Upload
others
View
0
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
132 351 Soil Fertility and Plant Nutritionความอดมสมบรณของดนและโภชนาการพช
อาจารยผสอน
รศ. ดร. ปทมา วตยากร แรมโบ
วงจรและพฤตกรรมธาตอาหารในดน
ธาตอาหารทจาเปนสาหรบพช (Essential plant elements)
ธาต (elements) คอ สสารทประกอบดวยอะตอมเพยงชนด
เดยว และไมสามารถสลายตวใหสารอนๆ ทมคณสมบตทแตกตาง
จากเดมไดอก ในปจจบนธาตทมอยเดมตามธรรมชาตและถกคนพบ
แลวมประมาณ 92 ธาต ในจานวนนมมากกวา 60 ธาตทพบใน
เนอเยอของพช
ถงแมวามธาตทงหมดมากกวา 60 ธาตทสามารถวเคราะหพบ
ในพช แตจนถงปจจบนนมเพยงไมกธาตเทานนทไดรบการยอมรบวา
เปนธาตอาหารทจาเปน (essential elements) ตอการเจรญเตบโต
และการสบพนธของพช
ธาตอาหารทจาเปนสาหรบพช (ตอ)
บรรทดฐานทใชเปนหลกในการกาหนดวาธาตใดเปน essential
element สาหรบพชหรอไมนน เสนอโดย Arnon and Stout ตงแตป
ค.ศ. 1939 ดงน
1. การขาดธาตจาเปนนนทาใหพชไมสามารถดาเนนกจกรรมใหครบ
วฏจกรของชวต
2. การขาดนนเฉพาะเจาะจงกบธาตทสงสยหรอเปนปญหาเทานน
กลาวคอ ไมมธาตอนใดสามารถแทนทไดนนเอง
3. ธาตนนเกยวพนโดยตรงกบโภชนาการของพช เชน เปนองคประกอบ
ของสาร metabolite ทจาเปนในกระบวนการตางๆ ในตนพช หรอ พช
ตองการธาตนนในปฏกรยาของระบบเอนไซม
การจดแบงกลมธาตอาหารทจาเปนสาหรบพช
ปรมาณธาตอาหารแตละตวทพบในเนอเยอพชนนแตกตางกน
มาก ดงนนจงมการจดแบงกลมของธาตอาหารโดยถอเกณฑของปรมาณ
ธาตอาหารทพบในพช ซงสามารถแบงออกไดเปน 2 กลมใหญ ไดแก
1. Macronutrients (มหธาต) ไดแก C, H, O, N, P, K, Ca, Mg และ S
เปนกลมธาตทพชตองการในปรมาณมาก กลม macronutrients แบง
ไดเปน 3 กลมยอย คอ
(1.1) Structural elements ไดแก C, H และ O เปนองคประกอบ
หลกของโครงสรางพชและเปนธาตเพยง 3 ตวเทานนในบรรดา
essential elements ทจดวาเปน non-mineral elements
การจดแบงกลมธาตอาหารทจาเปนสาหรบพช (ตอ)
(1.2) Primary elements ไดแก N, P และ K เปนกลมธาตทพช
ตองการในปรมาณมากสงสดเปนอนดบแรกเมอเทยบกบธาตอนๆ ทเปน
mineral elements
(1.3) Secondary elements ไดแก Ca, Mg และ S ธาตทงสามตวใน
กลมนเปนธาตทพชตองการและดดใชในปรมาณสงสดเปนอนดบรองลงมา
จากธาตในกลม primary elements
2. Micronutrients (จลธาต) เปนกลมธาตทพชตองการเปนปรมาณนอย
เมอเทยบกบ macronutrients ไดแก Fe, Cu, Mn, B, Mo, Cl และ Ni
Mg2+0.2สาหรบการตรงandMg (Magnesium)
Ca2+0.5จากอากาศ(N,P,K)Ca (Calcium)
K+1.0และ N, SPrimaryK (potassium)
HPO42-, H2PO4
-0.2ไนโตรเจนP (Phosphorus)
Secondary
(Ca, Mg, S)
Elements
