ปฐพีศาสตร์ทั่วไป (General soil) 361201 โดย ดร. นิวัติ อนงค์รักษ์

(Mineral Plant Nutrition) บทที่ 7 ธาตุอาหารพืช (Mineral Plant Nutrition)

ธาตุอาหารพืช ( Plant Nutrition )

อินทรียวัตถุ หินและ แร่ธาตุ สารละลาย ดิน แร่ดิน เหนียว

(ดินขาดความอุดมสมบูรณ์) ดินดี (ดินอุดมสมบูรณ์) ดินเลว (ดินขาดความอุดมสมบูรณ์)

ความอุดมสมบูรณ์ของดิน ( Soil Fertility ) ความสามารถของดินในการให้ธาตุอาหารแก่พืชใช้ ในปริมาณ ในสัดส่วน และในรูปที่พืชต้องการ เพื่อให้พืชนั้นมีการเจริญเติบโตมากที่สุด การประเมิน โดยการวัดปริมาณธาตุอาหารที่เป็นประโยชน์ ( Available Form ) ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง ที่กำหนดให้

ความสามารถในการผลิตของดิน (Soil Productivity) ศักยภาพ หรือ ขอบเขตของดินที่จะยังความเจริญเติบโตให้แก่พืชได้มากน้อยแตกต่างกันออกไป การประเมิน โดยการวัดผลผลิตของพืชที่กำหนดให้ Productive Soil = Fertile Soil แต่ Fertile Soil = Productive Soil

ธาตุอาหารที่จำเป็นสำหรับพืช Carbon (C) Manganese (Mn) Hydrogen (H) Copper (Cu) Oxygen (O) Zinc (Zn) Molybdenum (Mo) Nitrogen (N) Boron (B) Phosphorus (P) Chlorine (Cl) Potassium (K) Iron (Fe) (Sodium) (Na) Calcium (Ca) (Silicon) (Si) Magnesium (Mg) (Cobalt) (Co) Sulfur (S) อากาศ และ น้ำ ดิน 2 1 ธาตุอาหารหลัก ธาตุอาหารเสริม ธาตุอาหารหลัก พืชต้องการใช้ > 500 ppm ธาตุอาหารเสริม พืชต้องการใช้ < 50 ppm

รูปของธาตุอาหารในดิน 1. รูปที่พืชใช้ประโยชน์ได้ทันที (Readily Available Forms) สารประกอบที่มีโครงสร้างแบบง่ายๆ แตกตัว ละลายน้ำได้ง่าย เป็น ions ที่ละลายในสารละลายดิน เช่น NH4+ , H2 PO-4 , K+ , Ca2+ 2. รูปที่พืชใช้ประโยชน์ไม่ได้ทันที (Relatively Unavailable Forms) สารประกอบโมเลกุลใหญ่ โครงสร้างสลับซับซ้อน อณูของธาตุจับตัวกันแน่นหนา ไม่ละลายน้ำ ได้แก่ อินทรียสาร : ปุ๋ยคอก ปุ๋ยหมัก อินทรียวัตถุต่างๆ อนินทรียสาร : หิน, แร่, วัตถุต้นกำเนิดดิน

หลักเกณฑ์การวินิจฉัยธาตุอาหารพืช 1. จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโต ขยายพันธุ์ตามปกติของพืช ถ้าขาดจะทำให้พืชเจริญเติบโตไม่ครบวงจรชีวิต 2. มีหน้าที่เฉพาะเจาะจงในพืช ไม่สามารถหาธาตุหรือสารประกอบทางเคมีอื่นมาทดแทนได้ 3. มีหน้าที่เกี่ยวข้องโดยตรงในเรื่องเกี่ยวกับอาหาร เป็นส่วนประกอบของสาร Metabolite ที่จำเป็น ช่วยเสริมหรือสนับสนุน หรือเป็นที่ต้องการสำหรับการออกฤทธิ์ของระบบenzyme ที่จำเป็น

การแลกเปลี่ยนธาตุอาหาร ดิน รากพืช สารละลายดิน โดยกระบวนการ Ion Exchange Contact Exchange การแลกเปลี่ยนธาตุอาหาร

ไอออนธาตุอาหารที่ผิวรากสามารถผ่านเข้าสู่รากได้โดย Active Process ใช้พลังงาน ATP มี carrier เข้ามาช่วย Passive Process ไม่ใช้พลังงาน ไอออนเคลื่อนผ่านตามช่องว่าง - Lipid - Aqueous

