ดิน กับการเจริญเติบโตของพืช

ดิน

ความสำคัญของดินที่มีต่อการเจริญเติบโตของพืช พืชต้องอาศัยดินในการเจริญเติบโตตั้งแต่เริ่มงอกออกจากเมล็ดจนกระทั่งโตใหญ่ให้ดอกให้ผล

หน้าที่ของดินที่มีต่อการเจริญเติบโตของพืช

  • ดินทำหน้าที่เป็นเกาะของราก เพื่อยึดลำต้นให้แน่น ไม่ให้ล้มเอียง
  • ดินเป็นที่เก็บน้ำ (water storage) เพื่อการเจริญเติบโตของพืช
  • ดินให้อากาศแก่รากพืช เพื่อการหายใจ
  • ดินเป็นแหล่งที่พืชได้อาหารและแร่ธาตุต่างๆ ที่จำเป็นในการเจริญเติบโต

ระบบของดิน

ดินเป็นเทหาวัตถุธรรมชาติที่สลับซับซ้อน เกิดขึ้นจากการสลายตัวเน่าเปื่อยผุพังหรืแตกสลายของแร่หิน เศษเหลือหรือกากของสิ่งมีชีวิตมารวมกันเข้ากลายเป็นดิน พอจะแบ่งส่วนประกอบของดินออกตามความสำคัญดังนี้คือ

  • อนินทรีย์วัตถุ (Inorganic matter หรือ mineral matter) เกิดขึ้นจากการสลายตัวของแร่ (Minetral) และหิน (Rock) เป็นส่วนที่ควบคุมลักษณะทั้งทาง Physics และเคมีของดิน และเป็นส่วนที่มีความสำคัญมาก โดยทั่วๆ ไป แล้วดินส่วนมากมักจะมี อนินทรีย์วัตถุประมาณ 45% โดยปริมาตร
  • อินทรียวัตถุ (Organic matter) เกิดขึ้นจากการสลายตัวหรือเน่าเปื่อยพุผังของเศษเหลือหรือซากของสิ่งที่มีชีวิต เป็นส่วนที่มีความสำคัญเป็นอันดับสองมีอิทธิพลต่อการจับตัวของดิน ช่วยในการสะสมและแจกอาหารธาตุของพืชในดินและจุลินทรีย์วัตถุในดิน ดินส่วนมากมักจะมีอินทรียวัตถุประมาณ 3-5% โดยปริมาตร
  • อากาศ (Air) เม็ดดินทับถมกันไม่สนิท ทำให้เกิดมีช่องว่างระหว่างเม็ดดิน ช่องว่างนี้จะเป็นที่อยู่ของอากาศและน้ำ อากาศในดินนี้ช่วยในการหายใจของรากพืช ซึ่งตามปกติพืชจะเจริญเติบโตได้ดีจะต้องมีอากาศอยู่ประมาณ 25% โดยปริมาตรหรือ 50% ของช่วงว่างทั้งหมด
  • น้ำ (Water) น้ำจะอยู่ในช่องว่างระหว่างอนุภาค ซึ่งถ้ามีน้ำมากอากาศในดินก็มีน้อย แต่ถ้ามีน้ำน้อยอากาศในดินก็มีมาก แต่โดยทั่วๆ ไปแล้ว พืชเจริญเติบโตได้ดีจะต้องมีน้ำอยู่ในดินประมาณ 25% โดยปริมาตร หรือ 50% ของช่องว่างทั้งหมดในดิน

ดินบางชนิดมีอินทรียวัตถุมาก ซึ่งอินทรียวัตถุเกิดขึ้นจากการสลายตัวเน่าเปื่อยผุพังของสิ่งมีชีวิตโดยธรรมชาติ ถ้าอินทรียวัตถุนี้มีมากกว่า 20% โดยน้ำหนักเรียกว่า organic soil แต่ถ้ามีน้อยกว่า 20% เรียกว่า mineral soil ดินที่ใช้ในการเกษตรส่วนมากมักจะมีอินทรียวัตถุอยู่ในราว 5% อินทรียวัตถุนี้จะสะสมปะปนอยู่ในดิน เฉพาะดินบน (surface soil) หรือ (top soil) ส่วนดินล่าง (subsoil) จะมีอินทรียวัตถุน้อยหรือไม่มีเลย

