คำนำ
พืชจะเจริญเติบโตเป็นปกติได้นั้นจะต้องมีปัจจัยต่างๆ ที่เอื้ออำนวยหลายปัจจัยด้วยกันกล่าวคือ 1. แสงแดด 2. อากาศ 3. น้ำ 4. อุณหภูมิ 5. ปราศจากโรค-แมลง 6. อาหารแร่ธาตุ 7. สภาพทางเคมีและกายภาพของดินที่เหมาะสม ในปัจจัยที่ 6 ซึ่งเกี่ยวข้องกับอาหารแร่ธาตุในดินนั้น ใคร่ขอขยายความว่า ในการที่พืชจะดูดธาตุอาหารจากดินไปใช้ประโยชน์ในการสร้างการเจริญเติบโตที่สมบูรณ์ชนิดและปริมาณธาตุอาหารจะต้องมีอยู่ครบและพอเพียง นอกจากนั้น ในปัจจัยที่ 7 สมบัติทางเคมีและกายภาพของดินจะต้องอยู่ในสภาพที่เหมาะสม พืชจึงจะเจริญเติบโตและให้ผลผลิตตามปกติได้ ในส่วนของธาตุอาหารนั้น การใส่ปุ๋ยเคมีเป็นสิ่งที่ทำได้ง่าย และมีประสิทธิภาพที่สุด ถึงแม้ว่าดินจะมีชนิดและปริมาณธาตุอาหารที่เหมาะสมก็ตาม สมบัติทางเคมี เช่น ความเป็นกรด-ด่างของดิน และความเค็มของดิน ฯลฯ หากไม่เหมาะสมก็เป็นอุปสรรคต่อการเจริญเติบโตของพืชได้ ดังนั้น เมื่อพบว่าสภาพทางเคมีของดินไม่เหมาะสม เราจึงควรปรับสภาพทางเคมีของดินให้เหมาะสมเป็นอันดับแรกก่อนในการปลูกพืช เช่น ใช้วัสดุหรือสารประกอบที่ใช้ปรับสภาพทางเคมีของดิน ได้แก่ ปูนสำหรับดินกรด ยิบซัมสำหรับดินเค็มประเภทโซดิก หรือสารประกอบอื่นๆ ที่เหมาะสม นอกจากนั้นสมบัติทางกายภาพของดินมีความสำคัญเป็นอย่างมากในการดูดน้ำและธาตุอาหารพืชเช่นเดียวกัน ถ้าดินมีลักษณะแน่นทึบ การถ่ายเทอากาศไม่เพียงพอ และ/หรือ มีการอุ้มน้ำหรือระบายน้ำไม่ดี พืชก็ไม่อาจเจริญเป็นปกติได้ ดังนั้นการปลูกพืชจึงต้องคำนึงถึงสภาพทางกายภาพของดินด้วย วัสดุหรือสารประกอบที่ใช้ปรับปรุงสภาพทางกายภาพมีหลายชนิด เช่น อินทรีย์วัตถุ สารเคมีสังเคราะห์ ใช้ปรับปรุงโครงสร้างและความร่วนซุยของดิน รวมทั้งสารโพลิเมอร์ต่างๆ ที่ใช้ใส่ลงไปในดินเพื่อช่วยเก็บกักน้ำในดินไว้ด้วย ในเรื่องของการใส่ปุ๋ยเพื่อเพิ่มเติมธาตุอาหารในดินนั้นได้มีผู้ศึกษาและมีการสัมมนาไปหลายครั้งแล้ว ดังนั้น ในการบรรยายครั้งนี้จึงจะขอกล่าวครอบคลุมเฉพาะเรื่องของการปรับปรุงสภาพทางเคมีและกายภาพของดินเท่านั้น
สารปรับปรุงบำรุงดิน ตามความเห็นของผู้บรรยายใคร่ขอเสนอความเห็นว่า เป็นสารที่เราใช้ใส่ลงไปในดินเพื่อปรับปรุงฟื้นฟูดินในด้านกายภาพ เคมี จุลชีวะ และรวมทั้งธาตุอาหารพืชของดิน เพื่อให้ดินมีคุณสมบัติเหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของพืช ส่วนคำว่า สารปรับปรุงดิน เสนอว่า ควรมีความหมายแคบกว่ากล่าวคือเป็นสารใดก็ตามที่ใส่ลงไปในดินแล้ว ทำให้สภาพทางเคมี กายภาพและชีวภาพของดินเหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของพืช อาจมีธาตุอาหารพืชปนอยู่ในสารนั้น แต่วัตถุประสงค์ที่ใช้ไม่เน้นการเพิ่มเติมธาตุอาหารพืช สารปรับปรุงดินมีหลายชนิด สามารถแบ่งออกเป็น 3 ประเภทใหญ่ๆ คือ
1. สารปรับปรุงสภาพทางเคมี
2. สารปรับปรุงสภาพทางกายภาพ
3. สารปรับปรุงดินในการรักษาความชื้น