อัตราการเคลื่อนย้ายธาตุอาหารในต้นพืช เคลื่อนย้ายได้ดีมาก N, K และ Mg (Na) เคลื่อนย้ายได้ดี P, S และ Cl เคลื่อนย้ายได้ปานกลาง Zn, Cu, Mn, Fe และ Mo เคลื่อนย้ายได้ช้ามาก Ca, B

รูปภาพ กลุ่มธาตุที่เคลื่อนย้ายได้ดี - ดีมาก N , K , Mg , (Na) , P , Cl กลุ่มธาตุที่เคลื่อนย้ายได้ปานกลาง Zn , Cu , Mn , Fe , Mo กลุ่มธาตุที่เคลื่อนย้ายได้ช้า Ca , B , (S)

ไนโตรเจน (N) เป็นธาตุที่มีความสำคัญต่อพืชมากที่สุด มีหน้าที่ในพืชคือ : 1. ส่งเสริมการสร้างคลอโรฟิลล์ (CHONMg) 2. ส่งเสริมการเจริญเติบโตด้าน Vegetative Enzyme Vitamin ATP Nucleoprotein N Protein Amino acid Plant growth Yield

4. ป้องกันมิให้พืชแก่ก่อนกำหนด 3. ช่วยขนย้ายน้ำตาล 4. ป้องกันมิให้พืชแก่ก่อนกำหนด 5. ปรับปรุงคุณภาพ พืชอาหารสัตว์ ผลไม้ และธัญพืช 6. เพิ่มปริมาณและคุณภาพอินทรียวัตถุในดิน NH3 Simple sugars Amino â Protein +

แหล่งที่มาของไนโตรเจนในดิน 1. จากปุ๋ยที่ใส่ - ปุ๋ยเคมี เช่น ยูเรีย - ปุ๋ยอินทรีย์ เช่น ปุ๋ยหมัก ปุ๋ยคอก 2. จากน้ำฝน - NH4+ และ NO3- 3. จากน้ำชลประทาน - อินทรีย์ไนโตรเจน 4. จากการตรึงโดยจุลินทรีย์ - Symbiotic fixer เช่น Rhizobium - Nonsymbiotic fixer เช่น Blue green algae, Azotobacter, Fungi

การสูญเสียไนโตรเจนไปจากดิน 1. ติดไปกับพืชที่เก็บเกี่ยว (Harvesting) 2. การชะพา/การกร่อน (Erosion) 3. การชะละลาย (Leaching) 4. เปลี่ยนเป็นแก๊ส - Denitrification (N2, N2O) - Amonia volatilization (NH3) - การเผาเศษซากพืช (N2, N2O, NO2)

กระบวนการเปลี่ยนรูปไนโตรเจนในดิน - Mineralization - Immobilization - Nitrification - Denitrification - NH4 – Fixation - NH3 – Volatilization

กระบวนการปลดปล่อย N ให้เป็นประโยชน์ Mineralization กระบวนการปลดปล่อย N ให้เป็นประโยชน์ อินทรีย์ไนโตรเจน (Protien) NH4 การเปลี่ยนรูปมี 2 ขั้นตอน 1.Aminization 2. Ammonification Protein R-NH2 + CO2 + E+ Product อื่น enz R-NH2 + H2O R-OH + NH3+ E 2 NH3 + H2CO3 (NH4)2CO3 2 NH4+ + CO32-

NH4+ Compound ที่เกิดขึ้น มีการเปลี่ยนแปลงดังนี้ พืช จุลินทรีย์ NH4+ แร่ดินเหนียว และ อินทรียวัตถุ NO3- Uptake Immobilization Fixation Nitrification

Immobilization NH4+ อินทรีย์ไนโตรเจน กระบวนการ Mineralization – Immobilization อินทรีย์ไนโตรเจน Org-N อนินทรีย์ไนโตรเจน Inorg-N Min Immo

2NH4+ + 3O2 2NO2- + 2H2O + 4H+ + E Nitrification NH4 NO2 NO3 เป็นกระบวนการ Enzymatic oxidation เกิดเป็น 2 ขั้นตอน 1. เกิดการเปลี่ยนรูปของ NH4+ ไปเป็น NO2- โดยจุลินทรีย์ : Nitrosomonas Nitrosococcus

