ธาตุอาหารพืชมาจากไหน?

[puk]

ธาตุอาหารพืชมาจากไหน?
รองศาสตราจารย์ ดร. ยงยุทธ โอสถสภา
อาจารย์พิเศษ ภาควิชาปฐพีวิทยา คณะเกษตร กําแพงแสน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

พืช: สิ่งมีชีวิตที่สร้างอาหารได้เอง
พืชเป็นสิ่งมีชีวิตที่สร้างน้ำตาลและแป้งจากการสังเคราะห์แสง โดยใช้คาร์บอนไดออกไซด์ น้ำและแร่ธาตุต่างๆจากดินเป็นวัตถุดิบ มีกระบวนการทางชีวเคมี เช่นการหายใจเพื่อเปลี่ยนน้ำตาลให้เป็นพลังงานสําหรับการเจริญเติบโต รวมทั้งกระบวนการสังเคราะห์สารอินทรีย์ต่างๆที่จําเป็นสําหรับการดํารงชีวิต อาหารของพืชจึงมาจาก 3 แหล่งคือ

1) อากาศ ได้แก่แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ และแก๊สออกซิเจน ซึ่งให้ธาตุคาร์บอนกับออกซิเจน
2) น้ำ ให้ธาตุไฮโดรเจนและออกซิเจน และ
3) ดิน ให้ธาตุต่างๆในรูปไอออน เนื่องจากอากาศมีแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และแก๊สออกซิเจน
อย่างเหลือเฟือ ประกอบกับพืชได้รับน้ำอย่างเพียงพอด้วยแล้ว พืชจึงมีแหล่งของธาตุคาร์บอน ไฮโดรเจนและออกซิเจนอย่างไม่จํากัด


ธาตุอาหารพืช พืชชั้นสูงโดยทั่วไปต้องการธาตุอาหารจํานวน 17 ธาตุมาใช้เพื่อดํารงชีวิต เนื่องจากธาตุเหล่านั้นมีความสําคัญอย่างยิ่งต่อพืช หากขาดแคลนธาตุใดธาตุหนึ่งพืชจะผิดปรกติ และอาจแก้ไขด้วยการให้ธาตุดังกล่าวในรูปที่พืชใช้ประโยชน์ได้เท่านั้น อาจแบ่งธาตุเหล่านั้นได้
เป็น 2 กลุ่มคือ

1. ธาตุซึ่งพืชต้องการในปริมาณมาก เนื่องจากมีอยู่ในเนื้อเยื่อพืชแห้งมากกว่า 500 มก./กก. จึงจะเพียงพอแก่การเจริญเติบโต ซึ่งมี 9 ธาตุ และเรียกรวมกันว่า “มหธาตุ” คือ คาร์บอน ออกซิเจน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส โพแทสเซียม แคลเซียม แมกนีเซียม และกํามะถัน โดย 3 ธาตุแรกพืชได้จากอากาศและน้ำ ส่วน 6 ธาตุหลังพืชได้รับจากดิน ในกลุ่มหลังนี้ธาตุไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และโพแทสเซียม รวมกันเรียกว่าธาตุอาหารหลัก เนื่องจากดินทั่วไปมักขาดแคลนและตองใช้ปุ๋ยที่ให้ธาตุทั้ง 3 ในการบํารุงดิน ส่วนแคลเซียม แมกนีเซียม และกํามะถันเรียกว่าธาตุอาหารรอง เพราะความขาดแคลนไม่กว้างขวางเหมือนธาตุหลัก

2. ธาตุที่พืชต้องการในปริมาณน้อย เนื่องจากมีอยู่ในเนื้อเยื่อพืชแห้งน้อยกว่า 100 มก./กก. เรียกว่าจุลธาตุหรือธาตุอาหารเสริม มี 8 ธาตุ ซึ่งพืชได้มาจากดิน คือ โบรอน คลอรีน ทองแดง แมงกานีส โมลิบดีนัม สังกะสี เหล็ก และนิกเกิล สําหรับธาตุอาหารที่พืชได้รับจากดิน 14 ธาตุนั้น พืชดูดมาใช้ในรูปไอออน ทั้งนี้ยกเว้น 2 ธาตุ คือไนโตรเจนซึ่งพืชดูดโมเลกุลของยูเรีย และโบรอนซึ่งพืชดูดโมเลกุลของกรดบอริกด้วย ดังตารางที่ 1


ตารางที่ 1 ชื่อธาตุอาหารและรูปของธาตุอาหารที่พืชดูดไปใช้
ธาตุ ....................................................................... รูปที่พืชใช้ประโยชน์

ไนโตรเจน ................................................................ NH+4, NO-3, ยูเรีย
ฟอสฟอรัส ................................................................ H2PO-4, HPO42-
โพแทสเซียม ............................................................. K+