Elements
Structural
ธาต
(Element)
กลมธาตอาหารพช
(Nutrients group)
แหลงหลกของธาต
(Main source of
elements)
ความเขมขนท
พบในเนอเยอ
พช (% ของ
นาหนกแหง)
รปทพชดดไปใช
C (Carbon) 45.0 CO2
O (Oxygen) นาและอากาศ 45.0 O2, H2O
H (Hydrogen) (Air and Water) 6.0 H2O, H+, HCO3-
N (Nitrogen) ดน (Soil) 1.5 NH4+, NO3
-, N2
S (Sulfur) (N2 from air for
Nitrogen fixation
Activity)
0.1 SO42-, SO2
Mac
ronu
trien
t
(ธาต
อาหารปรม
าณมาก
)
การแบงกลมของธาตอาหารตามสดสวนของธาตอาหารทมในเนอเยอพช
ทมา: อรวรรณ (2551)
Mn2+0.005(Soil)Mn (Manganese)
BO33-,H3BO30.002ดนElementsB (Boron)
Fe2+, Fe3+0.01TertiaryFe (iron)
Cl-0.01Cl (Chlorine)
Cu2+0.0006Cu (Copper)
Zn2+0.0002Zn (Zinc)
MoO42-0.00001Mo (Molybdenum)
Ni2+0.000001Ni (Nickel)
ธาต
(Element)
กลมธาตอาหารพช
(Nutrients group)
แหลงหลกของธาต
(Main source of
elements)
ความเขมขนท
พบในเนอเยอ
พช (% ของ
นาหนกแหง)
รปทพชดดไปใช
Mic
ronu
trien
t
(ธาต
อาหารปรม
าณนอย
)
ทมา: อรวรรณ (2551)
การแบงกลมธาตอาหารตามสดสวนของธาตอาหารทมในเนอเยอพช (ตอ)
Nitrogen
ไนโตรเจน
ไนโตรเจน จาเปนสาหรบพชเพราะเปนสวนประกอบของโปรตนและกรดนวคลอกทกชนด ดงนนจงเปนสวนประกอบสาคญของ โปรโตปลาสซม
ไนโตรเจน (N) เปนธาตอาหารทสาคญสาหรบพชมาก เพราะเปนธาตอาหารทพชตองการในปรมาณมาก ถาพชขาดไนโตรเจนจะเกดลกษณะใบสเหลองโดยเกดทใบแกกอน การเจรญเตบโตหยดชะงก
ไนโตรเจนกบการเจรญเตบโตของพช (Nitrogen and plant growth)
ความเขมขนของธาต N ในพชจะมมากทสดเมอเปรยบเทยบกบ
ธาตในกลมของ mineral elements โดยทวไปแลวพชจะมปรมาณ
ไนโตรเจนประมาณ 1-5% โดยนาหนก ไนโตรเจนมความสาคญตอพช
อยางยงเพราะมนเปนสวนประกอบพนฐานของรงควตถในใบสเขยวของ
พช คอ คลอโรฟลล (Chlorophyll) ซงชวยในการสงเคราะหแสง
พชตองการไนโตรเจนในการสรางสารประกอบหลายชนด เชน
กรดนวคลอก (Nucleic acids), กรดอะมโน (amino acids), โปรตน
(Proteins), และนาตาล (sugars) อกกลมหนงของสารประกอบ
ไนโตรเจนกคอ เอนไซม (enzyme) ซงเปนตวเรงกระบวนการทาง
ชววทยา (Biological process) ในพช
องคประกอบของคลอโรฟลล (Chlorophyll)
N เปนสวนหนงของ
องคประกอบของ Chlorophyll
drvsrs.com/innovation.htm
Amino acid structure
mwsu-bio101.ning.com/xn/detail/2…ent:9915
Protein structure
Peptide bond
ไนโตรเจนกบการเจรญเตบโตของพช (ตอ)
พชทกาลงเจรญเตบโตตองการสารประกอบไนโตรเจนปรมาณมากใน
เซลลพชแตละเซลลสาหรบการแบงเซลล (cell division) เพอสรางเซลลใหม การ