2. เกิดการเปลี่ยนรูป NO2- ไปเป็น NO3- 2NO2- + O2 2NO3- + E โดยจุลินทรีย์ : Nitrobacter

NO3--N ที่เกิดขึ้น จะเปลี่ยนแปลงไป 4 ทาง ดังนี้ Gaseous N2 , N2O NO , NO2 พืช NO3- ใต้ดิน จุลินทรีย์ Denitrification Uptake Immobilization Leaching

กระบวนการเปลี่ยนรูปอนินทรีย์ไนโตรเจนเป็นแก๊ส มี 2 กระบวนการคือ Denitrification กระบวนการเปลี่ยนรูปอนินทรีย์ไนโตรเจนเป็นแก๊ส มี 2 กระบวนการคือ 1. การ Reduction โดยจุลินทรีย์ NO3- NO2- NO N2O N2 -O จุลินทรีย์ที่เกี่ยวข้อง : Pseudomonas Thiobacillus denitrificans

2. การ Reduction ทางเคมี 2HNO2 + CO(NH2)2 CO2 + 3H2O + 2N2 M2+ + NO2- + 2H+ M3+ + H2O + NO

1. การตรึงโดยแร่ดินเหนียว 1. การตรึงโดยแร่ดินเหนียว การตรึงแอมโมเนีย แบ่งเป็น 2 แบบคือ 1. การตรึงโดยแร่ดินเหนียว 1. การตรึงโดยแร่ดินเหนียว Exchangeable NH4+ Fixed NH4+ NH4+ ใน Soil Solution NH4+ Exchangeable Soil Solution Fixed

-CO O- . การตรึงโดยแร่ดินเหนียว 2. การตรึงโดยอินทรียวัตถุ H+ O- NH4+ ฮิวมัส H+ NH4+ K+ -CO O- O-

การควบคุมไนโตรเจนในดิน บำรุงรักษาให้เพียงพอ ควบคุมการเปลี่ยนรูปให้เหมาะสม การจัดการกระทำได้โดย ทำบัญชีสมดุลของไนโตรเจน เพิ่มเติมไนโตรเจนให้พอดีเพื่อชดเชยการขาด กระตุ้นให้มีการปลดปล่อยไนโตรเจนมากขึ้น

Node of Rhizobium sp. in bean

ฟอสฟอรัส (P) - Phospholipid - Phytin - ADP, ATP, Pyridine และ Flavin 1. เป็นองค์ประกอบของสารที่เป็นแหล่งพลังงาน - Phospholipid - Phytin - ADP, ATP, Pyridine และ Flavin 2. เป็นองค์ประกอบของ Phosphorylated sugar เกี่ยวข้องกับการหายใจของพืช

3. เป็นองค์ประกอบของ Nucleoprotrin และ Nucleic acid 4. เป็นองค์ประกอบของ Coenzyme หลายชนิด 5. ช่วยสร้าง Fat และ Albumin และช่วยปรับปรุงคุณภาพของผลผลิต 6. ช่วยสร้างการเจริญเติบโตและเพิ่มความแข็งแรงให้กับลำต้นและรากพืช

รูปของฟอสฟอรัสในดิน 1. รูปสารประกอบอนินทรีย์ มี 2 กลุ่ม ก. พวกที่มีแคลเซียมเป็นองค์ประกอบ Fluorapatite 3Ca3(PO4)2.CaF2 Carbonapatite 3Ca3(PO4)2.CaCO3 Oxyapatite 3Ca3(PO4)2.CaO Tricalcium phosphate Ca3(PO4)2 Dicalcium phosphate CaHPO4 Monocalcium phosphate Ca(H2PO4)2

ข. พวกที่มีเหล็กและอลูมินัม เป็นองค์ประกอบ Strengite Fe PO4.2H2O Variscite Al PO4.2H2O 2. รูปสารประกอบอินทรีย์ Phytin Nucleic acids Phospholipids

วงจรฟอสฟอรัสในธรรมชาติ Apatite-P วัตถุต้นกำเนิดดิน Ca-P Fe, Mn-P clay fixed-P Solution-P H2PO4- Organic-P Leaching วงจรฟอสฟอรัสในธรรมชาติ Solution Fixation Immobilization Mineralization