แคลเซียม ................................................................ Ca2+
แมกนีเซียม ............................................................... Mg2+
กํามะถัน ................................................................... SO42-

เหล็ก ...................................................................... Fe2+ (Fe3+)
ทองแดง ................................................................... Cu+, Cu2+
แมงกานีส .................................................................. Mn2+ (Mn4+)
สังกะสี ..................................................................... Zn2+
โบรอน ..................................................................... H3BO3 , B4O72-
โมลิบดินัม ................................................................. MoO42-
คลอรีน .................................................................... Cl-
นิกเกิล .................................................................... Ni2+


แหล่งของธาตุอาหารพืช นอกจากคาร์บอน ออกซิเจน และไฮโดรเจนแล้ว ธาตุอาหารอีก 14 ธาตุมาจากดิน องค์ประกอบของดินที่ให้ธาตุอาหารแก่พืชมี 2 ส่วนคือ แร่และอินทรียวัตถุ ดังนี้

1. แร่ในดิน
เนื่องจากส่วนประกอบของดินที่เหมาะแก่การเพาะปลูกนั้น มีสองส่วนคือ 1) ประมาณร้อยละ 50 โดยปริมาตรเป็นของแข็ง ในส่วนนี้ร้อยละ 45 คือ สารอนินทรีย์ อันเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยของแร่และหินต่างๆ ที่สลายตัวทางเคมี ฟิสิกส์และชีวภาพ อีกร้อยละ 5 เป็นอินทรีย์วัตถุ และ 2) ประมาณร้อยละ 50 เป็นช่อง ซึ่งควรมีน้ำและอากาศอยู่อย่างละครึ่ง ดังรายละเอียดในตอนที่แล้ว
สําหรับส่วนที่เป็นสารอนินทรีย์ประกอบด้วยแร่มากมายหลายชนิด แร่เหล่านั้นบางอย่างมีธาตุอาหารหนึ่งธาตุ แต่บางอย่างมีมากกว่าหนึ่งธาตุ เช่น แร่โพแทชเฟลด์สปาร์มีโพแทสเซียม แร่ไบโอไทต์มีโพแทสเซียมและแมกนีเซียม แร่ไพไรต์มีเหล็กและกํามะถัน แร่ยิปซัมมีแคลเซียมและกํามะถัน แร่อะพาไทต์มีฟอสฟอรัสกับแคลเซียม แร่โคลมาไนต์มีแคลเซียมและโบรอน แร่โมลิบดีไนต์มีโมลิบดีนัมและกํามะถัน แร่ไพโรลูไซต์มีแมงกานีส แร่คิวไปรต์ทองแดง และแร่สมิทโซไนต์มีสังกะสี เป็นต้น เมื่อแร่เหล่านี้สลายตัวก็ปลดปลอยธาตุอาหารรูปที่เป็นประโยชน์ต่อพืช ดังนั้นชนิดและปริมาณของแร่ประกอบดิน จึงเป็นข้อบ่งชี้ประการหนึ่งของศักยภาพในการให้ธาตุอาหารแก่พืช

2. อินทรียวัตถุในดิน
อินทรียวัตถุ หมายถึงซากพืชและซากสัตว์ที่กําลังสลายตัว เซลล์ของจุลินทรีย์ที่มีชีวิตและซากจุลินทรีย์ ตลอดจนสารอินทรีย์ที่ได้จากการสลายตัวและส่วนที่สังเคราะห์ขึ้นมาใหม่ เนื่องจากเนื้อเยื่อพืช สัตว์และจุลินทรีย์อันเป็นแหล่งของอินทรียวัตถุเหล่านั้น เมื่อมีชีวิตมีธาตุอาหารครบถ้วน เมื่อตายลงและเน่าเปื่อย ธาตุอาหารที่มีส่วนมากจึงอยู่ในอินทรียวัตถุ ดังนั้นสารอินทรีย์ต่างๆที่ประกอบกันเป็นอินทรียวัตถุในดิน จึงมีธาตุอาหารอยู่ครบทุกธาตุ แต่ในปริมาณที่ค่อนข้างน้อยเมื่อเทียบกับแร่ นอกจากนี้ธาตุอาหารส่วนมากยังอยู่ในรูปของสารประกอบโมเลกุลใหญ่ พืชจึงดูดไปใช้ไม่ได้ ต่อมาสารดังกล่าวถูกจุลินทรีย์ย่อยสลาย ก็จะปลดปล่อยธาตุอาหารออกมาในรูปที่เป็นประโยชน์ พืชจึงดูดไปใช้ได้ง่าย
ทั้งแร่และอินทรียวัตถุ ต่างก็เป็นแหล่งสําคัญของธาตุอาหารซึ่งพืชได้รับจากดิน ทั้งนี้ยกเว้นไนโตรเจน เนื่องจากพืชในธรรมชาติได้รับไนโตรเจนกว่าร้อยละ 80 ของที่ต้องการใช้ทั้งหมดจากอินทรียวัตถุ ดังนั้นดินที่มีปริมาณอินทรียวัตถุสูง จึงสามารถสนองธาตุไนโตรเจนให้แก่พืชอย่างเพียงพอ
ธาตุอาหารพืชที่ได้มาจากแร่และอินทรียวัตถุในดิน แบ่งออกเป็น 2 รูปคือ รูปที่เป็นประโยชน์ต่อพืช และรูปที่ไม่เป็นประโยชน์ต่อพืช ดังนี้