สงเคราะหแสงของพชสามารถผลตคารโบไฮเดรตจากกาซคารบอนไดออกไซดและ
นา แตถาหากไมมไนโตรเจนแลว กไมสามารถดาเนนกระบวนการตอไปเพอการ
ผลตโปรตน กรดนวคลอค เอนไซมและสารจาเปนอนๆ ตอพชได
ดงนนในกรณทขาดไนโตรเจนรนแรงจะสงผลใหพชหยดกระบวนการ
เจรญเตบโตและการสบพนธ ความเขมขนสงของไนโตรเจนจงพบในเนอเยอทใหม
และออนนม เชน สวนปลายตนพช, ตาตนไมหรอดอกตมหรอหนอ (bud) และใบ
ออน เปนตน
การสงเคราะหแสง = 6CO2 + 6H2O + แสงอาทตย C6H12O6+ 6O2
ระบบคอลลอยดดนทสมพนธกบรปตางๆ ของไนโตรเจน
หนาตดดนตามแนวดงแสดงระบบคอลลอยดดนทสมพนธกบรปตาง ๆ ของธาตอาหาร
ในดน และการดดใชธาตอาหารโดยรากพช (ปทมา, 2547)
สารละลายดน
1 μm
คอลลอยดดน
- NH4+
NH4+
NH4+
NO3-
NO3-
+ NO3-
+ NO3-
- NH4+
N in Organic matter
NO3-
รปของ N ในดนแบงเปน 2 รปหลก คอ รปอนทรยและอนนทรย
sci.waikato.ac.nz/farm/content/n...ing.html
Nitrogen cycle
วฏจกรไนโตรเจน (ตอ)
ไนโตรเจนเปนธาตทมมากทสดในธรรมชาต แตไนโตรเจนมกจะเปน
ธาตทจากดการเจรญเตบโตของพช เนองจากอยในรปของกาซ N2 สวนในดน
มปรมาณของ N นอยมากเมอเทยบกบสวนอนๆ ซงในปรมาณนอยนกม
สดสวนทนอยมากทเปนประโยชนตอพชโดยตรง โดยทประมาณ 90% ของ
สารประกอบไนโตรเจนอยในสวนประกอบของอนทรยวตถหรออกนยหนงกคอ
อยในรปของอนทรยไนโตรเจน (organic nitrogen)
N อนทรยจะเปนประโยชนตอพชเมอถกเปลยนมาอยในรปของ
อนนทรยไนโตรเจน (inorganic nitrogen) คอ NO3- หรอ NH4
+ อยางไรกตาม
พชสวนใหญไดรบหรอมแนวโนมทจะดดใชไนโตรเจนในรปของ NO3- มากกวา
NH4+
Model structure of humic acid (Stevenson, 1982)
N in organic matter
รปของ NH4+ พชจะดดใชนอยกวาเพราะวาความเขมขนสงของ
NH4+ ในพชจะเปนพษตอพชได พชสามารถใชไนโตรเจนในรปของ NO3
-
และ/หรอ NH4+ แตสารประกอบทงสองดงกลาวมปรมาณจากดในดน
และมกจะสญเสยไดงายโดยกระบวนการตางๆ เชน การชะลาง
(leaching) และกระบวนการอนๆ เชน biological reduction of NO3-
(denitrification) ในขณะทพชตองการไนโตรเจนในปรมาณมากสาหรบ
การเจรญเตบโต ดงนนเราจงมกกลาวกนวา ไนโตรเจนเปนธาตทมกจะ
จากดการเจรญเตบโตของพช
วฏจกรไนโตรเจน (ตอ)
ไนโตรเจนเปนธาตท มการหมนเวยนตลอดเวลาระหวาง
บรรยากาศ (atmosphere) ดน (soil) และสงมชวต (living organisms)
การเปลยนรปและคาวาเลนซ (valence) ของไนโตรเจนทาใหเกดวฏจกร
ไนโตรเจน (nitrogen cycle) ซงคอการเปลยนรปจากกาซ N2 ไปเปน
สารประกอบไนโตรเจนในรปตางๆ และจากสารประกอบตางๆ เหลาน
กลบไปเปนกาซ N2 ดงเดมนนเอง
ยกตวอยางเชน กาซไนโตรเจน N2 (ประจเปน 0) เปลยนรปโดย