1. สารปรับปรุงสภาพทางเคมีสภาพทางเคมีของดินได้แก่ ความเป็นกรด-ด่าง และความเค็ม เป็นต้น ซึ่งถ้าอยู่ในสภาพที่ไม่เหมาะสม พืชก็ไม่สามารถเจริญเติบโตเป็นปกติได้ หรือเจริญเติบโตไม่ถึงศักยภาพที่ควรจะเป็น ในกรณีของดินกรด พืชมักมีปัญหา คือ ได้รับพิษจากอลูมินัม หรือเหล็ก แมงกานีส ขาดแคลนธาตุอาหารที่จำเป็น คือ ฟอสฟอรัส แคลเซียมและโมลิบดินัม สารประกอบที่ใช้ปรับปรุงสภาพทางเคมี คือ 1.1 ปูน เป็นสารประกอบพวกคาร์บอเนตและไฮดรอกไซด์ของแคลเซียมและแมกเนเซียม เมื่อใส่ลงไปในดินก็จะทำปฏิกิริยาสะเทินความเป็นกรดของดิน ทำให้ระดับความเป็นกรด-ด่างของดินอยู่ในเกณฑ์ที่เหมาะสม ปัญหาเกี่ยวกับธาตุอาหารพืชต่างๆ ที่เป็นพิษหรือขาดแคลนในสภาพที่ดินเป็นกรดก็จะหายไป ปูนเป็นสารประกอบที่มีราคาไม่แพงและหาได้ไม่ยากนัก ดังนั้นการปลูกพืชในดินกรดธรรมดาหรือดินเปรี้ยวจัดจึงมีการแนะนำให้ใส่หินปูนบดหรือปูนมาร์ลแก้ไขความเป็นกรดของดินเสียก่อนที่จะใส่ปุ๋ยและปลูกพืช ประโยชน์ของการใส่ปูนในดินเปรี้ยวจัดเห็นได้ชัดเจนและนิยมปฏิบัติกัน ตัวอย่างงานวิจัยของกรมพัฒนาที่ดิน แสดงในภาพที่ 1 และ 2 จะเห็นว่าการใช้ปุ๋ยแอมโมเนียมฟอสเฟตอัตรา 60 กก./ไร่ ร่วมกับปูนมาร์ล อัตรา 2 ตัน/ไร่ ในดินเปรี้ยวจัดชุดรังสิตกรดจัดให้ผลตอบแทนทางเศรษฐกิจสูงสุด 320 บาทต่อไร่ต่อปี (เจริญ และคณะ 2533) นอกจากนั้นปูนยังแก้ปัญหาการที่พืชดูดโพแทสเซียมเข้าไปมากเกินความจำเป็นด้วย ช่วยให้การสลายตัวของอินทรีย์วัตถุรวดเร็วขึ้น ทำให้ไนโตรเจนเป็นประโยชน์มากขึ้น จุลินทรีย์ในดินมีกิจกรรมที่ดี เพราะสภาพเหมาะสม นอกจากนั้นปูนยังปรับปรุงสภาพทางกายภาพของดินให้ดีขึ้นด้วย เช่น ทำให้ค่าความหนาแน่นรวมลดลง การไหลซึมลึกของน้ำเพิ่มขึ้น
1.2 ยิบซัม (CaSO4.2H2O) เป็นสารประกอบที่นิยมใช้แก้ปัญหาดินที่มีโซเดียมสูง ในกรณีของดินที่มีโซเดียมสูงที่เรียกว่าดินโซดิกนั้น พืชที่ปลูกจะเจริญเติบโตไม่ปกติเพราะการที่ดินมี pH สูงทำให้พืชขาดธาตุอาหารหลายธาตุโดยเฉพาะอย่างยิ่งพวกจุลธาตุต่างๆ เช่น เหล็ก แมงกานีส โบรอน เป็นต้น เกิดความไม่สมดุลของธาตุอาหารในดิน นอกจากนั้นการที่ดินมีโซเดียมสูงก็จะทำให้ลักษณะทางกายภาพของดินไม่ดี ดินมีลักษณะแน่นทึบ ไถพรวนยาก สามารถแก้ไขปรับปรุงได้โดยการใส่สารประกอบที่ทำให้ดินเป็นกรด หรือสารประกอบที่มีประจุบวกอื่น เข้าไปไล่ที่โซเดียมออกมาให้เหลือในดินน้อยลง เช่น ยิบซัม กำมะถันผง กรดกำมะถันหรือปุ๋ยพืชสด เป็นต้น การทดลองเกี่ยวกับการปรับปรุงดินโซดิก โดยใช้ยิบซัมและปุ๋ยพืชสดอัตรา 800 กก./ไร่ แสดงอยู่ในตารางที่ 1 จะเห็นว่าผลผลิตข้าวเพิ่มขึ้นเมื่อใส่ยิบซัมลงไปและเมื่อลดปริมาณยิบซัมลงครึ่งหนึ่ง แต่ใส่ปุ๋ยพืชสดร่วมด้วย ทำให้ผลผลิตข้าวสูงกว่า การใช้ยิบซัมเพียงอย่างเดียว นอกจากนั้นการใช้ยิบซัมอย่างเดียว หรือใช้ร่วมกับปุ๋ยพืชสดยังทำให้ pH ลดลงเล็กน้อย และค่า ESP ลดลงอย่างเห็นได้ชัด
ภาพที่ 1 ผลของปูนมาร์ลต่อผลผลิตของข้าวเฉลี่ยในระยะเวลา 3 ปี (เจริญ และคณะ 2533)
ภาพที่ 2 ผลทางเศรษฐกิจจากการใช้ปูนมาร์ลร่วมกับปุ๋ยอัตราต่างๆ กัน (เจริญ และคณะ 2533)
ภาพที่ 3 อิทธิพลของการใส่ปูนต่ออัตราการไหลซึมลึกของน้ำ
ตารางที่ 1 อิทธิพลของการใส่ยิบซัมและปุ๋ยพืชสดต่อข้าวที่ปลูกในดินโซดิก (Palaniappan และ Budhar, 1992)
ตำรับการทดลอง |
pH |
ESP |
ผลผลิต (กก./ไร่) |
