Humus

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Humus

Humus (lateinisch ‚ÄěErdboden‚Äú) im engeren Sinne bezeichnet in der Bodenkunde die Gesamtheit der toten organischen Substanz eines Bodens.[1][2][3][4] Der Humus ist Teil der gesamten organischen Bodensubstanz. Er unterliegt vor allem der Aktivit√§t der Bodenorganismen (Edaphon), die durch ihre Stoffwechselaktivit√§ten laufend zum Auf-, Um- oder Abbau des Humus beitragen. Im engeren Sinne wird in der Fachliteratur nur der zersetzte organische Anteil im Boden als Humus bezeichnet.[5] Da die jeweiligen Umwandlungsstufen flie√üend sind, ist eine genaue Abgrenzung nicht m√∂glich.

Inhaltsverzeichnis

Entstehung

Humus besteht aus einer Vielzahl komplexer Verbindungen, die nach dem Absterben organische Materie freisetzen und sowohl spontan als auch enzymatisch durch Bodenorganismen chemisch umgewandelt werden. Die Verbindungen unterscheiden sich erheblich in ihrer Abbaubarkeit durch Mikroorganismen. Niedermolekulare Kohlenhydrate und Proteine werden schnell zersetzt, komplexe Verbindungen wie Cellulose oder Lignin werden langsamer abgebaut. Daher verweilen bestimmte Humusbestandteile nur wenige Wochen oder Monate im Boden (Nährhumus), andere jedoch Jahrhunderte oder Jahrtausende lang (Recalcitrantien).

Humusformen

Mullhumus

Mullhumus ist stets eng mit der Tonmineralsubstanz verbunden (Ton-Humus-Komplex) und nicht abschwemm-, abblas- oder absiebbar. Streuzersetzung findet ma√ügeblich im Ah-Horizont statt. Mullhumus ist ma√ügeblich an der Bildung eines hohlraumreichen, stabilen Kr√ľmelgef√ľges basenreicher B√∂den beteiligt. Mullhumus entsteht durch biologische Umsetzung des Bodens und hat wesentlich andere Qualit√§ten als mechanisch aufgelockerter Boden. Es √ľberwiegen bodenw√ľhlende Vertreter des Edaphons wie Regenw√ľrmer, Asseln, Tausendf√ľ√üler und Fliegenlarven. Regenw√ľrmer sorgen durch ihre stetigen Kotablagerungen auf der Bodenoberfl√§che und in ihren G√§ngen daf√ľr, dass der Oberboden fortw√§hrend mit neu gebildetem Mullhumus versorgt wird.

Im Laubmischwald enth√§lt Mullhumus etwa 6 % lebende organische Substanz, zu dieser z√§hlen die lebenden Wurzeln, die mit blo√üem Auge erkennbaren Bodenlebewesen aber auch die in einer gro√üen Individuenzahl vorzufindenden Mikroorganismen. Durch diese lebenden Bestandteile wird der Boden humifiziert, aufgelockert und mineralisiert. Der Boden wird auch in seiner Konsistenz kr√ľmeliger und durchl√ľftet. Dieses kontinuierliche selbstt√§tige Umarbeiten des Oberbodens f√ľhrt an allen Oberfl√§chen zu einem Reichtum an leicht verf√ľgbaren Ionen und somit auch zu einer besseren N√§hrstoffversorgung der Pflanzen.

Die im Mullhumus gebildeten Humusstoffe sind hochpolymer und daher kaum mobil.[4]

Moderhumus

Moderhumus ist typisch f√ľr sehr leichte Sandb√∂den (unter 5 % Ton). Die Humusteilchen liegen lose zwischen den Sandk√∂rnchen. Sie sind abschwemm-, abblas- und absiebbar. Regenw√ľrmer sind im Moder weniger zu finden, Gliederf√ľ√üer √ľberwiegen. Die Auflagehorizonte sind durch Pilzhyphen miteinander verfilzt. Typisch ist er f√ľr krautarme Laub- und Nadelw√§lder, f√ľr feuchtk√ľhle Klimaverh√§ltnisse oder man findet ihn auf relativ n√§hrstoffarmen Gesteinen. Moderhumus hat seine Bedeutung in erster Linie als Wasser- und N√§hrstoffspeicher.