รูปของธาตุอาหารในดิน
ธาตุอาหารในดินมี 2 รูป คือ รูปที่เป็นประโยชน์ และรูปที่ไม่เป็นประโยชน์ต่อพืช

1. ธาตุอาหารรูปที่เป็นประโยชน์ หมายถึงธาตุอาหารในดินส่วนที่รากพืชดูดไปใช้ง่าย ซึ่งมี 2 แบบ คือ
ก) ไอออนของธาตุอาหารซึ่งอยู่ในสารละลายของดินหรือน้ำในดิน และ
ข) ไอออนที่แลกเปลี่ยนได้ ซึ่งหมายถึงไอออนของธาตุอาหารซึ่งถูกดูดซับอยู่ที่ผิวของแร่ดินเหนียวและฮิวมัส ส่วนนี้รากพืชสามารถดูดไปใช้ได้โดยตรง หรืออาจมีไอออนอื่นเข้าไปไล่ที่ ให้ออกมาอยู่ในสารละลายของดิน ซึ่งพืชดูดไปได้ง่ายเช่นกัน

2. ธาตุอาหารรูปที่ไม่เป็นประโยชน์ เป็นรูปที่พืชดูดไปใช้ไม่ได้ ซึ่งมี 3 ส่วนคือ
ก) ธาตุที่เป็นองค์ประกอบในหินและแร่ซึ่งยังมีภาวะเป็นสารประกอบโมเลกุลใหญ่และไม่ละลายน้ำ
ข) ธาตุอาหารซึ่งถูกดินตรึงเอาไว้อย่างเหนียวแน่น และ
ค) สารประกอบอินทรีย์ที่ยังไม่สลายตัวเต็มที่ และสารประกอบที่มีธาตุอาหารอยู่นั้นยังมีโมเลกุลขนาดใหญ่ พืชจึงนํามาใช้ไม่ได้



สรุป ธาตุอาหารที่จําเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืชมี 17 ธาตุ มาจาก 3 แหล่งคือ
1) อากาศ ให้ธาตุคาร์บอนและออกซิเจน
2) น้ำ ให้ธาตุ ไฮโดรเจนและออกซิเจน และ
3) ดิน ให้ธาตุที่เหลือทั้งหมด สําหรับดินส่วนที่เป็นสารอนินทรีย์ ประกอบด้วยแร่จํานวนมาก แร่เหล่านั้นมีชนิดและปริมาณธาตุอาหารแตกต่างกัน ดังนั้นชนิดและปริมาณของแร่ประกอบดิน จงเป็นข้อบ่งชี้ประการหนึ่งของศักยภาพในการให้ธาตุอาหารแก่พืช สําหรับอินทรีย์วัตถุในดิน มีธาตุอาหารอยู่ครบทุกธาตุ แต่ละธาตุมีปริมาณค่อนข้างต่ำ และส่วนมากอยู่ในรูปของสารประกอบโมเลกุลใหญ่ ต้องย่อยสลายก่อน จึงจะปลดปล่อยธาตุอาหารออกมาให้พืชใช้ได้ นอกจากนี้อินทรียวัตถุนับเป็นแหล่งสําคัญของไนโตรเจนสําหรับพืช ในตอนต่อไปจะอธิบายหน้าที่ของธาตุอาหารแต่ละธาตุ ต้อการเจริญเติบโตของพืช



เอกสารอ้างอิง
ยงยุทธ โอสถสภา. 2549. ศัพท์ในวงการปุ๋ย. สํานักพิมพ์มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. กรุงเทพฯ.
ยงยุทธ โอสถสภา. 2549. การให้ปุ๋ยทางใบ. สํานักพิมพ์มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ กรุงเทพฯ.
ยงยุทธ โอสถสภา อรรถศิษฐ์ วงศ์มณีโรจน์ และ ชวลิต ฮงประยูร. 2551. ปุ๋ยเพื่อการเกษตรยั่งยืน.
สํานักพิมพ์มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ กรุงเทพฯ.