กำไรสุทธิ |
|
|
|
เมล็ด |
ตอซัง |
|
Control |
8.9 |
27.6 |
392 |
750 |
409.6 |
100% ยิบซัม |
8.4 |
17.4 |
608 |
1093 |
1031.7 |
50% ยิบซัม + ปุ๋ยพืชสด |
8.5 |
16.8 |
614 |
1237 |
1438.7 |
LSD (0.05) |
- |
- |
209 |
317 |
- |
1.3 สารประกอบที่มีจุลธาตุต่างๆ สารประกอบที่มีธาตุอาหารพวกเหล็ก สังกะสี หรือจุลธาตุอื่นๆ นั้น นิยมใส่ให้กับดินที่เป็นด่าง โดยใส่ลงไปในดินหรือพ่นไปที่ต้นพืชก็ได้ ดินปนหินปูน (calcareous soils) จัดเป็นดินที่ต้องแก้ไขปรับปรุงจึงจะปลูกพืชได้ผลดีอีกประเภทหนึ่ง ดินประเภทนี้มีหินปูนปนอยู่ pH จึงสูงกว่าระดับที่เหมาะสมสำหรับให้พืชเจริญเติบโตเป็นปกติ ทำให้เกิดปัญหาการขาดแคลนจุลธาตุอาหารต่างๆ โดยเฉพาะธาตุเหล็ก สังกะสี ซึ่งพบเห็นได้ในดินชุดลพบุรี ดินชุดตาคลี เมื่อปลูกข้าวโพดหรือถั่วมักพบว่าพืชมีอาการเหลืองที่ใบอ่อน และทำให้ผลผลิตลดลงได้ ถ้าใส่เหล็ก หรือสังกะสี ก็จะทำให้การเจริญเติบโตและผลผลิตสูงขึ้น การทดลองของ Suwannarat และ Suwanarit (1984) แสดงให้เห็นว่าการใส่เหล็กในรูปของ Fe DTPA ให้ผลดีกว่าการใช้ FeSO4 หรือฮิวมัสจากโรงงานอุตสาหกรรม คือ ทำให้ผลผลิตของถั่วลิสงสูงขึ้น การทดลองในประเทศสาธารณรัฐประชาชนจีนพบว่า การใส่สารประกอบของเหล็กและกำมะถันในดินปนหินปูน ทำให้ผลผลิตของถั่วลิสงเพิ่มขึ้นเช่นเดียวกัน (Houng, 1984)
ตารางที่ 2 อิทธิพลของการใส่สารประกอบของเหล็กและฮิวมัสต่อผลผลิตของถั่วลิสง (Suwannarat และ Suwanarit, 1984)
|
ปลูกครั้งที่ 2 |
ปลูกครั้งที่ 3 |
ตำรับการทดลอง |
ฝัก |
เมล็ด |
ต้น |
ฝัก |
เมล็ด |
ต้น |
|
-----------------------------------------กก./ไร่-------------------------------------- |
Control |
86.0 |
42.9 |
127.6 |
158.8 |
105.6 |
379.2 |
Fe DTPA |
125.0 |
67.3 |
142.4 |
202.0 |
122.8 |
413.6 |
FeSO4 |
74.0 |
45.2 |
125.6 |
158.8 |
105.2 |
382.8 |
ฮิวมัส (1600 กก./ไร่) |
94.0 |
40.1 |
155.6 |
161.6 |
99.2 |
455.2 |
LSD 0.05 |
12.1 |
20.2 |
|
|
|
|
0.01 |
16.4 |
27.3 |
|
|
|
|
ตารางที่ 3 อิทธิพลของการใส่เหล็ก กำมะถัน และอื่นๆ ต่อผลผลิตของถั่วลิสง (Houng, 1984)
|
สถานที่ทดลอง 1 |
สถานที่ทดลอง 2 |
สถานที่ทดลอง 3 |
ตำรับการทดลอง |
น้ำหนักฝัก |
ผลผลิต |
น้ำหนักฝัก |
ผลผลิต |
น้ำหนักฝัก |
ผลผลิต |
|
(ตัน/ไร่) |
สัมพัทธ์ (%) |
(ตัน/ไร่) |
สัมพัทธ์ (%) |
(ตัน/ไร่) |
สัมพัทธ์ (%) |
Control |
1.30 |
100a |
2.33 |
100a |
1.73 |
100ac |
ปุ๋ยหมัก |
1.75 |
135b |
2.59 |
111b |
1.84 |
106ab |
Fe sulfate+ปุ๋ยหมัก |
1.89 |
145b |
2.58 |
111b |
1.95 |
113ab |
กำมะถัน+Fe sulfate |
3.09 |
238c |
2.29 |
98a |
2.03 |
117b |
กำมะถัน+Fe spray |
3.03 |
232c |
2.21 |
95ac |
1.82 |
105ab |
Fe chelate+Fe spray |
2.08 |
160b |
2.04 |
88c |
1.55 |
90c |