ปรากฏการณฟาแลบ (lighting) เปน oxide ของไนโตรเจนในรปตางๆ
และสดทายเปน NO3- (ประจ+5) นอกจากน N2 ยงสามารถเปลยนรป
เปน NH3 (ประจ -3) ไดจากกจกรรมของจลนทรย เปนตน
วฏจกรไนโตรเจน (ตอ)
การตรงไนโตรเจน (Nitrogen fixation)
ถงแมวาแหลงเกบกก N ในบรรยากาศจะมมากถง 78% ของ
บรรยากาศ แตพชชนสงไมสามารถเปลยนกาซไนโตรเจนใหมาเปน
โปรตนไดโดยตรง และกอนทพชหรอสตวจะสามารถใชประโยชนจากกาซ
ไนโตรเจนในบรรยากาศได กาซไนโตรเจนตองผานกระบวนการ “ตรง”
ซงกคอการเปลยนกาซไนโตรเจน ใหเปนรปไนโตรเจนทพชใชประโยชนได
เรยกกระบวนการนวา “การตรงไนโตรเจน” (nitrogen fixation หรอ
dinitrogen fixation)
ไนโตรเจนสามารถจะถกตรงจากบรรยากาศไดทงกระบวนการ
ทางธรรมชาตและการสงเคราะหเทยม ซงจะเปลยนกาซ N2 ใหมาเปน
ไนโตรเจนในรปทพชใชประโยชนได เชน NH4+ หรอ NO3
-
sci.waikato.ac.nz/farm/content/n...ing.html
Nitrogen cycle
กระบวนการตรงไนโตรเจน (ตอ)
กระบวนการการตรงไนโตรเจน ม 3 กระบวนการหลก คอ
1. การตรงไนโตรเจนเมอเกดฟาแลบตามธรรมชาต (N2-fixation in natural lighting)
การตรงไนโตรเจนทเกดขนตามธรรมชาตอยางหนงกคอ ปรากฏการณฟาแลบ ซง
เรยกวาเปนแบบ non-biological nitrogen fixation หรอ abiotic nitrogen fixation
2. การตรงไนโตรเจนทางชวภาพ (biological N2 fixation หรอ biotic N2 fixation) เปน
ปรากฏการณทเกดขนเองตามธรรมชาต หมายถง ปฏกรยาการรดวซกาซไนโตรเจน
ในบรรยากาศ (reduction of atmospheric nitrogen gas (N2)) ใหเปนแอมโมเนย
(NH3) ซงปฏกรยานสามารถเกดขนไดโดยจลนทรยเฉพาะกลมทสามารถผลต
เอนไซมไนโตรจเนส (nitrogenase enzyme) ซงเปนเอนไซมททาหนาทเรงปฏกรยา
การแยกพนธะ triple bond ของกาซไนโตรเจน จลนทรยทสามารถตรงไนโตรเจนได
จะจากดอยเฉพาะกลม prokaryotic microorganisms (bacteria, cyanobacteria,
actinomycetes และ Archaea) เทานน
กระบวนการตรงไนโตรเจน (ตอ)
3. การตรงไนโตรเจนทางเคม (Chemical หรอ Artificial N2 – fixation)
เปนการนาธาตไนโตรเจนมาเปลยนเปนสารประกอบเคมทสามารถ
นาไปผลตและใชเปนปยเคมไนโตรเจน (Chemical Nitrogen
fertilizers)
จะเหนไดวาการตรงไนโตรเจนเกดขนไดจากกระบวนการทงทาง
ชวภาพและทางเคม ซงอาจจะเกดขนเองตามธรรมชาตหรอจากการ
สงเคราะห อยางไรกตาม ทกกระบวนการตองอาศยพลงงานในรปแบบ
ใดรปแบบหนงในการเปลยนรปของกาซ N2 ใหเปนรปทเปนประโยชนได
อนทรยไนโตรเจนในดน (soil organic nitrogen)
อนทรยไนโตรเจนในดนม >90% ของ N ทงหมดในดน
เปนสวนประกอบของโปรตน (20-40%) และสารประกอบโมเลกล
เชงซอนอนๆ ซงสวนใหญของสารนจะอยในรปของ amine group