ปัจจัยควบคุมความเป็นประโยชน์ของฟอสฟอรัสในดิน 1. pH และ phosphate ions H2PO4- H2O+HPO42- H2O+PO43- กรดเข้มข้น ด่างเข้มข้น +OH

2. การตกตะกอนกับ Fe , Al และ Mn ในดินกรด Al3+ H2PO4- + 2H2O 2H+ + Al(OH)2H2PO3- Soluble Insoluble 3. การตกตะกอนกับ Ca ในดินด่าง Ca(H2PO4)2 + 2Ca2+ Ca3(PO4)2 + 4H+ Soluble Insoluble Ca(H2PO4)2 + 2CaCo3 Ca3(PO4)2 + 2CO2 + 2H2O Soluble Insoluble

4. การตรึงโดย Hydrous Oxide ของ Fe / Al OH OH Al OH + H2PO4- Al – OH + OH- OH H2PO4 Soluble Insoluble 5. การตรึงโดย Silicate clay [ Al ] + H2PO4- + H2O 2H+ + Al(OH)2H2PO4 ในผลึก silicate Insoluble

6. การแลกเปลี่ยนประจุลบ (Anion exchange) Al(OH)2H2PO4 + OH- Al(OH)3 + H2PO4- Insoluble Soluble 7. พื้นที่ผิวของ phosphate 8. อำนาจการดูดตรึงฟอสฟอรัสของดิน 9. อิทธิพลของจุลินทรีย์ดินและอินทรียวัตถุ 10. ความเป็นประโยชน์ของอินทรีย์ฟอสเฟตในดิน

กระบวนการตรึงฟอสเฟตในดิน 1. กระบวนการดูดยึด (Adsorption Reaction) ก. การดูดยึดทางกายภาพ Van der Waal’s force ข. การดูดยึดทางเคมี Al(OH)2H2PO4 2. กระบวนการแทนที่ด้วยอนุภาคที่มีประจุเท่ากัน (Isomorphous Replacement Reaction) OH Al OH + OH- H2PO4

3. กระบวนการแตกตัวแล้วทำปฏิกิริยา (Double Decomposition Reaction) Ca(H2PO4)2 Ca2+ + 2H2PO4- H2PO4- + Al3+ + 2H2O 2H+ + Al(OH)2H2PO4

การเพิ่มอินทรียวัตถุลงไปในดิน มีผลทำให้ P เป็นประโยชน์เพิ่มขึ้น เพราะ 1. เกิดการรวมตัวกันเป็น Phosphohumic complexes ซึ่งพืชสามารถดูด ใช้ได้ 2. เกิดการไล่ที่ฟอสเฟต ที่ดูดยึดที่ผิวของแร่ดินเหนียวให้หลุดออกมาอยู่ใน สารละลายดินโดย Humate ion 3. เกิดการห่อหุ้ม Oxide ของ Fe , Al และ Mn ด้วย Humus ให้กลายเป็น คีเลตจึงหมดอำนาจที่จะไปทำให้ P ตกตะกอน

แนวทางการจัดการเพื่อเพิ่มความเป็นประโยชน์ของฟอสฟอรัสในดิน 1. จัดระดับ pH ในดินให้อยู่ในช่วง 5.5 – 7.0 เพื่อป้องกันการ ตรึง P มากเกินไป 2. ลดพื้นที่ผิวสัมผัสระหว่างปุ๋ยกับดินลงโดย ใส่ปุ๋ยแบบเป็นแถว ใส่ปุ๋ยในรูปเม็ด (Pellet) หรือก้อนโตๆ (Aggregate) ใส่ปุ๋ยแบบแบ่งใส่หลาย ๆ ครั้ง 3. ระดับอินทรียวัตถุในดินให้สูงอยู่เสมอโดย ใช้ปุ๋ยหมัก ปุ๋ยคอก ใช้ปุ๋ยพืชสด เศษวัชพืช

โพแทสเซียม (K) เป็นเป็นธาตุที่มีความสำคัญเป็นอันดับ 3 รองจาก N , P ปกติพืชต้องการ K > P แต่ K < N รูปที่พืชดูดใช้คือ K+ ปัญหาเกี่ยวกับ K เกิดกับดินบางชนิด เช่น ดินร่วนที่มีการระบายน้ำดี ดินทรายที่มีการชะล้างสูง ดินที่มีอินทรียวัตถุต่ำ