2. สารปรับปรุงสภาพทางกายภาพสภาพทางกายภาพของดิน ได้แก่ คุณสมบัติด้านความโปร่ง ความร่วนซุย หรือความแน่นทึบมีผลโดยตรงต่อการถ่ายเทอากาศและการอุ้มน้ำของดิน ในการทำการเกษตรนั้น การเขตกรรมต่างๆ เป็นตัวเร่งการสลายตัวของอินทรีย์วัตถุ ดินจะได้รับอินทรีย์วัตถุจากการไถกลบเศษเหลือของพืชต่างๆ แต่เป็นปริมาณน้อยกว่าที่สูญหายไปเนื่องจากการทำการเกษตร การใช้เครื่องจักรกลต่างๆ ในการเตรียมดินและจัดการพืช รวมทั้งการเหยียบย่ำของ วัว ควาย จะทำให้ดินแน่นทึบขึ้น ดินที่ขาดอินทรีย์วัตถุจะมีโครงสร้างของดินเลวและแน่นทึบ เพราะไม่มีตัวเชื่อมให้อนุภาคดินเกาะกันเป็นเม็ดดิน (aggregate) การเกิดเม็ดดินเล็กๆ ทำให้มีช่องว่างขนาดใหญ่ที่จะทำให้อากาศแทรกซึมเข้าไปในดินและให้น้ำส่วนเกินระบายออกจากดินมีมากขึ้น ดังนั้นในดินทรายหรือดินทรายแป้งอินทรีย์วัตถุจึงมีอิทธิพลต่อความคงทนของก้อนดินเป็นอย่างมาก ดินประเภทนี้จะมีปัญหาเกี่ยวกับโครงสร้างมากเมื่อปริมาณอินทรีย์วัตถุมีค่าต่ำกว่า 3% ดินที่มีความอุดมสมบูรณ์ควรมีช่องว่างขนาดใหญ่เพื่อการระบายน้ำและถ่ายเทอากาศไม่น้อยกว่า 10-15% โดยปริมาตร ดินประเภทนี้จะมีค่าความหนาแน่นรวมต่ำกว่าดินที่อัดตัวกันแน่น เมื่อดินเกิดลักษณะแน่นทึบจึงควรใส่สารที่ใช้ปรับปรุงสภาพทางกายภาพของดินซึ่งมีหลายชนิด คือ
2.1 อินทรีย์วัตถุในดิน หรือฮิวมัส
ประกอบด้วย สารประกอบ 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ สารประกอบที่ไม่ใช่ฮิวมิก (nonhumic substance) และสารประกอบฮิวมิก (humic substance) ประเภทที่หนึ่ง ได้แก่ คาร์โบไฮเดรต ไขมัน ขี้ผึ้ง และโปรตีน และสารประกอบอื่นๆ ที่ผลิตโดยจุลินทรีย์พวก บักเตรี แอกติโนมัยซิส และรา ฯลฯ ส่วนประกอบฮิวมิก ได้แก่ ฮิวมิน ฮิวมิกแอซิดและฟูลวิกแอซิด สารประกอบฮิวมิกนี้มีคุณสมบัติเป็นกรดรุนแรง ลักษณะมีสีเหลืองจนถึงสีดำ เป็นสารประกอบ polyelectrolyte ที่มีโมเลกุลใหญ่ functional group ที่สำคัญก็คือ carboxylic group และ phenolic OH group การดูดยึดระหว่างอินทรีย์วัตถุ และอนุภาคของดินเหนียวเกิดขึ้นได้หลายรูปแบบ อาทิเช่น
1. โดยแรงยึดเหนี่ยวทางกายภาพ (van der Waals’ forces)
2. โดยการแลกเปลี่ยนประจุบวกของอนุมูลอินทรีย์กับประจุบวกเดิมที่ดูดยึดอยู่ที่อนุภาคของดินเหนียว (Electrostatic bonding)
3. โดยการยึดเหนี่ยวที่เรียกว่า H-bonding
4. การเกาะยึดกันโดยมีประจุบวกที่มีวาเลนซีมากกว่าหนึ่งเป็นตัวเชื่อม (coordination)
การเกิด aggregation ในดินก็เกิดขึ้นโดยวิธีการดังกล่าวรวมทั้งเกิดจากเส้นใยของเชื้อรา ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมให้อนุภาคของดินเกาะกันเป็นเม็ดดิน พวก polysaccharides ที่จุลินทรีย์สร้างขึ้นมาก็มีส่วนทำให้ดินเกาะกันเป็นเม็ดดิน โดยไปเคลือบรอบๆ อนุภาคของดิน สารประกอบ polysaccharides นี้สลายตัวได้ง่าย ดังนั้นจึงต้องมีการเติมซากพืชซากสัตว์ลงไปในดินเป็นช่วงๆ เพื่อให้พลังงานแก่จุลินทรีย์ในการสร้างสารประกอบเหล่านี้ ดังนั้นประโยชน์ของการใส่อินทรีย์วัตถุคือช่วยปรับปรุงสภาพทางกายภาพของดิน ทำให้ดินเหนียวแน่นทึบโปร่งขึ้น การระบายน้ำและถ่ายเทอากาศดีขึ้นและยังทำหน้าที่เป็นแหล่งของพลังงานสำหรับการตรึงไนโตรเจนโดยจุลินทรีย์ รวมทั้งกิจกรรมของจุลินทรีย์ในกระบวนการอื่นๆ ดังนั้นเมื่อมีปริมาณอินทรีย์วัตถุในดินสูงก็จะมีพวก macro และ microorganism ในดินสูงด้วย และการที่ดินมีอินทรีย์วัตถุสูงยังทำให้มีสมบัติที่เป็น buffer และมีความจุในการแลกเปลี่ยนประจุสูงด้วย รายละเอียดเกี่ยวกับผลของอินทรีย์วัตถุต่อสมบัติต่างๆ ของดินติดตามจากประสพ และดำริ (2536) สารที่ใส่ลงไปในดินเพื่อเพิ่มอินทรีย์วัตถุ ได้แก่