(-NH2) ซงเปนสวนประกอบของ amino acid และ amino sugars
นอกจากนกเปนสวนประกอบของ Hexosamines (5-10%),
purine และ pyrimindine derivative (~1%), และสารประกอบ
เชงซอนตางๆ ซงเกดจาก ปฏกรยาของ ammonium กบ lignin,
เกดจากกระบวนการ polymerization ของ quinones กบ
สารประกอบ nitrogen, และเกดจากการ condensation ของ
sugar และ amines
การปลดปลอยไนโตรเจนจากอนทรยไนโตรเจนในดน
(Mineralization of Soil Organic Nitrogen)
ไนโตรเจนในอนทรยวตถสวนใหญอยในรปของ amine group ซง N
จะจบกบ C หนงอะตอม และ H สองอะตอมดวย covalent bond ทาให N
ไมสามารถแตกตวออกมาได
อนทรยวตถตองผานการยอยสลายอยางนอยบางสวนจงจะทาให N
เรมเปนประโยชนได ซงกจกรรมของจลนทรยดนจะคอยๆ ยอยสลาย
(decompose) อนทรยวตถ ทาให organic N ถกเปลยนใหเปน inorganic N
ซงเราเรยกกระบวนการนวา Mineralization
sci.waikato.ac.nz/farm/content/n...ing.html
Nitrogen cycle
การปลดปลอยไนโตรเจนจากอนทรยไนโตรเจนในดน (ตอ)
กระบวนการ Mineralization เกดขนโดยปฏกรยาอยางเปนขนตอน 3
ขนตอนดวยกนคอ aminization, ammonification และ nitrification
• ขนตอนท 1 Aminization เปนการยอยสลายสารประกอบอนทรยซบซอน
โดยจลนทรยหลายชนดในกลม heterotrophs ไดแก bacteria, fungi และ
actinomycetes โดยขนตอนสดทายเปนการยอยสลายโปรตนและ
ปลดปลอย N ออกมาในรปของ amines, amino acid และ urea ดงสมการ
ขนตอนท 1 Aminization
Proteins R-C-COOH + R-NH2 + C=O + CO2 + พลงงาน
จลนทรยยอยสลาย H NH2
Amino acid Amines Urea
NH2 NH2H2O
การปลดปลอยไนโตรเจนจากอนทรยไนโตรเจนในดน (ตอ)
ขนตอนท 2 Ammonification
• ขนตอนท 2 Ammonification เปนกระบวนการทางชววทยาท organic N เปลยนรป
ไปเปน Ammonia (NH3) หรอ ammonium ions (NH4+) โดยทหลงจากขนตอนท 1
amine และ amino acids ทถกปลดปลอยมาจากกระบวนการ Aminization จะถก
จลนทรยอกกลมหนงยอยสลายตอซงปฏกรยาขนสดทายของกระบวนการนคอการ
hydrolysis ของ amino group ซงจะปลดปลอย N ออกมาในรปของ inorganic
NH4+ จลนทรยทมบทบาทในกระบวนการนมทงประเภท aerobic และ anaerobic
ซงอยในกลมของ bacteria, fungi และ actinomycetes อยางไรกตามในสภาพ
aerobic environments อตราของปฏกรยาจะเกดไดดและเรวกวา
R-NH2 + H2O NH3 + R-OH + พลงงาน
+ H2O NH4 + OH-
การปลดปลอยไนโตรเจนจากอนทรยไนโตรเจนในดน (ตอ)
• ขนตอนท 3 Nitrification เปนชดของกระบวนการ oxidation ทเรมจาก NH4+
และมผลตภณฑสดทายเปน NO3- ดงสมการสรปของกระบวนการดงน
Nitrosomonas Nitrobacter
Nitrification: NH4+ NO2
- NO3-
