07/03/59

1

132 351 Soil Fertility and Plant Nutrition

ความอดมสมบรณของดนและโภชนาการพช

อาจารยผสอน

ศ. ดร. ปทมา วตยากร แรมโบ1

การประเมนความอดมสมบรณของดน(Soil Fertility Evaluation)

2

การประเมนความอดมสมบรณของดน(Soil Fertility Evaluation)

การประเมนความอดมสมบรณของดน คอ การประเมนความสามารถท�ดนจะใหธาตอาหารแกพช สวนหน�งเปนการประเมนระดบธาตอาหารพชในดนโดยตรง และอกสวนหน�งเปนการประเมนสถานภาพหรอคณสมบตท�สงผลหรอเก�ยวของกบความอดมสมบรณของดน

3

วตถประสงคของการประเมนธาตอาหารพชในดน

1. เพ�อหาสถานะธาตอาหารท�เปนประโยชนในดนอยางเท�ยงตรง

2. สามารถช �ใหเกษตรกรเหนอยางชดเจนถงการขาดแคลนหรอการมมากเกนพอของธาตอาหาร ท�เกดข �นในพชตาง ๆ ท�สนใจ

3. ประเมนระดบของธาตท�อาจจะเปนพษตอพชได เชน Fe และ Al เปนตน

4. เปนพ �นฐานในการแนะนาป ย

5. สามารถประเมนคาทางเศรษฐกจ (รายจาย) ท�เกดจากการใชป ยในปรมาณท�แนะนา

4

วธการประเมนความอดมสมบรณของดน

ในการประเมนความอดมสมบรณของดน เราตองทราบวามปจจยทางดานธาตอาหารใดท�มผลตอผลผลตของพช ซ�งปจจยท�สาคญท�จะใหปรมาณธาตอาหารท�เพยงพอสาหรบพชหน�งๆ ข �นอยกบปจจยหลายประการ เชน คณภาพของดน พนธพช การจดการ และส�งแวดลอม (เชน สภาพภมอากาศ)

อตราหรอปรมาณของธาตอาหารท�เราตองปรบเปล�ยนน �น ข �นอยกบปจจยพ �นฐาน 2 ประการคอ ความตองการธาตอาหารของพช และศกยภาพของดนในการใหธาตอาหารพช

5

• ลกษณะการขาดธาตอาหารของพช (visual analysis for nutrient deficiency symptoms)

• การวเคราะหเน �อเย�อพช (plant tissue analysis)

• การวเคราะหดน (soil analysis)

• การทดสอบทางชวภาพ (biological test) เชน การทาการทดลองในกระถาง และในไรนา เปนตน

เทคนคและวธการวนจฉยเพ�อใหทราบขอมลท �งสองประการดงกลาว มหลายวธท�ใชกนอยางแพรหลาย ไดแก

วธการประเมนความอดมสมบรณของดน (ตอ)

6

07/03/59

2

ลกษณะการขาดธาตอาหารของพช (visual analysis for nutrient-deficiency symptoms)

พชเปนองคประกอบหน�งของระบบนเวศ การท�ตนพชสามารถเจรญเตบโตไดในระบบนเวศ เน�องจากองคประกอบตางๆ ของระบบนเวศ (ท �งองคประกอบทางชวภาพและกายภาพ) เอ �อตอการเจรญเตบโต หากองคประกอบของระบบนเวศไมเหมาะสมท �งดานธาตอาหารและองคประกอบทางกายภาพแวดลอมอ�นๆ พชกจะแสดงอาการใหเราเหน เชน มการเจรญเตบโตผดปกต และ/หรอ มสผดปกต เปนตน

อาการผดปกตท� พชแสดงออกและเราสามารถมองเหนได เรยกวา อาการขาดธาตอาหารท�สงเกตเหนได (visual deficiency symptoms)

7

ลกษณะการขาดธาตอาหารของพช (ตอ)

8

ลกษณะการขาดธาตอาหารของพช (ตอ)ลกษณะการขาดธาตอาหารท�พบในพชโดยท�วๆ ไป คอ ใบเปนสเหลอง

(yellowing หรอ chlorosis) และในบางกรณตามมาดวยการเห�ยวของใบ (necrosis) ในสวนท�เคยเปน chlorosis

อาการแบบน �เปนอาการขาดธาตอาหารหลายชนด แตบรเวณท�แสดงอาการและความมากนอยแตกตางกนไปในแตละธาตท�ขาด ข �นอยกบวาธาตน �นเคล�อนท�ได (mobile) เพยงใดในพช ถาธาตอาหารเคล�อนท�ได chlorosis จะเกดท�ใบแก (ใบลาง) ถาธาตอาหารเคล�อนท�ไมได (immobile) อาการจะเกดท�ใบออน (ใบบน)