ก. สารประกอบอินทรีย์ที่สลายตัวแล้ว (Decomposed organic materials) หรือสารประกอบอินทรีย์ที่มี C/N ratio ต่ำ ได้แก่ ปุ๋ยอินทรีย์ต่างๆ เช่น ปุ๋ยหมัก ปุ๋ยคอก ปุ๋ยพืชสด เป็นต้น สารประกอบเหล่านี้เมื่อใส่ลงไปในดินก็จะเปลี่ยนแปลงเป็นฮิวมัส ฮิวมิกแอซิดก็เป็นส่วนของฮิวมัสที่มีประโยชน์มากมาย ดังนั้นการใช้ปุ๋ยอินทรีย์เป็นวัสดุปรับปรุงดิน จึงเป็นสิ่งที่ดีและเหมาะสม
ข. สารประกอบอินทรีย์ที่ยังไม่สลายตัว (Undecomposed organic materials) ได้แก่ ขุยมะพร้าว แกลบสดและขี้เถ้าแกลบ รวมทั้งวัสดุดินทรีย์เหลือใช้จากโรงงานอุตสาหกรรม เช่น กากเมล็ดพืช และกากตะกอนจากการกำจัดน้ำเสีย ฯลฯ เป็นต้น ได้มีการศึกษาและพบว่าการใช้กากตะกอนน้ำเสียในอัตรา 3.2-4.8 ตัน/ไร่ ทำให้สมบัติทางกายภาพของดินดีขึ้นคือ ความหนาแน่นรวมของดินลดลง การอุ้มน้ำของดินสูงขึ้น และทำให้ผลผลิตของผักกาดหอมสูงขึ้น (Hall และ Coker, 1983)
ค. ฮิวมิกแอซิด ที่ผลิตในเชิงการค้า ได้มีการนำเอาลิกไนท์หรือผลิตภัณฑ์ที่ได้จากลิกไนท์ มาใช้เป็นวัสดุปรับปรุงดิน สารประกอบนี้มีลักษณะเป็นก้อนสีน้ำตาลเหมือนถ่านหิน มีปริมาณฮิวมิกแอซิดอยู่สูง คาดว่าอยู่ระหว่าง 30-60% ในการผลิตเป็นการค้าเพื่อนำมาใช้ในการเกษตร สารประกอบนี้อยู่ในลักษณะของสารละลายเข้มข้มและนำมาเจือจางก่อนที่จะใส่ลงไปในดิน หรือพ่นไปที่ต้นพืช แหล่งของลิกไนท์ดังกล่าวพบมากใน สหรัฐอเมริกา โดยเฉพาะอย่างยิ่งในรัฐ North Dakota, Texas, New Mexico, Idaho และอื่นๆ แหล่งที่พบใน North Dakota เรียกว่า Leonardite สะสมอยู่ใต้ผิวดิน ลิกไนท์นี้ไม่เหมาะสมที่จะนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงเพราะติดไฟยาก จึงได้นำมาเป็นวัสดุปรับปรุงดิน เนื่องจากค่าใช้จ่ายในการผลิตและการขนส่งทำให้สารประกอบเหล่านี้มีราคาแพง
ฮิวมัสที่ได้จากลิกไนท์นี้ จะช่วยทำให้สมบัติทางชีวะเคมีของดินดีขึ้น คล้ายคลึงกับฮิวมัสในดิน แต่มีข้อพิจารณาดังนี้ คือ สารประกอบที่ได้จากถ่านหินนี้จะอยู่ในขั้นที่สลายตัวไปมากแล้ว การสูญเสียคาร์โบไฮเดรต โปรตีน และสารประกอบอื่นๆ เกิดขึ้นมากและสารประกอบฮิวมัสก็อยู่ในสภาพที่ถูกออกซิไดส์ไปมาก
ดังนั้นก็จะแตกต่างจากฮิวมัสในดิน คือ มีสารประกอบอินทรีย์ เหล่านี้น้อย และมีคาร์บอนสูงกว่าเมื่อเทียบกับฮิวมัสในดิน และการที่มีคาร์บอนสูงและอยู่ในโครงสร้างที่แน่นฮิวมิกแอซิดก็จะ Immobilized ได้ง่ายถึงแม้จะใส่ในรูปที่ละลายน้ำได้ก็ตาม ดังนั้นการที่จะกระตุ้นการเจริญเติบโตของพืชในลักษณะของฮอร์โมนก็คงทำได้ยาก (Stevenson, 1986) อย่างไรก็ตามจากการตรวจเอกสารพบว่าการใช้ฮิวมิกแอซิดเพื่อเพิ่มผลผลิตพืช มีทั้งได้ผลและไม่ได้ผล ดังนั้นจึงให้ข้อคิดเห็นว่า ก่อนใช้คงจะต้องแน่ใจก่อนว่าสารประกอบนั้นเป็นฮิวมิกแอซิด มีความเข้มข้นตามที่ระบุไว้ ต้องใช้ให้ถูกต้องใช้ในปริมาณที่เพียงพอ และพิจารณาถึงราคาด้วยว่าควรให้ผลตอบแทนคุ้มค่า
