122351/132351 Soil Fertility and Plant Nutrition ความอุดมสมบูรณ์ของดินและโภชนาการพืช คณะเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น(Faculty of Agriculture, Khon Kaen University) อาจารย์ผู้สอน ศ. ดร. ปัทมา วิตยากร แรมโบ

วงจรและพฤติกรรมธาตุอาหารในดิน

การจัดแบ่งกลุ่มธาตุอาหารที่จำเป็นสำหรับพืช ปริมาณธาตุอาหารแต่ละตัวที่พบในเนื้อเยื่อพืชนั้นแตกต่างกันมาก ดังนั้นจึงมีการจัดแบ่งกลุ่มของธาตุอาหารโดยถือเกณฑ์ของปริมาณธาตุอาหารที่พบในพืช ซึ่งสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 กลุ่มใหญ่ ได้แก่ Macronutrients (มหธาตุ) ได้แก่ C, H, O, N, P, K, Ca, Mg และ S เป็นกลุ่มธาตุที่พืชต้องการในปริมาณมาก ปริมาณในพืชแก่ >500 มก./กก. (สุรศักดิ์ 2543) macronutrients แบ่งได้เป็น 3 กลุ่มย่อย คือ (1.1) Structural elements ได้แก่ C, H และ O เป็นองค์ประกอบหลักของโครงสร้างพืชและเป็นธาตุเพียง 3 ตัวเท่านั้นในบรรดา essential elements ที่จัดว่าเป็น non-mineral elements

การจัดแบ่งกลุ่มธาตุอาหารที่จำเป็นสำหรับพืช (ต่อ) (1.2) Primary elements (ธาตุอาหารหลัก) ได้แก่ N, P และ K เป็นกลุ่มธาตุที่พืชต้องการในปริมาณมากสูงสุดเป็นอันดับแรก (นอกจาก P) เมื่อเทียบกับธาตุอื่นๆ ที่เป็น mineral elements นอกจากนี้ยังเป็นธาตุอาหารที่พืชขาดแคลนเสมอ (1.3) Secondary elements (ธาตุอาหารรอง) ได้แก่ Ca, Mg และ S ธาตุทั้งสามตัวในกลุ่มนี้เป็นธาตุที่พืชต้องการและดูดใช้ในปริมาณสูงสุดเป็นอันดับรองลงมาจากธาตุในกลุ่ม primary elements และมีการขาดแคลนรองลงมา 2. Micronutrients (จุลธาตุ) เป็นกลุ่มธาตุที่พืชต้องการเป็นปริมาณน้อยเมื่อเทียบกับ macronutrients มีในพืช ≤ 100 มก./ กก. (สุรศักดิ์ 2543) ได้แก่ Fe, Cu, Mn, Zn, B, Mo, Cl และ Ni

การแบ่งกลุ่มของธาตุอาหารตามสัดส่วนของธาตุอาหารที่มีในเนื้อเยื่อพืช (Element) กลุ่มธาตุอาหารพืช (Nutrients group) แหล่งหลักของธาตุ (Main source of elements) ความเข้มข้นรูปเป็นประโยชน์ในดิน(ug/g)*/ สารละลายดิน(ug/ml) ความเข้มข้นในเนื้อเยื่อพืช (% นน. แห้ง) รูปที่พืชดูดไปใช้ C (Carbon) Structural 45.0 CO2 O (Oxygen) Elements น้ำและอากาศ O2, H2O H (Hydrogen) (Air and Water) 6.0 H2O, H+, HCO3- N (Nitrogen) ดิน (Soil) 2-30/ 6-1240 1.5 NH4+, NO3-, N2 K (Potassium) Primary และ N, S 60-500/ 4-40 1.0 K+ Ca (Calcium) (N,P,K) จากอากาศ <100- >500/ 4-200 0.5 Ca2+ Mg (Magnesium) and สำหรับการตรึง <100- >500 / 2-120 0.2 Mg2+ P (Phosphorus) ไนโตรเจน <10- 800/ 0.1-2 HPO42-, H2PO4- S (Sulfur) Secondary (Ca, Mg, S) (N2 from air for Nitrogen fixation Activity) 10 - >500 / 10-1000 0.1 SO42-, SO2 Macronutrient (ธาตุอาหารปริมาณมาก) ตัวเลขแรกที่มีค่าต่ำ เป็นระดับวิกฤต ที่มา: ปัทมา (2547), อรวรรณ (2551)