บทบาทของโพแทสเซียมในทางสรีรวิทยาของพืช 1. กระตุ้นการทำงานของ Enzymes เพื่อการสังเคราะห์ผลผลิตต่าง ๆ เช่น Starch และ Protein 2. ช่วยส่งเสริมการสังเคราะห์แสง โดยอาศัย ATP ที่ K ช่วยสร้าง ขึ้นมา (mg K / g นน.สด)

3. ช่วยการปิด – เปิดปากใบ (Stomata) ทำให้ - เกิดการแลกเปลี่ยนแก๊สได้ดีขึ้น - เพิ่มการดูดใช้ CO2 - ส่งเสริมการสังเคราะห์แสงมากขึ้น - ลดการสูญเสียน้ำของพืช 4. ช่วยสร้างความเจริญเติบโตตามปกติให้กับพืช สร้าง เมล็ด และเพิ่มความต้านทานโรค

5. ช่วยเพิ่มการดูดใช้ N ทำให้ผลผลิตเพิ่ม

6. ส่งเสริมการเคลื่อนย้ายน้ำตาลหรือสารอินทรีย์อื่น ๆ จากแหล่ง ผลิตไปสู่แหล่งสะสมในต้น ตาราง : อิทธิพลของ K ที่มีต่อการเคลื่อนย้ายสารที่ labeled ด้วย 14C จากใบไปยังผล

รูปของโพแทสเซียมในดิน 1. รูปแร่ธาตุหรือรูปที่ไม่เป็นประโยชน์ (Mineral or Relatively Unavailable K) มีอยู่ 90 – 98% ของ Total-K ส่วนใหญ่อยู่ในรูป ส่วนใหญ่อยู่ในรูป Feldspar - Microcline KAlSi3O8 - Orthoclase KAlSi3O8 Mica - Muscovite H2KAl3 (SiO4 )3 - Biotite (H,K)2(Mg,Fe)2Al2(SiO4)3 Clay - Illite (OH)4K2(Si6Al2 )Al4O20

2. รูปที่เป็นประโยชน์ช้า ๆ (Difficulty available / Slowly available/ Nonexchangeable) มีอยู่ประมาณ 1 – 10% ของ Total-K ส่วนใหญ่พบในหลืบของแร่ - Illite - Vermiculite - Chlorite - Montmorillonite Cation อื่นๆ K-ion

3. รูปที่แลกเปลี่ยนได้ (Exchangeable K) - ดูดยึดอยู่ที่ผิวด้านนอกของแร่ดินเหนียว ด้วยแรงทางไฟฟ้าสถิติ - มีอยู่ประมาณ 90% ของ Available K 4. รูปที่เป็นประโยชน์ต่อพืชทันที (Readily available K / Solution K) - เป็น K – ion ที่ละลายอยู่ในสารละลายดิน - มีอยู่ประมาณ 10% ของ Available K ทั้ง Exchangeable K + Solution K มีอยู่ = 1 – 2% ของ Total-K ในดิน

Yellow in lower leaf of corn K - deficiency

ปัจจัยทางดินที่มีผลต่อประสิทธิภาพของโพแทสเซียม 1. ปฏิกิริยาระหว่างปุ๋ย K กับดิน - ดินกรดและดินที่มี Hydrous oxide ของเหล็กและอลูมินัมสูง จะดูดตรึง K ได้ต่ำ เพราะมี Al3+ , Fe3+ และ H+ เข้าไปดูดยึดอยู่แทน - ดินที่มีแร่ดินเหนียวในองค์ประกอบสูงจะดูดตรึง K สูง K เป็นประโยชน์น้อยลง - ดิน Kaolinite และ Montmorillonite ดูดตรึง K ได้ต่ำ 2. ปริมาณการปลดปล่อย K ออกจากการดูดตรึง ปัจจัยทางดินที่มีผลต่อประสิทธิภาพของโพแทสเซียม K ใน Nonexchange site Exchange site Soil Solution - การ Oxidation ของ Fe ในผลึกโครงสร้างแร่ดินเหนียว K หลุดออกมา ได้ง่าย ทางปฏิบัติทำให้ดินมีการะบายอากาศดี