Im Moderhumus werden auch mobile Huminstoffe gebildet.[4]

Rohhumus

Der Rohhumus ist die ung√ľnstigste Humusform: Schwer zersetzbare Vegetationsr√ľckst√§nde bilden Auflagehumus (Streu) √ľber dem Mineralboden. Diese Rohhumusdecken findet man auf biotisch inaktiven B√∂den, bei denen oftmals ein zu k√ľhles oder feuchtes Klima f√ľr die mangelhafte Umsetzung der Pflanzenabf√§lle verantwortlich ist. Genauso ist aber auch die Art und Zusammensetzung des abgestorbenen Pflanzenmaterials f√ľr den Verlauf der Umsetzung mitbestimmend. Beispielsweise ist die Streu der Nadelb√§ume schwerer zersetzbar als die vieler Laubb√§ume. Im allgemeinen sind Bestandteile wie Wachse, Harze sowie Gerbstoffe und auch Lignin schwer umsetzbar, folglich √ľberdauern abgestorbene Pflanzenteile mit hohen Anteilen dieser Stoffe auch wesentlich l√§nger, und bringen oftmals nur minderwertigen Humus hervor. Die L-, F- und Oh-Lagen sind deutlich voneinander abgegrenzt. Zudem f√∂rdert Rohhumus die Podsolierung.[2]

Im Rohhumus entstehen verstärkt wanderungsfähige Huminstoffe, die mit dem Sickerwasser verlagert werden [4] und deshalb den darunter liegenden Ah-Horizont dunkel einfärben können.[2]

Bodenmilben zersetzen Birkenlaub und scheiden durch ihren Darm Aminos√§uren in einer f√ľr die Aufnahme der Pflanzenwurzeln optimalen Form aus. Die d√ľnne Humusdecke entsteht fast ausschlie√ülich aus solchen Milbenexkrementen. Sie sammeln sich ebenfalls auf zerfallenem Felsgrund √ľber Flechten und anderen Lithobionten. Mit Hilfe von Darmsymbionten wird die von Urinsekten aufgenommene Zellulose in f√ľr den Boden wertvolle Eiwei√üverbindungen umgewandelt. Sie bilden zusammen Vorhumusstufen, die sich nach und nach zu einer d√ľnnen Humusdecke entwickeln.

Ackerhumusformen

Regenwurm im Boden

Durch regelm√§√üige Bearbeitung besitzen Ackerb√∂den keine Humusauflage. Die Brache und die Monokultur f√ľhren zu Humusschwund. Dennoch lassen sich im durch das Pfl√ľgen gepr√§gten Ap-Horizont unterschiedliche Humusformen unterscheiden[1]:

  • Ackermoder ist durch Moderhumus charakterisiert.
  • Wurmmull entsteht durch starke Regenwurmaktivit√§t.
  • Sandmull ist eine Mullform sandiger B√∂den mit grober K√∂rnung.
  • Kryptomull ist durch starke Tonhumusbindung bei geringen Humusgehalten gekennzeichnet.

Hydromorphe Humusformen

Sehr hohe Wassergehalte hemmen die Sauerstoffversorgung eines Bodens und somit die Zersetzung organischer Substanz, die sich demzufolge anreichert. Entsprechend dem Wasserhaushalt werden die dabei entstehenden Humusformen als Feuchthumus, Nasshumus und Sumpfhumus bezeichnet. Am Grund von Gewässern gibt es den Seehumus; s.Mulm.

Anmoor

Karrenfeld in den Dolomiten

‚Üí Hauptartikel: Anmoor

Felshumusboden

Spaltenhumus oder Felshumusboden bezeichnet die Entstehung von Humus in Gesteinen und Bergw√§nden; die Humifizierung vollzieht sich von innen nach au√üen durch die Bioz√∂nose verschiedener Lithobionten. Er besteht aus lehmgelben bis kastanienbraunen kalkigen Tonen und besitzt hohe Luftfeuchtigkeit und hohen Detritusgehalt. Auf Felsen entsteht er auf sogenannten Karrenfeldern und ergibt die Basis f√ľr alpine immergr√ľne Gew√§chse.