หน้าที่ของแต่ละส่วนของดิน แต่ละส่วนของดินมีหน้าที่ในการเจริญเติบโตของพืชแตกต่างกัน คือ

(1) ส่วนของแร่

  • เป็นแหล่งกำเนิดของธาตุอาหารพืช
  • เป็นส่วนที่ควบคุม texture ของดิน

(2) ส่วนของอินทรีย์วัตถุ

  • เป็นแหล่งกำเนิดอาหารธาตุของพืชและของ Soil microbes โดยเฉพาะอย่างยิ่งธาตุ N, P และ S
  • ให้ energy แก่ soil microbes
  • ควบคุม soil structure และ soil tilth

(3) ส่วนของอากาศ

  • ให้ oxygen แก่รากพืช และ Soil microbes ในการหายใจ
  • ให้ carbon-dioxide ซึ่งเมื่อรวมกับน้ำจะให้ carboric acid (H)…. เป็นกรดที่มีความสำคัญยิ่งในขบวนการทางเคมี และยังเป็นแหล่งให้ carbon แก่ microbes บางชนิดในดินด้วย

(4) ส่วนของน้ำ

  • ให้น้ำแก่พืช
  • ช่วยในการละลายธาตุอาหารต่างๆ ในดิน และในการดูดและขนย้ายอาหารพืช

การกำเนิดของดิน

กำเนิดของดินประกอบด้วยปัจจัยหลายประการ วัตถุที่ให้กำเนิดแก่ดิน (parent material) เป็นปัจจัยอันหนึ่งหรืออาจจะกล่าวได้ว่าเป็นสิ่งเริ่มต้นโดยที่จะพัฒนาเป็นขั้นๆ ไปจนกระทั่งเป็นดินไปในที่สุด สิ่งเริ่มต้นหรือวัตถุที่ให้กำเนิดดินก็คือ แร่และหินที่มีอยู่ดั้งเดิมบนผิวโลกนั่งเองแร่และหินเหล่านี้จะสลายตัวผุผัง (weathering) โดยมีปัจจัย เช่น ภูมิอากาศ (climste) พืชพรรณ (vegetation) สภาพพื้นที่ (Topography) และเวลาที่จะใช้ในการสลายตัว (time) เข้าช่วยเหลือทำให้หินและแร่แตกสลักหักพังเปลี่ยนแปลงไปจนกลายเป็น parent material และเป็นดินในที่สุดการพัฒนาของดินหรือการสลายตัวผุพังของหินนั้น เราสามารถแยกให้เห็นดังต่อไปนี้

เนื้อดิน

เนื้อดินหมายถึงสัดส่วน (relative proportion) ระหว่างปริมาณของอนุภาคที่เป็นขนองแข็งซึ่งประกอบด้วยหินและแร่ชิ้นเล็กชิ้นน้อยมีขนาดต่างๆ กัน ซึ่งขนาดต่างๆ ของอนุภาคของดินนี้ ทำให้คุณสมบัติทางกายภาพของดินทีมีความแตกต่างกันไปตามจำนวนและขนาดของอนุภาพของดินนั้น เป็นต้นว่า การให้อาหารธาตุ น้ำ การถ่ายเทอากาศในดิน ซึ่งมีความสำคัญต่อพืช ซึ่งพอจะกล่าวสั้นๆ ได้ดังนี้คือ “ดินคือสัดส่วนสัมพันธ์ของอนุภาค sand, silt และ clay ของดิน”