2.2 สารประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์สังเคราะห์ ที่ผลิตกันเป็นการค้า เป็นสารสังเคราะห์ประเภท polymer ต่างๆ ที่มีโมเลกุลใหญ่ เป็นสารที่ละลายน้ำได้ และสามารถเชื่อมโยงอนุภาคของดินให้เกาะกันเป็นเม็ดดิน และมีความคงทนต่อการสลายตัวได้มากน้อยแตกต่างกันแล้วแต่ชนิดของสาร polymer นั้นๆ สารประกอบพวก polyacryl amide รู้จักกันดีในชื่อการค้าว่า “separan” เรียกสั้นๆ ว่า PAM ส่วน polyvinyl acetate มีชื่อทางการค้าว่า “curasol AE” เป็นต้น ได้มีรายงานว่ามีการทดลองใช้ polyvinyl acetate และ polyvinyl alcohol ในการปรับปรุงสภาพทางกายภาพของดินโซดิก โดยปลูกมะเขือเทศ ผลปรากฏว่าดินที่มีการใส่สารปรับปรุงดินมีการเกาะตัวของเม็ดดินดีขึ้น การซึมซาบน้ำก็ดีขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับดินที่ไม่ได้ใส่สารประกอบเหล่านี้ซึ่งจะมีลักษณะแน่นทึบ การซึมซาบน้ำของดินช้ากว่า (Carr และ Greeland, 1975) เมื่อให้ polymer เหล่านี้ทำปฏิกิริยากับสารประกอบที่มีโมเลกุลใหญ่ เช่น polyethyleneglycoldiglycidyl ether จะทำให้สมบัติของ polymer เปลี่ยนคือ ไม่ละลายน้ำแต่จะพองตัวได้ จึงนำมาใช้เป็นสารอุ้มน้ำเพื่อรักษาความชื้นในดินไร่ให้ต้นพืช
3. สารปรับปรุงดินในการรักษาความชื้น
3.1 สารอุ้มน้ำ (High water absorbing polymer) คือสารประกอบที่มีโมเลกุลใหญ่ เกิดจากการรวมตัวกันของสารประกอบ polymer กับ cross linker เช่น ผสม acrylic acid กับ tetra-ethylene glycol diacrylate เป็นต้น สารประกอบที่เกิดขึ้นใหม่นี้มีคุณสมบัติที่อุ้มน้ำได้ดี คือ สามารถดูดน้ำบริสุทธิ์ได้ประมาณ 200-400 เท่า ของน้ำหนักแห้งของตัวสาร ผ้าอ้อมเด็ก หรือผ้าอนามัย จะมีสารอุ้มน้ำนี้ผสมอยู่ สารอุ้มน้ำในผ้าอ้อมเด็กก็คือ polyacrylate สารประกอบตัวนี้จะดูดน้ำอย่างรวดเร็วและเก็บน้ำไว้ในตัวของสาร ในกรณีของผ้าอ้อม เราต้องการวัสดุที่จะรับน้ำให้เร็วที่สุด และไม่ต้องการให้น้ำที่ถูกดูดไว้ซึมออกไป ในกรณีของการจัดสวน หรือปลูกพืช การดูดน้ำอย่างรวดเร็วเป็นประโยชน์ในดินเนื้อหยาบที่น้ำมีการไหลผ่านลงไปอย่างรวดเร็ว แต่น้ำที่ถูกดูดไว้นั้นจะต้องเป็นประโยชน์ต่อพืช polyacrylate บางชนิดอุ้มน้ำไว้แน่น ซึ่งพืชไม่สามารถเอาไปใช้ประโยชน์ได้ พืชจะดูดน้ำตราบใดที่มีน้ำอยู่ที่ราก ดินเหนียวจะดูดยึดน้ำไว้เหนียวแน่นมาก ถึงแม้ว่าจะเอาดินไปอบที่ 100ฐ C ก็ไม่สามารถปลดปล่อยน้ำออกมาได้ polyacrylate บางชนิดจะมีสมบัติเช่นนี้ polyacrylamides จะมีพฤติกรรมแตกต่างจาก polyacrylate เล็กน้อย คือ มักจะไม่ดูดน้ำอย่างรวดเร็วเหมือน polyacrylate แต่น้ำที่ดูดไว้จะเป็นประโยชน์ต่อพืชได้ เพื่อที่จะให้ได้คุณสมบัติทั้ง 2 อย่าง จึงมีการเอา polyacrylate และ polyacrylamides มาผสมกันเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการใช้ทางการเกษตร นั่นคือ ดูดน้ำอย่างรวดเร็วและน้ำนั้นเป็นประโยชน์ต่อพืช สารประกอบนี้จะดูดน้ำได้ตั้งแต่ 50 