Humusarten

Als Humusarten bezeichnet man die Einteilung nach der Funktion des Humus.

Nährhumus

N√§hrhumus sind die organischen Stoffe, die im Boden rasch abgebaut werden. Dazu geh√∂ren auf landwirtschaftlich genutzten B√∂den vor allem Wurzeln abgeernteter Fr√ľchte sowie eingearbeitete Ernter√ľckst√§nde, Gr√ľnd√ľngung und wirtschaftseigene D√ľnger. Hinzu kommt die K√∂rpersubstanz aller abgestorbenen Bodenorganismen. Der N√§hrhumus pflanzlicher Herkunft hat folgende Zusammensetzung:

N√§hrhumus dient den meisten Bodenorganismen als Nahrungsquelle und ist damit die Voraussetzung f√ľr die biologische Aktivit√§t des Bodens. Flach eingearbeitet bzw. als Wurzelmasse fein verteilt (nach dem Abbau der Wurzeln bleibt ein fein ver√§steltes R√∂hrensystem zur√ľck), f√∂rdert er die Durchl√ľftung und damit den Stoffumsatz. Mit dem Zellabbau werden die in der organischen Substanz gebundenen Pflanzenn√§hrstoffe wieder in den Stoffkreislauf zur√ľckgef√ľhrt. Sie werden so f√ľr die Ern√§hrung neuer Pflanzen verf√ľgbar. Der N√§hrhumus liefert die Bausteine f√ľr den Aufbau der Huminstoffe des Dauerhumus.

Dauerhumus

Im Gegensatz zum N√§hrhumus wird der Dauerhumus nur sehr langsam abgebaut. Er entsteht aus organischen Substanzen mit Hilfe von Bodentieren und Mikroorganismen. Dauerhumus bildet zusammen mit dem Ton die Kolloidsubstanz des Bodens. Er kann somit sowohl Wasser als auch N√§hrstoffe binden und wieder an die Pflanzen abgeben. Das Wasser- und N√§hrstoffbindungsverm√∂gen betr√§gt ein Vielfaches von dem des Tones. Er ist ein wesentliches Bau- und Stabilisierungselement des Bodengef√ľges. Der Dauerhumus stellt den gr√∂√üten Teil der organischen Substanz des Bodens (im allgemeinen √ľber 90 %) und enth√§lt die Hauptmasse des Bodenstickstoffs. Er verursacht die dunkle Farbe des humosen Oberbodens und f√∂rdert so die Erw√§rmung der Bodenoberfl√§che.

Durch seine Eigenschaften bestimmt der Dauerhumus maßgeblich die Bodenfruchtbarkeit.

Humusversorgung

Im Boden findet ein st√§ndiger Abbau und Aufbau von Humus statt. In einem stabilen √Ėkosystem (zum Beispiel Wald, altes Gr√ľnland) halten sich beide Vorg√§nge die Waage, d.h. der Humusgehalt ver√§ndert sich nicht. Die Bodenbearbeitung verst√§rkt den Humusabbau. Deshalb muss eine ausreichende Zufuhr von organischer Substanz (Humusversorgung) erfolgen. Der Einfluss des Ackerbaus auf den Humusgehalt des Bodens l√§sst sich gut an Gr√ľnlandumbr√ľchen zeigen: Die unter Gr√ľnland h√∂heren Humusgehalte sinken in den ersten Jahren der Ackernutzung rasch ab und stellen sich allm√§hlich auf einen von Standort zu Standort unterschiedlichen, niedrigen Wert ein. Bei Neuansaat von Gr√ľnland nehmen sie allm√§hlich wieder zu. Wenn der Resthumusgehalt, wie er in unseren Ackerb√∂den vorkommt, auch relativ stabil ist (er liegt in der Krume etwa zwischen 1,8 und 2,5 %), so ist er doch nicht unangreifbar. Er kann zum Beispiel durch den Anbau von Humuszehrern wie Zuckerr√ľben, Kartoffeln, Silomais oder Gem√ľse heruntergewirtschaftet werden. Im Rahmen von Cross Compliance wird auf die Erhaltung der organischen Substanz im Boden gro√üer Wert gelegt. In bestimmten F√§llen sind landwirtschaftliche Betriebe dazu verpflichtet, den Humusgehalt durch eine Bodenuntersuchung ermitteln zu lassen.