Nitrification ประกอบดวยกระบวนการ 2 ขนตอน ในขนตอนแรก ammonium (NH4+)
จะถกเปลยนไปเปน nitrite (NO2-) โดยจลนทรยทเรยกวา Nitrosomonas และ ในขนตอน
ท 2 nitrite จะถกเปลยนไปเปน nitrate (NO3-) โดยจลนทรยทเรยกวา Nitrobacter
ขนตอน 1: 2 NH4+ + 3 O2 2 NO2
- + 2 H2O + 4 H+
(-3) (+3) เพม oxidation state ของ N
Nitrosomonas
ขนตอน 2: 2 NO2- + O2 2 NO3
-
(+3) (+5) เพม oxidation state ของ N
Nitrobacter
กระบวนการ Nitrogen immobilization
พชและจลนทรยจะดดใช (absorb) ammonium และ nitrate ions (NH4+
และ NO3-) เพอจะนาไปสรางโปรตนและสารประกอบอนๆ ทม N เปนองคประกอบ
การดดใชหรอเรยกวา absorption เปนสวนหนงของกระบวนการทเรยกวา
assimilation
N immobilization คอการเปลยนรปของ inorganic N (NH4+ และ NO3
-)
ใหเปน organic N ซงคอรปทไมเปนประโยชนตอพช หรออกนยหนงเปนการกกเกบ
ไวในพชและจลนทรย
กระบวนการ mineralization และ immobilization เกดขนไปดวยกน
แตมผลสวนทางกนหรอดาเนนไปในทศทางตรงกนขาม กระบวนการ
mineralization ทาใหอนทรยวตถสลายตว ในขณะทกระบวนการ immobilization
สรางอนทรยวตถ เมอนาปรมาณของผลผลตจากกระบวนการทงสองมาหกลบกน
จะไดผลสทธ ซงอาจเปนผลสทธของ mineralization (net mineralization) หรอผล
สทธของ immobilization (net immobilization)
การตรงแอมโมเนยม (Ammonium Fixation)
โดยปกตแลว NH4+ จะถกดดซบ (absorb) ไวทผวของคอลลอยด
ดนซงเรยกวาเปน exchangeable NH4+ ซงสามารถแลกเปลยนกบ
cations ตวอนๆ ทอยในสารละลายดนไดอยและเปนประโยชนตอพชได
แตเมอใดท NH4+ ถกดกจบ (trapped) หรอตรง (fixed) ในระหวางชน
(interlayer) ของแรดนเหนยว เรยกกลไกนวา Ammonium fixation ซงจะ
ทาให NH4+ ไมสามารถแลกเปลยนกบ cations ตวอนๆ ในสารละลาย
ดนได และเราเรยกวาเปน non-exchangeable NH4+ ซงไมเปน
ประโยชนตอพช
การตรงแอมโมเนยม (ตอ)
โดยทวไปแลวในดน NH4+ สามารถถกตรงไดโดยแรดนเหนยวทม
ชนทยดหยนไดคอประเภท 2:1 clay minerals โดยการแลกเปลยนกบ Ca2+,
Mg2+, Na+ และ H+ แรดนเหนยวทม ammonium fixation สวนใหญคอ
montmorillonite, illite และ vermiculites
กระบวนการท NH4+ ถกดกจบไวในระหวางชนของ clay minerals
คลายกบ K+ ใน Mica การตรง NH4+ อาจจะเกดขนเองเมอดนแหง หรอ เมอ
ดนมอณหภมสงทาใหนาทอยระหวางชนออกมาและ NH4+ เขาไปแทนท
NH4+ จะเปนประโยชนอกครงเมอชนของแรดนเหนยวมการขยายตวตอนทม
ความชนเพมขน
ไดอะแกรมของ NH4+ ทเกยวของกบแรดนเหนยวประเภท 2:1
Fixed NH4+ or K+
Exchangeable Ca2+, Mg2+, Na+, H+
Si-O layer
Al-O-OH layer