ขนาดของอนุภาคดิน (Soil separate) ขนาดของอนุภาคดินที่ได้จัดเข้าเป็นหมวดหมู่แล้ว เราเรียกว่า Soil separate โดยทั่วไปได้แบ่งออกเป็น 3 groups ใหญ่ๆ ด้วยกัน โดยอาศัยขนาดของอนุภาคแต่อย่างเดียวเป็นมาตรฐาน ซึ่ง group ทั้ง 3 ของอนุภาคของดินนี้ได้แก่ sands, silt clay

การจัดหมวดหมู่ของขนาดของ particle นี้ที่นิยมใช้กันอยู่ในปัจจุบันนี้มี 2 ระบบ

  1. ระบบของกระทรวงเกษตรสหรัฐอเมริกา (U.S.D.A.)
  2. ระบบของสมาคมวิทยาศาสตร์การดินนานาชาติ (I.S.S.S.)

ทั้งสองระบบนี้ก็ได้บ่งถึงคุณสมบัติทางกายภาพเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งทั้งสองระบบก็มีผลใกล้เคียง

คุณสมบัติของ soil separate ขนาดของอนุภาคของดินนี้ทำให้ดินมีคุณสมบัติแตกต่างกันหลายๆ อย่างคือ

(1) รูปร่าง

Sand ประกอบด้วย Quartz เป็นส่วนใหญ่ เป็นทรงลูกบาศก์ คือมีขนาดของความกว้าง ความยาว ความสูงไล่เลี่ยกัน ตามขอบและพื้นผิวมักไม่เรียบเป็นเหลี่ยมและตะปุ่มตะป่ำ

Silt มีรูปร่างต่างๆ กันเป็นพวก microscopic sand รูปร่างเหมือน sand แต่มีขนาดเล็กกว่า มองเห็นลำบากด้วยตาเปล่า แต่จะมองเห็นชัดด้วยกล้องจุลทรรศน์ธรรมดา

Clay มีรูปร่างเป็นแผ่นบางๆ (plate like) มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า แม้แต่กล้องจุลทัศน์หรือกล้องธรรมดา ต้องใช้ electron microscope จึงจะมองเห็น

(2) ความรู้สึกเมื่อสัมผัส

  • Sand สากมือ
  • Silt อ่อนนุ่มคล้ายกับแห้ง รื่นมือ
  • Clay นุ่ม เมื่อเปียกรู้สึกเหนียวติดมือ

(3) การดูดน้ำ

  • Sand ไม่มีการดูดน้ำเลย หรือถ้าดูดน้ำก็ดูดได้น้อยมาก
  • Slit ดูดน้ำได้บ้าง ดูดได้มากกว่า sand แต่น้อยกว่า clay
  • Clay ดูดน้ำได้มาก มีอำนาจการดูดน้ำสูง

(4) ส่วนผสมทางแร่

Sand ประกอบด้วย Quartz เป็นส่วนใหญ่ นอกนั้นเป็นพวก Primary silicate minerals, secondary minerals พวกเหล็กและอลูมินั่งอ๊อกไซด์

Silt ประกอบด้วย Quartz, primary silicate และ secondary minerals รวมทั้ง secondary silicate minerals

Clay ประกอบด้วย primary mineral บ้างเหมือนกันแต่น้อยมาก ประกอบด้วย secondary silicate mineral และ oxide ของเหล็กและอลูมินั่มเป็นส่วนใหญ่