ถึง 400 เท่าของน้ำหนักตัวของมัน การอุ้มน้ำได้มากน้อยแตกต่างกันแล้วแต่คุณภาพของน้ำและปริมาณของสารอุ้มน้ำ ถ้าน้ำมีเกลือมาก สารอุ้มน้ำจะดูดน้ำได้น้อยลง สารประกอบที่อุ้มน้ำนี้อาจเป็นเกลือของโซเดียม หรือโพแทสเซียม สารอุ้มน้ำอีกชนิดหนึ่งประกอบด้วยโมเลกุลของแป้งหรือเซลลูโลส และนำมาเชื่อมติดกับสารประกอบอื่น ทำให้เกิดเป็นสารประกอบที่สามารถดูดน้ำไว้ได้ถึง 1000 เท่าของน้ำหนักตัว สารประกอบประเภทนี้จะแตกตัว หรือสลายตัวเมื่อใส่ลงไปในดิน ซึ่งขึ้นอยู่กับจำนวนของจุลินทรีย์และปัจจัยที่เกี่ยวข้อง ในสภาพทั่วไปจุลินทรีย์สามารถย่อยสลายสารประกอบประเภทนี้ในเวลาหลายๆ สัปดาห์ ในกรณีที่ดินมีปริมาณจุลินทรีย์ต่ำ สารประกอบนี้จะอยู่ได้นานตั้งแต่ 6-24 เดือน ส่วนสารอุ้มน้ำประเภทแรกจะทนทานต่อการแตกสลายมากกว่า มีผู้รายงานว่า polymer บางชนิดสามารถอยู่คงทนในดินได้มากกว่า 10 ปี สารอุ้มน้ำที่ผลิตออกมาจำหน่าย โดยมีวัตถุประสงค์ที่จะช่วยให้ดินเก็บความชื้นไว้ได้มากขึ้นและทำให้พืชอยู่ได้ในช่วงแล้ง มีมากมายหลายชนิด เช่น Terrasorb (starch polyacrylonitrile copolymer) Acryhope (sodium polyacrylate) เป็นต้น นอกจากนั้นยังมีสารประกอบอื่นที่นำมาใช้ในลักษณะเดียวกันคือ
3.2 Calcined clay โดยการเผาดินเหนียวที่ 1500-1800ฐ F และทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว ในการให้ความร้อนและทำให้เย็นลงโดยรวดเร็ว ดินเหนียวจะเสียการคงรูปแต่ยังมีช่องว่างและมีโครงสร้างแบบสามมิติ มีลักษณะเป็นคอลลอยด์ มีความสามารถดูดยึดประจุบวกได้ เมื่อใส่ calcined clay ลงไปในดิน ก็จะช่วยให้ดินอุ้มน้ำเพิ่มขึ้น สัดส่วนที่แนะนำให้ใช้กันคือ ใส่ calcined clay 10-20% ของปริมาตรดิน
3.3 Isolite – เป็น diatomaceous earth ที่ทนความร้อนทำให้ไม่แตกหักง่าย มีลักษณะเป็นรูพรุนซึ่งจะกักเก็บน้ำไว้ได้ ถ้ามองด้วยกล้องจุลทัศน์จะมีลักษณะคล้ายรังผึ้ง องค์ประกอบคือ silicon dioxide (SiO2.nH2O) ที่มีเนื้อละเอียด รูปร่างคล้ายชอล์ก เกิดจากการทับถมของ diatom เมื่อใช้แล้วจะทำให้ดินอุ้มน้ำได้มากขึ้น ใช้ในการเกษตรและทางด้านพืชสวน อัตราที่ใช้กับสนามหญ้าประมาณ 7.5-15 กก.ต่อตารางเมตร
3.4 Zeolites (ซีโอไลท์) เป็นแร่อะลูมิโนซิลิเกตชนิดหนึ่ง ที่มีโซเดียมและแคลเซียมเป็นองค์ประกอบ เป็นแร่ทุติยภูมิที่เกิดในช่องว่างของหินอัคนีที่เป็นด่าง แหล่งที่พบซีโอไลท์คือ ทวีปเอเซีย ยุโรป อเมริกาเหนือ และอาฟริกา ซีโอไลท์มีการเรียงตัวของโครงสร้างอยู่ในรูปลักษณะของวงแหวน ก่อให้เกิดช่องว่างภายในเป็นจำนวนมาก ซึ่งสามารถดูดซับอนุภาคของธาตุต่างๆ ตลอดจนโมเลกุลของสารอินทรีย์และน้ำ มีความจุในการแลกเปลี่ยนประจุบวกสูง zeolites นั้นมีแหล่งที่พบในธรรมชาติรวมทั้งการสังเคราะห์ขึ้นมา แร่ในกลุ่มนี้ก็คือ Analcime, Chabazite, Clinoptiolite เป็นต้น ประโยชน์ใช้สอยทางด้านอุตสาหกรรม คือ ใช้ดูดซับความชื้น ฟอกก๊าซ หรือสารละลายต่างๆ ให้มีความบริสุทธิ์รวมทั้งทดแทนสารประกอบฟอสเฟตในการผลิตผงซักฟอก ประโยชน์ในด้านการเกษตร คือ นำสารตัวนี้มาผลิตปุ๋ยที่ละลายช้า จากสมบัติของ zeolites ที่ดูดซับน้ำได้ดี ดังนั้นถ้ามีการใส่สารนี้ลงไปในดินก็จะทำให้ดินอุ้มน้ำและธาตุอาหารสูงขึ้น เป็นการเพิ่ม CEC ให้แก่ดินและรักษาความชื้นให้กับดินด้วย และเมื่อสารประกอบนี้สลายตัวจะปลดปล่อยธาตุอาหารต่างๆ ให้กับดิน เช่น แคลเซียม แมกเนเซียม โพแทสเซียม เหล็ก และอื่นๆ อีกด้วย (ปรีดา และคณะ 2535)