3. ปริมาณการเคลื่อนย้ายของ K ในดิน 4. ปริมาณการสูญหายไปจากดิน - เกิดมากโดยกระบวนการ Erosion Leaching Runoff - เกิดมากในดินกรดและดินอินทรีย์ เพราะ ดินมี pH ต่ำ มี % การอิ่มตัวด้วยด่างต่ำ

5. สมบัติอื่น ๆ ของดิน - การระบายน้ำ การระบายอากาศ - ความชื้น - ความแน่นทึบและโครงสร้างของดิน - อุณหภูมิ

ธาตุอาหารรองในดิน สาเหตุที่จัดเป็นธาตุอาหารรอง แคลเซียม (Ca) แมกนีเซียม (Mg) กำมะถัน (S) สาเหตุที่จัดเป็นธาตุอาหารรอง - ดินส่วนใหญ่ไม่ค่อยขาดธาตุเหล่านี้ - พืชต้องการในปริมาณน้อยกว่า N,P,K - ปุ๋ยต่าง ๆ ที่ใส่ลงไปในดิน มักมีธาตุทั้ง 3 ปะปนอยู่เสมอ

บทบาทต่อการเจริญเติบโตของพืช แคลเซียม (Ca) บทบาทต่อการเจริญเติบโตของพืช 1. ช่วยในการแบ่งเซลล์ โดยเฉพาะปลายยอด-รากพืช 2. สร้างความแข็งแรงให้กับเซลล์ จากผลของ Calcium pectate 3. ช่วยสร้างโปรตีน เพราะส่งเสริมการดูดใช้ N 4. ช่วยแก้ปัญหาการดูดใช้ K แบบไม่จำกัด (Luxury consumption) ของพืช 5. ช่วยในการเคลื่อนย้ายคาร์โบไฮเดรทและโปรตีนในพืช

6. ช่วยแก้ฤทธิ์สารพิษต่าง ๆ - แก้ฤทธิ์กรดอินทรีย์ในดิน Ca + Oxalic â Ca-oxalate (Insoluble) - แก้ฤทธิ์ความเป็นพิษของ Cu2+ ในพืช - ต้านฤทธ์ Auxin ที่ทำให้เซลล์ขยายตัวแบบผิดปกติ

รูปแคลเซียมในดิน 1. รูปหินและแร่ธาตุดั้งเดิม - Feldspar - Apatite - Calcite - Basalt 2. รูปสารประกอบแคลเซียม - Calcium phosphate - Calcium carbonate (CaCO3) - Dolomite (CaCO3 MgCO3)

3. รูปแคลเซียมที่ถูกดูดยึดกับแร่ดินเหนียว 4. รูป Ca2+ ในสารละลายดิน

ปัจจัยควบคุมความเป็นประโยชน์ของแคลเซียม - ปริมาณ Ca ที่ถูกดูดยึด - ชนิดของ Soil Colloid - ความมากน้อยในการอิ่มตัวด้วย Ca ของ Soil Colloid - ชนิดของ Cation อื่นที่ดูดยึดร่วมกับ Ca ในดิน (ความสามารถของธาตุหนึ่งที่มีผลต่อการปลดปล่อยของ ธาตุอื่น เรียกว่า Complementary ion effect)

บทบาทของแมกนีเซียมต่อการเจริญเติบโตของพืช แมกนีเซียม (Mg) บทบาทของแมกนีเซียมต่อการเจริญเติบโตของพืช 1. Mg เป็นศูนย์กลางของ Chlorophyll molecule

2. เป็น Cofactor ของ Enzymes เกือบทุกชนิด ที่ช่วยกระตุ้นการทำงานของ Phosphorylation ในกระบวนการ metabolism ของพืช 3. ช่วยสร้างโปรตีน เพราะ Mg ส่งเสริม N-metabolism ในพืช 4. ช่วยสร้างน้ำมันเมื่ออยู่รวมกับกำมะถัน 5. ช่วยในการพองตัวของ Plasma ใน Cell Fluid เมื่อ Plasma แขวนลอย จึงไม่เกิดจุดสีขาวในใบพืช

รูปของแมกนีเซียมในดิน 1. รูปที่แลกเปลี่ยนไม่ได้ (Nonexchangeable) - ในส่วนประกอบของแร่ธาตุ Biotite Hornblende Olivine - ในแร่ดินเหนียว Chlorite Vermiculite Illite Montmorillonite