การเรียกชื่อดิน

  1. ดินทรายเรียกว่า Sand Soil เม็ดดินไม่เกาะกัน ถ้าจับดูจะรู้สึกว่าหยาบมือมาก
  2. ดินทรายร่วนเรียก Loamy sand เม็ดดินเกาะกันบ้าง แต่จะแตกออกเป็นเม็ดๆ
  3. ดินร่วนปนทรายเรียก Sandy loam เม็ดดินเกาะกันดี แต่ยังแตกง่ายอยู่ เมื่อบี้ดูจะรู้สึกว่ามีเม็ดทรายปนอยู่บ้าง
  4. ดินร่วน Loamy soil นับว่าเป็นดินชนิดดี เม็ดดินเกาะกันเป็นก้อนเมื่อใช้ฝ่ามือขยำดูจะเห็นว่าดินมีความร่วน ก้อนดินแยกออกจากกันโดยง่าย และเมื่อใช้นิ้วมือบดดินเปียกๆ จะไม่รู้สึกว่ามีทรายปนอยู่
  5. ดินร่วนเหนียวปนทราย Sandy clay loam เหมือนดินร่วนเหนียวแต่มีเม็ดทรายปนอยู่บ้าง
  6. ดินร่วนเหนียว Clay loam ดินนี้มีความร่วนซุยอยู่บ้าง แต่ก็มีความเหนียวมากขึ้น ถ้าลองเอามาปั้นดูเป็นเส้นยาวๆ ก็จะไม่ขาด
  7. ดินเหนียวปนทราย Sandy clay เหมือนกับดินเหนียวทุกประการ เว้นแต่มีเม็ดทรายเจือปนอยู่บ้าง
  8. ดินเหนียว Clay มีลักษณะเหนียวและใช้ปั้นได้ดี

การพังทะลายของดิน

เนื่องจากดินมีการพังทลายหรือการสูญเสียหน้าดินหรือผิวดินโดยการกระทำของน้ำ ลม และแรงดึงดูดของโลก การสูญเสียหน้าดินที่มีความอุดมจะทำให้ดินลดความอุดมลง ดังนั้น เราจำเป็นต้องรักษาความอุดมไว้เพื่อให้ผลิตผลของพืชมีเต็มที่

การพังทลายของดินแบ่งออกเป็นชนิดต่างๆ ได้ดังนี้คือ

(1) Erosion by water เกิดจากการกระทำของน้ำ เนื่องจากดินมีระดับไม่เท่ากัน เมื่อน้ำที่ไหลไปบนดินมันจะพาหน้าดินไปโดย hydraulic action (แรงพัด), abrasion (แรงกระแทกที่มี soil suspension อยู่), และ solution การพังทะลายของดินโดยน้ำนั้นแบ่งออกเป็น

  • Sheet erosion – การสูญเสียหน้าดินเป็นทีละชั้นๆ
  • Rill erosion – การสูญเสียหน้าดินโดยการที่น้ำพัดพาดินไปทำให้เกิดเป็นร่อง
  • Gully erosion – เนื่องจาก Rill erosion หลายๆ อันรวมกันเข้า
  • Bank – cutting erosion – เนื่องจากการพังทะลายของฝั่งแม่น้ำ

(2) Erosion by wind เกิดโดยการกระทำของลมพัด คือลมจะพัดเอาอนุภาคเล็กๆ ของดินไป ซึ่งจะเกิดมากน้อยเพียงไรขึ้นกับ

  • ลักษณะของดิน
  • ขนาดของอนุภาค
  • Density ของดิน
  • ความเร็วของลม

การพังทลายโดยลมจะเกิดในบริเวณแห้งแล้งและส่วนมากเป็นที่ราบกว้างไม่มีต้นไม้ปกคลุมดิน

(3) Erosion by gravitational force การพังทลายโดยแรงดึงดูดของโลก แบ่งเป็น 2 ชนิด

  • Creep erosion เป็นการเคลื่อนของดินโดยดินไหลลงจากที่สูงเมื่อพื้นดินนั้นมีความเอียงมาก ส่วนมากดินพวกนี้จะดูดน้ำได้มาก น้ำหนักก็จะเพิ่มขึ้นดินก็จะเคลื่อนลงมา
  • Land slides การพังทะลายของดินที่เกิดขึ้นกับดินที่มีความลาดเอียงมากๆ ดินที่พังทะลายนี้จะเลื่อนลงมาเป็นก้อนขนาดใหญ่ ส่วนมากเกิดขึ้นหลังฝนตกหนักๆ หรือหิมะละลาย