การขาดธาตอาหารบางตวทาใหเกดการสรางรงควตถ anthocyanin ในใบหรอลาตน หรอท �งสองแหง ทาใหเกดอาการสมวง หรอเขยวเขมของใบ/ลาตน น �นๆ

อาการ chlorosis บางกรณเกดระหวางเสนใบพช (vein) จงเรยกวา interveinal chlorosis

9

necrosischlorosis

interveinal chlorosis

- P

เกดอาการใบสมวง10

ลกษณะการขาดธาตจาเพาะของแตละธาต

ธาตอาหาร อาการ

N เปนธาตท�เคล�อนท�ได การขาดธาต N ทาใหมการโยกยาย N จากใบแกไปสใบออน ทาใหใบแกเปนสเหลอง ในพชใบเล �ยงเด�ยว เชน ขาวโพด อาการใบเหลองจะเกดท�กลางใบมากกวาท�ขอบใบ

P การขาดธาต P ทาใหเกดการสรางรงควตถแอนโธไซยานน (anthocyanin) ทาใหเกดสมวง ในขาวโพดสมวงจะเกดบรเวณขอบใบ และลาตนสวนลาง พชบางชนดจะมสเขยวเขมจนเกอบเปนสน �าเงน

K ลกษณะท�วไป คอ ปลายใบและขอบใบเห�ยว (necrosis) เกดท�ใบท�พฒนามาเตมท�แลว (recently matured leaves) ตอนแรกปลายและขอบใบจะเหลอง (chlorosis) และกลายเปนสน �าตาล แลวจงเห�ยว ในท�สดแหงตายไป ทาใหปรากฏเปนขอบเวาแหวง การท�สวนปลายและขอบใบเหลองกอนทาใหตางจากการขาด N ซ�งสวนกลางใบเหลองกอน

Fe อาการขาดจะเกดท�ใบออนท�สดในพช เพราะ Fe ไมเคล�อนท�ในพช อาการเร�มตนดวยการเกดสเหลองบรเวณระหวางเสนใบ (interveinal chlorosis) แตถารนแรงท �งใบจะเปนสเหลอง ถงเหลองซดเกอบขาว 11

ลกษณะการขาดธาตอาหารของพช (ตอ)

- Mn

-S

- P - K - N

12

07/03/59

3

ลกษณะการขาดธาตอาหารของพช (ตอ)

13

ลกษณะการขาดธาตอาหารของพช (ตอ)

14

ลกษณะการขาดธาตอาหารของพช (ตอ)

15

ลกษณะการขาดธาตอาหารของพช (ตอ)

- Fe

- Cu

16

การวเคราะหดน (Soil analysis)

การวเคราะหดน ในความหมายท�จากด หมายถง การวเคราะหดนทางเคมอยางรวดเรวเพ�อใหไดผลท�ประเมนสถานะธาตอาหารในรปท�เปนประโยชนตอพช (plant available nutrient) และความเปนพษของธาตบางชนดในดน

ข �นตอนและวธการวเคราะหดน

1. การเกบตวอยางดน

2. การเตรยมตวอยางดน

3. การวเคราะห

4. การแปลความหมาย 17

การเกบตวอยางแบบสมอยางงาย

การเกบแบบน �ตวอยางแตละหนวยจะถกสมมาจากประชากร โดยแตละหนวยมโอกาสจะถกเลอกเทากน ดงน �นหนวยตวอยางท�เกบจะใหคาเฉล�ยของประชากรในพ �นท� วธหน�งท�ใชได เชน ระบบจดรวม (coordinate system)

การเกบตวอยางดนในพ �นท�ท�มความสม�าเสมอ

18

07/03/59

4

การเกบตวอยางดนในพ �นท�ท�ไมสม�าเสมอ การเกบตวอยางแบบเปนกลมหรอช�นภม (stratified random

sampling)

การเกบตวอยางแบบน � หนวยตวอยางท�ไดมาจากการแบงกลมประชากรท�จะเลอกตวอยางออกเปนกลมหรอประชากรยอย (subpopulation) โดยแตละกลมประกอบดวยหนวยท�มความคลายคลงกนมากท�สด แลวจงใชวธสมอยางงายจาก แตละประชากรยอย

ตวอยางเชน

เกบตวอยางในแปลงท�มความลาดเท แยกตามระดบความลาดเท แลวใชวธสมแบบงายตามแปลงยอยท�ระดบความลาดเทตางๆ

19

การเกบตวอยางดนในพ �นท�ท�ไมสม�าเสมอ (ตอ)

ความลาดเอยงระดบสง (block I)

ระดบกลาง (block II)

ระดบต�า (block III)