2. รูปที่แลกเปลี่ยนได้ (Exchangeable) - ในเขตชุ่มชื้น พบในรูป MgCO3 CaCO3 MgCO3 - ในเขตแห้งแล้ง – กึ่งแห้งแล้ง พบในรูป MgSO4 3. รูปที่ละลายน้ำได้ (Water soluble form) - Mg2+ ที่ละลายในสารละลายดิน พร้อมจะเป็นประโยชน์กับพืช

ปัจจัยควบคุมความเป็นประโยชน์ของแมกนีเซียมในดิน - ปริมาณ Exchangeable Mg ในดิน - ความมากน้อยในการอิ่มตัวด้วย Mg ของดิน - ชนิดของ Soil Colloid - ธรรมชาติของ Cation อื่น ๆ ที่ดูดยึดรวมกับ Mg2+ ในดิน

บทบาทที่มีต่อการเจริญเติบโตของพืช กำมะถัน (S) บทบาทที่มีต่อการเจริญเติบโตของพืช 1. องค์ประกอบของ - Amino Acids - Vitamins - Methionine - Cysteine - Biotin - Thiamine

2. เป็นโครงสร้างของ Protein และ Enzymes ที่มีบทบาทต่อ กระบวนการ Metabolism 3. มีผลต่อการแบ่งเซลล์แบบ Mitosis 4. มีผลทางอ้อมต่อการสังเคราะห์คลอโรฟิลด์ 5. ช่วยสร้างน้ำมันและเป็นองค์ประกอบของสารระเหยในพืช เช่น หอม, กระเทียม, ส้ม, ตะไคร้, มะกรูด, มะนาว, กุหลาบ, ฯลฯ

พฤติกรรมของกำมะถันในดิน 1. Mineralization และ Immobilization - Mineralization เกิดโดยจุลินทรีย์ดิน อินทรีย์ – S H2S, Sulfides Sulfate (Protein และสาร และอื่น ๆ ประกอบอินทรีย์อื่น ๆ) - Immobilization เกิดขึ้น เพราะ - มีการเติมอินทรีย์สารที่มี S ในองค์ประกอบต่ำลงไปในดิน - ดินนั้นมี Inorganic – S อยู่มาก Org-S Inorg-S Immo Min

2. Sulfur oxidation และ reduction เป็นการ oxidize sulfide sulfate โดยจุลินทรีย์ Thiobacillus H2S + 2O2 H2SO4 2S + 3O2 + 2H2O 2H2SO4

- Sulfur reduction เกิดขึ้นในสภาพดินขนาด O2 (Anaerobic) ทำให้ Sulfate ถูก reduced Sulfide โดยจุลินทรีย์ - Desulfovibrio และ - Desulfotomaculum 2 (R-CH2OH) + SO42- 2(R-COOH) + H2O + S2- (Org.alcohol) (Sulfate) (Org.acid) (Sulfide)

- Sulfide เป็นพิษกับพืช - ถ้าดินมี Fe2+ มาก Fe2+ + S2- FeS (ตกตะกอน) - การสะสมของ FeS มีปัญหาตามมาคือ ถ้าอยู่ในสภาพ Upland มี O2 มาก FeS H2SO4 - ดินเปลี่ยนเป็น ดินกรดจัด ที่เรียกว่า - Acid Sulfate Soil - Cat Clay + H2O oxidized

3. Sulfate retention (การสะสมของ Sulfate) - เกิดในดินทุกชนิด - เกิดในดินล่าง > ดินบน เพราะ ดินล่างมี Hydrous oxide ของ Fe, Al อยู่สูง ดินล่างมี Silicate clay อยู่สูง

จุลธาตุ (Micronutrient elements / Trace elements) มี 7 ธาตุ ได้แก่ Cation : Cu, Fe, Mn, Zn Anion : B, Cl, Mo บทบาทของจุลธาตุ 1. เกี่ยวข้องกับระบบ Enzymes : Cu, Fe, Mo 2. จำเป็นสำหรับกระบวนการ Metabolism : Mn, Zn 3. เกี่ยวข้องกับการดูดใช้น้ำ – การเคลื่อนย้ายน้ำตาล : B 4. จำเป็นสำหรับ N2 – fixation : Mn, Mo 5. เป็นองค์ประกอบ / เสริมสร้างคลอโรฟิลล์ : Fe 6. จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์แสง : B, Cl, Mn