ปัจจัยที่เป็นอิทธิพลต่อการพังทลายของดิน

  • Climate ฝนและลมมีความสำคัญต่อการเกิด erosion มาก ฝนที่ตกชุกและหนัก มีความสำคัญต่อ erosion มากกว่าฝนที่ตกไม่มากและตกสม่ำเสมอ ลมก็เช่นกัน ลมที่พัดในฤดูแล้งจะทำให้เกิด erosion มากกว่าลมในฤดูฝน
  • Soil character คุณสมบัติของดินมีผลต่อการเกิด erosion มาก ดินที่น้ำซึมผ่านได้ดี จะพังทลายได้น้อยกว่าดินที่น้ำซึมผ่านได้น้อย และดินที่เนื้อหยาบจะพังทลายน้อยกว่าดินละเอียด
  • Slope ความลาดเอียง ดินที่ลาดเอียงมากจะเกิด erosion มาก
  • Vegatation พืชพรรณที่ขึ้น เช่นพืชพวกหญ้าจะเกาะดินได้มาก การเกิด erosion ก็น้อยพืชที่ขึ้นหนาแน่นจะเกิด erosion น้อยกว่าพืชที่ขึ้นบ้างๆ
  • Cultivation and cropping practices การไถพรวนและการเกิดของพืชก็เป็นอีกสาเหตุหนึ่ง

การอนุรักษ์ดิน

เพื่อป้องกันการพังทลายของหน้าดิน ไม่ให้หน้าดินนี้สูญเสียไปจากไร่ การสูญเสียหน้าดินมากเกิดในบริเวณที่ลาดเอียงมากๆ ในบริเวณเช่นนี้ควรจะมีการอนุรักษ์ดินเพื่อให้ความอุดมคงที่หรือเพิ่มขึ้น และให้น้ำที่ตกลงมาอยู่ในไร่ของเราได้นาน ดังนั้นเราควรอนุรักษ์ ดังนี้

  • Surface cover หากไม่มีอะไรปกคลุมดินการเกิด erosion ก็จะมาก และการมีพืชคลุมดินจะทำให้น้ำระเหยจากดินน้อย ดังนั้นเขาจึงนิยมปลูกพืชคลุมดิน (sod crop) และพืชบำรุงดิน (green manure)
  • Strip cropping การปลูกพืชเป็นแนวสลับชนิดกันตามแนวราบหรือขวางทางลาด การปลูกพืชสลับกันจะป้องกันการพังทลายของดินได้
  • Range and pasture improvement หากพื้นที่ที่ถูกปล่อยให้เป็นทุ่งเลี้ยงสัตว์มีหญ้าคลุมน้อย จะทำให้เกิดการพังทลายมาก ควรจะปลูกหญ้าเพิ่มขึ้น ถ้าดินมีน้ำท่วมทำให้หญ้าตาย ก็ควรทดน้ำทิ้งแล้วปลูกหญ้า
  • Tree planting and forest management พวกดินลาดชันมากๆ หรืออยู่กลางทุ่ง ลมพัดจัด ถ้าปล่อยไว้ลมจะพัดหน้าดินไป หรือฝนตกจะทำให้ดินกระจายก็ควรจะมีการปลูกต้นไม้ห้ามลบเพื่อกันการพังทลาย
  • Contour planting and cultivation ถ้าดินมีความชื้นมากๆ จะมีการพังทลายมาก การไถพรวนก็ควรจะทำตามหรือวางแนวให้ขวางทางลาด หรือวางแนวตามแนวราบ
  • Stubble mulch farming การปล่อยให้ตอ เศษเหลือของพืชปกคลุมดินเพื่อป้องกันการระเหยของน้ำและพังทลายของดิน
  • Terracing ถ้าดินลาดชันมากเมื่อฝนตก น้ำจะไหลเร็วก็ควรทำเป็นคั่นบันได