การเกบตวอยางดนตามระดบความลาดเทของพ �นท� (สง กลาง และต�า)20

ผสมใหเขากน การทาใหแหง

การรอนตวอยางการบดตวอยาง

การเตรยมตวอยางดน

21

การวเคราะหตวอยางดนการวเคราะหดนหรอการตรวจสอบดน มกจะหมายถง การสกดตวอยาง

ดนทางเคม เพ�อประเมนความเปนประโยชนของธาตอาหารในดน โดยมหลกวาจะใชน �ายาสกดใดกตามสาหรบธาตหน�งๆ หรอหลายธาต โดยเช�อวาจะชวยทาใหธาตอาหารในดนออกมากบสารละลายท�ใชสกดน �นไดใกลเคยงท�สดกบธาตอาหารสวนท�เปนประโยชนตอพชจรงในดน

ดงน �น หากใชน �ายาสกดท�เหมาะสม ปรมาณธาตอาหารท�สกดไดจะมความสมพนธกนกบปรมาณธาตอาหารท�เปนประโยชนตอพชจรง (plant available nutrients)

Readily available

Slowly available

Nutrients in soil mineral

Soil solution

เรว ชา ชามาก

ตรวจวดโดยการวเคราะหดน ตรวจวดไดยาก ตรวจวดไดยากมาก

การวเคราะหธาตอาหารในดนแตละสวนมความยากงายตางกน ดงแสดงในแผนภาพ

22

การวเคราะหตวอยางดน (ตอ)

Readily available

Slowly available

Nutrients in soil mineral

Soil solution

เรว ชา ชามาก

ใชน �ายาสกดท�ทาปฏกรยาไมรนแรง ใชน �ายาและวธสกดท�มปฏกรยารนแรง

ตรวจวดไดยากมาก

การวเคราะหธาตอาหารในดนแตละสวนท�จะเปนประโยชนตอพชไดยากงายหรอเรวชาตางกน ดงแสดงในแผนภาพ

ตองเลอกน �ายาและวธการสกดท�เหมาะสม

23

การวเคราะหไนโตรเจนอนนทรยจะเปนรปใด ข�นอยกบสารเคมท�ใชสกด หากเราตองการแอมโมเนยมและไนเตรตในสารละลายดนและรปท�แลกเปล�ยนได เราใชสารสกดท�เปนเกลอ เชน 1 N หรอ 2 N KCl ถาตองการแอมโมเนยมท�แลกเปล�ยนไมได เราใชสารสกด เชน 5 N HF – 1 N HCl

หนาตดดนตามแนวด�งแสดงระบบคอลลอยดดนท�สมพนธกบรปตาง ๆ ของธาตอาหารในดน และการดดใชธาตอาหารโดยรากพช (ปทมา, 2547)

สารละลายดน

< 1 µm

คอลลอยดดน

NH4+

NH4+

NH4+

NO3-

NO3-

NH4+NO3

-

1 N หรอ 2 N KCl

5 N HF - 1 N HCl

07/03/59

5

ชดตรวจสอบดนอยางงายและรวดเรว (Soil test kits)

N P K & pH

pH

อนทรยวตถ

การวเคราะหพช (Plant analysis)การวเคราะหพช เปนการประเมนธาตอาหารในเน �อเย�อพช จงเปนธาต

อาหารท�พชดดเขาไปจรง หลกการท�นาการวเคราะหพชมาใช คอ ธาตอาหารในพชและความเปนประโยชนของธาตอาหารในดนมความสมพนธกน

หลกของวธการประเมน คอ การประเมนความเขมขนของธาตอาหารในเน �อเย�อพช แลวนาคาวเคราะหพชน �นๆ มาเปรยบเทยบกบคามาตรฐานของพชน �นๆ ท�ระบความเพยงพอ/ขาดแคลน

การวเคราะหตวอยางพชน �นอาจจะใชวธการอยางงายและทาไดในภาคสนามโดยใชชดตรวจสอบพชอยางงาย (plant test kits)

การเกบตวอยางมาวเคราะหในหองปฏบตการปจจยท� ตองคานงคอ สวนของพชท�นามาวเคราะห เชน พชท �งตน

(whole plant) หรอสวนใดสวนหน�งของพช ยกตวอยางเชน เน �อเย�อพชสด (plant tissue) และกานใบ (petioles) เปนตน 26

ชดตรวจสอบพชอยางงาย (Plant test kits)

agnitrogen.com/nitratekits/nitra...its.html

27

Plant nitrate test kit: Test crops for optimum N levels throughout growth for maximum yield. Use pliers or a garlic press to squeeze out sample liquid from your plant samples. Make optimal fertilization decisions! Test range is 0 - 1000 ppm nitrate-N, or 0 - 5000 ppm nitrate.