ดินที่มักมีปัญหาการขาดจุลธาตุ 1. ดินทรายที่เป็นกรด มีการชะล้างสูง 2. ดินอินทรีย์ที่มีอินทรียวัตถุสูง (30 – 40%) เป็นปัญหากับ Cu 3. ดินที่เป็นด่าง มักมีปัญหากับ B, Fe, Mn, Zn 4. ดินที่มีการเพาะปลูกอย่างต่อเนื่องและมีการใช้เฉพาะปุ๋ยหลักเพียงอย่างเดียว มักเกิดปัญหา - มีการเร่งใช้จุลธาตุจากดินให้หมดไปโดยเร็ว - ทำให้เกิดการปลดปล่อยจุลธาตุออกมาในสารละลายดินมากขึ้นเกิดการ สูญเสียง่าย (Accelerating effect)

ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อความเป็นประโยชน์ของจุลธาตุ 1. pH ดิน - ดินกรด B, Cu, Fe , Mn , Zn ละลายได้ดี - ดินด่าง Mo ละลายได้ดี แต่โลหะตกตะกอน Fe2+ + 2OH- Fe (OH)2 Soluble Insoluble

2. การทำปฏิกิริยากับสารอนินทรีย์อื่น - ทำปฏิกิริยากับ Silicate clay โดยการแลกเปลี่ยนประจุบวกกับ Ca2+ + H+ โดยการตรึงที่ผิวของ Silicate clay เช่น การตรึงของ Co, Fe, Mn, Zn - P จะยับยั้งการดูดใช้ Fe และ Zn ในพืช 3. การรวมตัวกับอินทรียวัตถุหรืออินทรีย์สารอื่น เช่น Amino acids / Humus เกิดเป็นคีเลต (Chelate) ช่วยลด ความเป็นพิษของจุลธาตุ

คีเลต (Chelate) - เป็นภาษากรีก แปลว่า กงเล็บ (Claw) - เป็นสารประกอบอินทรีย์ มีโครงสร้างแบบวงแหวนสลับซับซ้อนมาก - เกิดจากการรวมตัวระหว่าง ธาตุโลหะที่มีประจุบวก กับ อินทรียวัตถุ เรียกว่า Cation Chelate คีเลต (Chelate)

- ในธรรมชาติมีคีเลตเกิดขึ้นมากมายแต่ไม่เสถียร - คีเลตธรรมชาติเกิดจากการรวมตัวระหว่างโลหะกับอินทรีย์ต่อไปนี้ Humic Acids Citric acids Tartarie acids Ascorbic acids Amino acids

สารคีเลตสังเคราะห์ที่ใช้ในการเกษตรปัจจุบัน 1. Cu, Fe, Mn, Zn – EDTA 2. Fe – EDDHA 3. Fe – DTPA 4. Zn – NTA 5. Fe, Zn – HEDIA 6. Fe – APCA EDTA และ HEDTA ใช้ได้ดีในดินกรด – ด่างอ่อน ๆ DTPA และ EDDHA เหมาะกับดินด่างพวก Calcareous APCA และ DTPA ใช้ได้ดีที่สุดกับดินด่าง

พฤติกรรมของจุลธาตุ 1. พฤติกรรมส่งเสริม (Synergism) - P ส่งเสริมการดูดใช้ Mo - P และ Zn ส่งเสริมการดูดใช้ Mn - Mn ส่งเสริมการดูดใช้ Cu - Mn และ Mo ส่งเสริมการย่อย NO3 - การดูดใช้ B-Ca , K-Cu และ K-Fe ขี้นอยู่กับสมดุลย์ของธาตุแต่ละคู่ 1. พฤติกรรมส่งเสริม (Synergism)

- N กีดกันการใช้ Cu - P กีดกันการใช้ Zn , Fe , Cu - Na , K กีดกันการใช้ Mn - ปูน (Ca) จำกัดความเป็นประโยชน์ของ B - Cu และ SO4 กีดกันการใช้ Mo ของพืช - Zn , Mn และ Cu กีดกันการใช้ Fe ของพืช - Fe , Cu และ Zn กีดกันการใช้ Mn 2. พฤติกรรมขัดแย้ง (Antagonism)

จบการสอนบทที่ 7