Organische D√ľngung

Die Zufuhr organischer Substanz erfolgt durch

Die Menge der dem Boden zugef√ľhrten organischen Substanz wird von der angebauten Pflanzenart und der Ernteweise bestimmt. Es kommt weniger darauf an, dass dem Boden N√§hrstoffe in gro√üen Mengen zugef√ľhrt werden, sondern dass sie vom Boden ‚Äěverarbeitet‚Äú werden k√∂nnen. Ernter√ľckst√§nde, Zwischenfr√ľchte, Stallmist und G√ľlle sind in ihrer Wirkung auf den Humusgehalt unterschiedlich zu bewerten. Bei Ernter√ľckst√§nden handelt es sich um zersetzliche Substanzen, deren Abbau umso schneller erfolgt, je weicher (weniger verholzt) und eiwei√üreicher sie sind.

Humusgehalt der Böden

Der Humusgehalt kann anhand der Bodenfarbe grob abgesch√§tzt werden. Eine genaue Bestimmung der organischen Substanz erfolgt laboranalytisch. Die Bodenproben (von links nach rechts) haben folgenden Humusgehalt (Angaben in %): 1. schluffiger Lehm, 0,7 %; 2. schluffiger Lehm 1,7 %; 3. sandiger Lehm, 3,1 %; 4. toniger Lehm, 5,4 %; 5. toniger Lehm, 6,5 %; 6. toniger Lehm, 7,9 %; 7. toniger Lehm 9,9 %; 8. toniger Lehm, 12,5 %; 9. sandiger Lehm, 21.4 %; 10. Moorboden, 84,0 %

Der Humusgehalt der B√∂den kann in weiten Grenzen schwanken. Er l√§sst sich aus Messwerten f√ľr den Gehalt des Bodens an organischen Kohlenstoff berechnen, indem man diese Werte mit dem Faktor 1,72 (bei Torfen und Auflagehumus Faktor 2) multipliziert.[4] Abh√§ngig ist der Humusgehalt vom Bodenhorizont, der Pflanzendecke, vom Klima, von der Bodenfeuchte und der Bodennutzung. Auch hinsichtlich der Verteilung des Humus im Boden bestehen gro√üe Unterschiede: In Waldb√∂den liegt die Hauptmasse des Humus als mehr oder weniger m√§chtige Deckschicht √ľber dem Mineralboden (Auflagehumus, Rohhumus). In landwirtschaftlich genutzten Mineralb√∂den ist der Humus mit dem Mineralanteil innig vermischt. Der Gehalt nimmt von oben nach unten rasch ab. Etwa die H√§lfte der gesamten organischen Substanz befindet sich im Ackerboden im Bereich der Krume, im Gr√ľnlandboden dagegen in den obersten 10 cm. Sonderf√§lle bilden die tiefreichenden, humosen B√∂den, wie zum Beispiel die Schwarzerden, die organischen Nassb√∂den (Moorb√∂den) oder angeschwemmtes Krumenmaterial (Kolluvien). Der mittlere Humusgehalt beackerter Mineralb√∂den liegt in der Krume bei 1,8‚Äď2,5 %, bei Gr√ľnlandb√∂den im Mittel der oberen 10 cm bei 5‚Äď8 %. H√∂here Humusgehalte sind typisch f√ľr tonige B√∂den, feuchte bis nasse B√∂den und B√∂den in niederschlagsreichem Klima. Stark durchl√ľftete, sandige B√∂den haben niedrigere Humusgehalte (1‚Äď2 %).

Auflagehorizonte

Auflagehorizonte sind in der gemäßigten Zone oft nur wenige Zentimeter mächtig.