Chlorophyll meter

Sufficiency nutrient ranges สาหรบพชชนดตางๆ

ขาวโพด

Nutrient conc. ท �งตน (whole plant)

25-45 วน*

ใบท�สาม (third leaf)

45-80 วน**

ใบท�ฝก (earleaf)

green silks***

ใบท�ฝก (earleaf)

brown silks***

N, % 4.0-5.0 3.5-4.5 3.0-4.0 2.8-3.5

P, % 0.40-0.60 0.35-0.50 0.30-0.45 0.25-0.40

K, % 3.0-5.0 2.0-3.5 2.0-3.0 1.8-2.5

Ca, % 0.51-1.60 0.20-0.80 0.20-1.0 0.20-1.2

Mg, % 0.30-0.60 0.20-0.60 0.20-0.80 0.20-0.80

S, % 0.18-0.40 0.18-0.40 0.18-0.40 0.18-0.35

B, ppm 6-25 6-25 5.-25 5-25

Cu, ppm 6-20 6-20 5-20 5-20

Fe, ppm 40-500 25-250 30-250 30-250

Mn, ppm 40-160 20-150 20-150 20-150

Zn, ppm 25-60 20-60 20-70 20-70 29

Sufficiency nutrient ranges สาหรบพชชนดตางๆ (ตอ)

Nutrient conc. ถ�วเหลอง (soybean) ธญพช (small grain)

sufficiency ranges* sufficiency ranges

N, % 4.3-5.5 2.0-3.0

P, % 0.3-0.5 0.20-0.50

K, % 1.7-2.5 1.5-3.0

Ca, % 0.4-2.0 0.20-0.50

Mg, % 0.3-1.0 0.15-0.40

S, % 0.4-0.8 25-100

B, ppm 21-55 -

Cu, ppm 10-30 5-25

Fe, ppm 51-350 40-250

Mn, ppm 21-100 25-100

Zn, ppm 21-50 15-70

Mo, ppm 1.0-5.0 -30

07/03/59

6

การทดลองทางชวภาพ

การปลกพชในดนเปนวธการหน�งท�จะตรวจสอบไดวา ศกยภาพดานธาตอาหารของดนน �นๆ มมากนอยเพยงไร ซ�งอาจทาในเรอนทดลอง (greenhouse)หรอ ทาในแปลงปลก (field) กได

1. การทดสอบในเรอนทดลอง (greenhouse test) การทดสอบอยางงายเพ�อท�จะตรวจสอบระดบความเปนประโยชนของธาตอาหาร เรามกจะปลกพชในกระถางโดยใชปรมาณดนไมมากนก แลวทาการปลกพชในกระถางโดยแปรผนอตราธาตอาหารหน�งๆ ท�ตองการทราบวามผลกระทบตอพชท�ปลกหรอไม อยางไร

การตอบสนองของพชตอธาตอาหารสามารถตรวจสอบไดโดยการสงเกตลกษณะของพช การวดการเจรญเตบโต (การวดน �าหนก, ความสง) ผลผลตพชท �งหมดและปรมาณธาตอาหารในพช 31

การทดสอบในเรอนทดลอง (greenhouse test)

32

การทดลองทางชวภาพ (ตอ)

2. การทดสอบในไรนา (field test) เปนการทดลองในสภาพแวดลอมตามธรรมชาตจรง ไมวาจะเปนดน หรอสภาพภมอากาศ โดยการทดสอบในไรนามกจะทาข �นเพ�อนาผลการทดลองไปประมวลและพฒนาการใหคาแนะนาดานธาตอาหารพชหรอการใสป ย ซ�งโดยมากแลวจะเปนการทดลองโดยนกวชาการ เม�อนกวชาการไดเลอกตารบการทดลอง (treatments) แลวกจะทาการสมปลกในแปลงทดลองหน�ง โดยท�แตละตารบการทดลองกจะมการปลกซ �า (> 3 ซ �า) เพ�อจะใหผลการทดลองถกตองมากข �นและเพ�อใหครอบคลมความแปรผนของดนในพ �นท�ท�ทาการทดลองดวย

33

การทดสอบในไรนา (field test)

34

เอกสารอางองและอานเพ�มเตม

ปทมา วตยากร. 2547. ความอดมสมบรณของดนข �นสง. ภาควชาทรพยากรท�ดนและส�งแวดลอม คณะเกษตรศาสตร มหาวทยาลยขอนแกน. 423 หนา.

อรวรรณ ฉตรสรง. 2551. ความอดมสมบรณของดน. ภาควชาปฐพศาสตรและอนรกษศาสตร คณะเกษตรศาสตร มหาวทยาลยเชยงใหม. 253 หนา.

35