การแบ่งกลุ่มธาตุอาหารตามสัดส่วนของธาตุอาหารที่มีในเนื้อเยื่อพืช (ต่อ) ธาตุ (Element) กลุ่มธาตุอาหารพืช (Nutrients group) แหล่งหลักของธาตุ (Main source of elements) ความเข้มข้นในดิน ที่ระดับวิกฤต (µg/g) ความเข้มข้นที่พบในเนื้อเยื่อพืช (% ของน้ำหนักแห้ง) รูปที่พืชดูดไปใช้ Cl (Chlorine) 0.01 Cl- Fe (iron) Tertiary 4.5-5.5 Fe2+, Fe3+ B (Boron) Element ดิน 0.002 BO33-,H3BO3 Mn(Manganese) (Soil) 0.005 Mn2+ Zn (Zinc) 0.3-1.4 0.0002 Zn2+ Cu (Copper) 0.1-0.6 0.0006 Cu2+ Mo(Molybdenum) >0.2 0.00001 MoO42- Ni (Nickel) 0.000001 Ni2+ Micronutrient (ธาตุอาหารปริมาณน้อย) ที่มา: อรวรรณ (2551), ปัทมา (2547)

วงจรธาตุอาหารในระบบดิน-พืช (Nutrient cycles in soil-plant systems) วงจรของธาตุอาหารตัวใด ๆ หมายถึง ชุดของกระบวนการ ที่ประกอบด้วยกระบวนการที่นำธาตุอาหารเข้าสู่ระบบดิน-พืช (inputs) กระบวนการที่นำธาตุอาหารออกจากระบบดิน-พืช (outputs) และกระบวนการที่หมุนเวียนเปลี่ยนรูปธาตุอาหารในระบบดิน-พืช

CO2 O2 SOM CH4 Aerial Groundwater Water Plant Soil Rock Air NO2 NO3- Photosynthesis SOM CH4 NO2 NO3- NH4+ H2PO4- K+ Aerial Groundwater Water Plant mineralization Soil macro- and micro-organism nitrification leaching Denitrification N2, NOx Rock plant uptake Air

วงจรคาร์บอน (carbon cycle) ก) ในระบบนิเวศบนบก (terrestrial ecosystem) ข) ในระบบนิเวศมหาสมุทร (marine ecosystem)

Nitrogen cycle sci.waikato.ac.nz/farm/content/n...ing.html

พฤติกรรมของธาตุอาหารในระบบคอลลอยด์ดิน (nutrient behavior in soil colloidal system) ระบบคอลลอยด์ดินที่สัมพันธ์กับรูปต่าง ๆ ของธาตุอาหารในดิน และการดูดใช้ธาตุอาหารโดยรากพืช (ปัทมา, 2547)

พฤติกรรมธาตุอาหารในระบบคอลลอยด์ดิน (Nutrient behavior in soil colloidal system) หมายถึง รูปทางเคมีของธาตุอาหาร ตำแหน่งในระบบคอลลอยด์ดินที่ธาตุอาหารอยู่ กลไกการเปลี่ยนตำแหน่งของธาตุอาหารในระบบคอลลอยด์ดิน และกลไกที่นำธาตุอาหารมาอยู่ในตำแหน่งที่รากพืชจะดูดใช้ธาตุอาหารนั้น ๆ ได้

รูปของ N ในดินแบ่งเป็น 2 รูปหลัก คือ รูปอินทรีย์และอนินทรีย์ ระบบคอลลอยด์ดินที่สัมพันธ์กับรูปต่างๆ ของไนโตรเจน หน้าตัดดินตามแนวดิ่งแสดงระบบคอลลอยด์ดินที่สัมพันธ์กับรูปต่าง ๆ ของธาตุอาหารในดิน และการดูดใช้ธาตุอาหารโดยรากพืช (ปัทมา, 2547) สารละลายดิน 1 µm คอลลอยด์ดิน - NH4+ NH4+ NO3- + NO3- N in Organic matter รูปของ N ในดินแบ่งเป็น 2 รูปหลัก คือ รูปอินทรีย์และอนินทรีย์