Die Humusauflage eines naturbelassenen Bodens kann maximal drei Bodenhorizonte umfassen[4]:

Mit L wird der Streu-Horizont (engl.: litter ‚Äď Streu) bezeichnet. Er enth√§lt abgestorbene Pflanzenreste, die nicht oder nur wenig zersetzt sind. Diese sind als solche noch ohne Einschr√§nkung erkennbar und nach Pflanzenart klassifizierbar. Der Anteil an Feinsubstanz betr√§gt weniger als 10 Vol.-%.

O (von organisch) bezeichnet einen Horizont aus organischer Substanz mit mehr als 10 Vol.-% Feinsubstanz. Pflanzenreste sind bereits deutlich zersetzt. Der Horizont enth√§lt weniger als 70 Masse-% mineralische Substanz. Der O-Horizont l√§sst sich untergliedern in Of- und Oh-Horizont.

Of (vermodert, von schwedisch: F√∂rmultningsskiktet) ist ein O-Horizont, in dem der Anteil der organischen Feinsubstanz (10 bis 70 Vol.-%) deutlich hervortritt. Durch Fermentation und Vermoderung hat bereits eine weitgehende Zersetzung der Pflanzenreste stattgefunden. Noch sind Strukturen pflanzlicher Gewebe erkennbar, diese sind jedoch bereits mit Humuspartikeln vermengt.

Oh (von humos) bezeichnet den Dauerhumus- Horizont mit dunkel gef√§rbten Huminstoffen. An dem darin enthaltenen Material sind keinerlei pflanzliche Strukturen mehr erkennbar. Die Zersetzung des Pflanzenmaterials hat ein weit fortgeschrittenes Stadium erreicht. Der Anteil organischer Feinsubstanz (√ľber 70 Vol.-%) √ľberwiegt.

Nicht mit zur Humusauflage geh√∂rt der Ah-Horizont. Dieser ist der mineralische Oberboden und enth√§lt meist durch tierische Aktivit√§t (etwa Regenw√ľrmer und Maulw√ľrfe) oder menschliche Aktivit√§t (zum Beispiel Pfl√ľgen) eingebrachten Humus. Der Humusanteil betr√§gt hier maximal 30 Prozent.

Wie stark die Humusauflage ausgepr√§gt ist, und welche der beschriebenen Horizonte sie aufweist, h√§ngt insbesondere davon ab, inwieweit durch die bestehenden Umweltbedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit, Bodenversauerung, N√§hrstoffversorgung, Exposition, Lage Breitengrad, Klima und anderes) Humusakkumulation beg√ľnstigt wird. Allgemein ist die Humusakkumulation umso st√§rker, je ung√ľnstiger sich die Umwelt f√ľr die Aktivit√§t der Mikroorganismen gestaltet.

Stickstoffgehalt und C/N-Verhältnis

Der Humus ist die Stickstoffquelle des Bodens. Durch mikrobiellen Abbau wird Stickstoff aus seiner organischen Bindung freigesetzt (mineralisiert) und damit pflanzenverf√ľgbar. Die Humusqualit√§t ist umso h√∂her zu bewerten, je stickstoffreicher die organische Substanz, d.h. je enger ihr Kohlenstoff/Stickstoff-Verh√§ltnis (C/N) ist. In der frisch abgestorbenen Substanz ist das C/N-Verh√§ltnis weit, allerdings mit starken Unterschieden in Abh√§ngigkeit von Pflanzenart, Pflanzenteil und Alter der Pflanze (C/N-Verh√§ltnis von Winterweizen: 71; Zuckerr√ľbe: 20). Durch den Abbau im Boden verengt sich das C/N-Verh√§ltnis. Es n√§hert sich allm√§hlich einem Wert von 8 bis 10:1, wie er f√ľr den Humus der meisten landwirtschaftlich genutzten B√∂den typisch ist. F√ľr die √ľberschl√§gige Berechnung des Stickstoffgehaltes des humosen Oberbodens spielen der Humusgehalt und die M√§chtigkeit des A-Horizontes eine Rolle. Dabei kann von einem Stickstoffgehalt in H√∂he von 1/17 des Humusgehaltes und einem Gewicht des Krumenbodens von 1,5 Mio. kg/ 10 cm Bodenschicht ausgegangen werden. Unter unseren Klimaverh√§ltnissen wird damit gerechnet, dass j√§hrlich etwa 1‚Äď2 % des organisch gebundenen Stickstoffs der Krume umgesetzt und damit pflanzenverf√ľgbar werden (= Stickstoffnachlieferung des Bodens).

