olan olumsuz
etkilerini ortadan kaldırabilir.
Sonuç olarak, son yıllarda yapılan birçok çalışma, hümik asidin çeşitli kültür formları ile
doğal bitkilerin büyüme ve gelişmeleri yanında susuzluk, tuzluluk gibi stres faktörleri, toksik
miktarlardaki elementlerin olumsuz etkilerinin giderilmesi üzerine yoğunlaşmıştır. Bu
araştırmalar, uygun konsantrasyonlardaki hümik asitin, özellikle bahçecilik, ziraat ve tarımda
kullanıldığında susuzluk ve tuzluluk gibi ürün verimliliğini azaltıcı stres faktörleriyle
mücadele etmede ve belirli ölçülerde kirletilmiş topraklarda yetişen bazı bitkilerin toksik
etkilerini indirgemede önemli bir destekleyici olabileceğini ortaya koymaktadır.
Kaynaklar:
[1] Yılmaz, C.: “Hümik ve Fülvik Asit”, Hasad Bitkisel Üretim, Ocak, 260 (2007) 74.
[2] Sparks, D. L. : “Environmental Soil Chemistry”, Second Edition, Academic Press, San
Diego (2003) 82.
[3] Chen, Y.; Avnimelech, Y. : “The Role of Organic Matter in Modern Agriculture”,
Martinus Nijhoff Publisers, Dordrecht, (1986) 80.
[4] Grenthe, I.; Puigdomenech, I.: “Modelling in Aquatic Chemistry”, OECD Nuclear
Energy Agency, Paris, (1997) 154.
[5] Banta, S.; Mendoza, C. V.: “Organic Matter and Rice”, International Rice Research
Institute, Los Banos, Laguna, Philippines, (1984) 93.
[6] Sposito, G.: “The Environmental Chemistry of Aluminum”, CRC Pres, (1996) 186.
[7] Altınbaş, Ü.; Çengel, M.; Uysal, H.; Okur, B.; Okur, N.; Kurucu, Y.; Delibacak, S.:
“Toprak Bilimi”, Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları, İzmir, Türkiye, 557 (2004)
175.
[8] Özbek, H.: “Tarımda organik maddenin önemi”, Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi
Yay. No: 13, Ankara, (1971).
[9] Ghabbour, E. A.; Davies G.: “Humic Substances: Structures, Models and Functions”,
Royal Society of Chemistry, England (2001) 21.
[10] MacCarthy, P.: “The Principles of Humic Substances”, Soil Science, 166, (2001) 738.
[11] Larcher, W.: “Physiological Plant Ecology: Ecophysiology and Stress Physiology of
Functional Groups”, 4th. Edition, Springer, New York (2003) 7.
[12] Tipping, E.: “Cation Binding by Humic Substances”, Cambridge University Press,
Cambridge, UK, 12 (2002) 4.
[13] Livens, F. R.: “Chemical Reactions of Metals with Humic Material”, Environmental
Pollution, 70 (1991) 183.
[14] Stevenson, F. J.: “Humus Chemistry: Genesis, Composition, Reactions”, 2nd. Edition,
John Wiley and Sons, Inc, New York (1994) 285.
[15] Kerndorff, H.; Schnitzer, M.: “Sorption of Metals on Humic Acid”, Geochimica et
Cosmochimica Acta, 44 (1980) 1701.
Fen Bilimleri Dergisi, 23(1) (2011) 46‐56.
55
[16] Kulikova, N. A.; Stepanova, E. V.; Koroleva, O. V.: “Mitigating Activity of Humic
Substances Direct Influence on Biota”, Use of Humic Substances to Remediate Polluted
Environments: From Theory to Practice, Perminova, I.V.; Hatfield, K. and Hertkorn, N.;
Springer, Netherlands, (2005) 285.
[17] Pessaraklı, M.: “Handbook of Plant and Crop Stress”, Second Edition, Marcel Dekker,
Inc., New York, USA (1999) 51.
[18] Helal, A. A.; Imam, D. M.; Khalifa, S. M.; Aly, H. F.: “Interaction of Pesticides with
Humic Compounds and Their Metal Complexes”, Radiochemistry, 48 (2006) 419.
[19] Hodges, T. K.; Leonard, R. T.; Bracker, C. E.; Kenan, T. W.: “Purification of an Ionstimulated
Adenozine Triphosphate from plant Roots: Association with Plasma
Membranes”, Proc. Natl. Acad. Sci., U.S.A., 69 (1972) 3307.