นอกจากนั้นในการทำน้ำกระด้างให้เป็นน้ำอ่อนก็ใช้คุณสมบัติของการแลกเปลี่ยนประจุใน zeolites วงการเลี้ยงกุ้งได้มีการใช้ zeolites กันอย่างกว้างขวาง เชื่อกันว่าใส่ zeolites ลงไปในบ่อกุ้งเพื่อให้ดูดซับก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ หรือก๊าซพิษอื่นๆ โดยใช้ในอัตรา 20 กก./ไร่ ในการเลี้ยงกุ้งประมาณ 4 เดือน ก็จะมีการใช้ zeolites 3 ครั้ง
เอกสารอ้างอิง เจริญ เจริญจำรัสชีพ, จุมพล ยุวะนิยม และสุรชัย หมื่นสังข์. 2533. ผลการศึกษาวิจัยการปรับปรุงดินเปรี้ยวจัดในภาคกลางตอนใต้ และแนวทางในการทดลองวิจัยในอนาคต ฝ่ายปรับปรุงดินเปรี้ยวและดินอินทรีย์. กองอนุรักษ์ดินและน้ำ, กรมพัฒนาที่ดิน. 87 หน้า ประสพ วีระกรพานิช และดำริ ถาวรมาศ. 2536. อินทรีย์วัตถุและปุ๋ยอินทรีย์. เอกสารวิชาการเรื่อง เกษตรยั่งยืน อนาคตของการเกษตรไทย กรมวิชาการเกษษตร กระทรวงเกษตรและสหกรณ์. ปรีดา พากเพียร, สุรสิทธิ์ อรรถจารุสิทธิ์, ไพโรจน์ โสมนัส และพิชิต พงษ์สกุล. 2535. แนวทางการใช้สารซีโอไลท์เพื่อลดปัญหามลพิษและเพิ่มผลผลิตทางการเกษตร. วารสารดินและปุ๋ย.
14 : 337-341. Carr, C.E. and D.J. Greenland. 1975. Potential application of polyviny acetate and polyvinyl alcohol in structural improvement of sodic soils. In Soil conditioners, edited by B.A. Stewart. SSSA special publication series. Soil Science Society of America., Inc., Publisher. Madison, Wisconsin, USA. Donahue, R.L., J.C. Shickluna and L.S. Robertson. 1971. Lime characteristics and use. In Soils-An Introduction to Soils and Plant Growth. Third edition. Pretice-Hall. Inc. Englewood Cliffs. New Jersey. Hall, J.E. and E.G. Coker. 1983. Some effects of sewage sludge on soil physical conditions and plant growth. In The influence of sewage sludge application on physical and biological properties of soils, edited by G. Catroux, P.L’Hermite, E.Suess. D.Reidel ญPublishing company. Houng, K.H. 1984. Effect of sulfur on the chlorosis and yield of bean grown on calcareous soils in the Hualien area of Taiwan. Proc. of the International Seminar on Ecology and Management of Problem Soils in Asia. FFTC Book Series No.27. Stevenson, F.J. 1986. Cycles of soil-carbon, nitrogen phosphorus, sulfur, micronutrients. John Wiley and Sons. Suwannarat C. and A. Suwanarit. 1984. 2. Soil fertility. annual report 1983. Groundnut improvement project, submitted to the International Development Research Center by Faculty of Agricilture, Kasetsart University, 1984. |