Ionenaustausch

→ Hauptartikel: Austauschkapazität

Der Ionenaustausch in der Bodenmatrix spielt sich zwischen Tonmineralen (Kationenaustauscher) und Huminstoffen (sowohl Kationen- als auch Anionentauscher) ab. Die Kationen-Austausch-Kapazität gibt an, wie viele Kationen ein Boden halten kann [mmol / 100 g Bodensubstanz].

  • Haftfestigkeit der am Austausch beteiligten Kationen (abh√§ngig von pH, Ladung und Dicke der Hydrath√ľlle):
Al3+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ = H3O+ > Na+ [6]

Die Kationen Ca++, Mg++, K+, Na+ sind ‚Äěaustauschbare Basen‚Äú, ihr Anteil an der KAK hei√üt Basens√§ttigung. Al+++ und H+ wirken sauer. Je saurer ein Boden, desto geringer die KAK, desto geringer die Verf√ľgbarkeit von N√§hrstoffen f√ľr die Pflanzen.[6]

Mikrobiologie

Bei der Humifizierung bilden sich aus abgestorbenen organischen Substanzen (z. B. Streu oder Falllaub) Huminstoffe. Diese bestehen aus den Fraktionen Fulvos√§uren (sauer), Humins√§uren (m√§√üig sauer) und Huminen (neutral). Die mikrobiell schwierig aufzuschlie√üenden Lignine und Zellulosen werden am besten umgewandelt, wenn das Mikroklima im Boden feucht, warm und gut durchl√ľftet ist. Die Huminstoffe in ihren wechselnden Anteilen sind die Endstufen der Humifizierung.

In gutem Humus zeigen sich gut korrodierte und locker eingebettete, organisch besiedelte Mineralkristalle. An Detritusflocken binden sich mit ‚ÄěTrauben‚Äú dunkler oder transparenter Sporen bedeckte Myzelien. Bakterien und Algen bilden im Edaphon meist Lebensgemeinschaften. Beschalte und unbeschalte Am√∂ben, Rotatorien und Wimpertierchen kommen im Humus in sehr gro√üer Artenvielfalt vor. Au√üerdem sind die Arten der Nematoden Aphanolaimus und Dorylaimus Humusbewohner. Azotobacter chroococcum sucht die Symbiose von Farbfiltern benutzenden gr√ľnen Algen auf. Oft leben Cladosporien symbiotisch mit Zoogloeen, d. h. Boden-Pilze bilden eine Symbiose mit Boden-Bakterien, wobei insgesamt der pH-Wert neutral bleibt. Pilze bilden w√§hrend ihres Abbaus ein leicht saures, w√§hrend Bakterien beim Abbau ein leicht alkalisches Milieu bilden.

Nach Annie Francé-Harrar vollzieht sich die Humifizierung in der Stufenfolge:

Einzelnachweise

  1. ‚ÜĎ a b Scheffer/Schachtschabel Lehrbuch der Bodenkunde, 15. Aufl., 2002, ISBN 3-8274-1324-9
  2. ‚ÜĎ a b c Kuntze/Roeschmann/Schwerdtfeger Bodenkunde, 5. Aufl., 1994, ISBN 3-8252-8076-4
  3. ‚ÜĎ Diedrich Schroeder: Bodenkunde in Stichworten, Seite 36, Bern 1983, ISBN 3-266-00192-3
  4. ‚ÜĎ a b c d e f Bodenkundliche Kartieranleitung, 5. Auflage, Hannover 2005, ISBN 3-510-95920-5
  5. ‚ÜĎ a b Annie Franc√©-Harrar: Bodenleben und Fruchtbarkeit. Bayerischer Landwirtschaftsverlag 1957
  6. ‚ÜĎ a b Bodengeographie P.Fitze 1997

Weblinks

Wiktionary Wiktionary: Humus ‚Äď Bedeutungserkl√§rungen, Wortherkunft, Synonyme, √úbersetzungen

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