Exchangeable NH4+ or K+
Soil solution NH4+ or K+
Soil solution Ca2+, Mg2+, Na+, H+
การสญเสยไนโตรเจนในรปกาซ
(Gaseous Losses of Nitrogen)
ไนโตรเจนในดนสามารถสญเสยไปในบรรยากาศไดในรปของ
กาซหลายชนด ไดแก กาซไนโตรเจน (molecular nitrogen (N2)), กาซ
แอมโมเนย (ammonia (NH3)), และกาซในรปของออกไซดตางๆ ของ
ไนโตรเจน เชน nitric oxide (NO) และ nitrous oxide (N2O) เปนตน
การสญเสยไนโตรเจนจากดนในรปของกาซทพบบอยคอกระบวนการ
denitrification, urea hydrolysis และ ammonia volatilization
กระบวนการตางๆ ททาใหสญเสยไนโตรเจนจากระบบดน
sci.waikato.ac.nz/farm/content/n...ing.html
Nitrogen cycle
การสญเสยไนโตรเจนในรปกาซ (ตอ)
กระบวนการ Denitrification
กจกรรมของจลนทรยดนตองการ O2 ดงนนเมอดนขาด O2 หรออยในสภาพ
นาขง (anaerobic conditions) ไมมชองวางใหอากาศผาน กจะมจลนทรยกลมหนงท
สามารถดงเอา oxygen ทมนตองการจากโมเลกลของสารประกอบไนโตรเจนในดนคอ
nitrite (NO2-) และ nitrate (NO3
-) เมอเกดการดงเอา oxygen จากสารประกอบ
ไนโตรเจนไปใชซงกคอ การรดวซ nitrate ใหเปน nitrite และในทสดกจะเกดกาซ
nitrous oxide (N2O) และ nitrogen (N2) กลบคนสบรรยากาศ เรยกกระบวนการนวา
denitrification ซงในสภาพนาขงทเออตอการเกดกระบวนการนตองม สารประกอบ
อนทรยเพยงพอเพอเปนแหลงพลงงานและเปนตวใหไฮโดรเจน (Hydrogen donors)
สวน NO3- ในดนกทาหนาทเปนตวรบ อเลคตรอน (electron accepter) นนเอง
+5 +3 +2 +1 0
NO3- NO2
- NO N2O N2
สมการแสดงกระบวนการ Denitrification และตวเลขแสดงคา valence ของ N
การสญเสยไนโตรเจนจากดนในรปของกาซโดย Urea hydrolysis
ปยไนโตรเจนในรปของยเรย (Urea – CO(NH2)2) เปนปยทมปรมาณการใชสง
มากทวโลก และนยมใชกนมากในกลมเกษตรกรในประเทศไทย ดงนนเราจงควรทราบ
ถงปฏกรยาของ urea ในดนดวย เมอเราใสปยยเรยลงไปในดนกจะเกดกระบวนการ
hydrolysis ของ urea ขนดงสมการ
ปฏกรยาของ urea ในดน
สมการท 1: CO(NH4)2 + 2 H2O (NH4)2CO3
สมการท 2: (NH4)2CO3 + 2 H+ 2NH4+ + HCO3
- + H+ 2NH4+ + CO2 + H2O
กาซ
สมการท 3: NH4+ + OH- NH3 + H2O หรอ NH4
+ NH3 + H+ (pH>7.0)
กาซกาซ
การสญเสยไนโตรเจนจากดนในรปของกาซ
โดย Ammonia Volatilization
นอกจากปย Urea แลว ปยแอมโมเนยมหรอปยอนๆ ทใหไนโตรเจนออกมาใน
รปของ NH4+ (ammonium หรอ ammonium-producing fertilizers) กเกดการสญเสย
ไนโตรเจนในรปของกาซ NH3 ไดเชนกน ซงการสญเสยไนโตรเจนในกระบวนการ
ammonia volatilization นจะมประมาณ 0-50% ของปยทใสลงไปในดน ทงนขนอยกบ
ปจจยหลายประการ เชน รปแบบของปย, วธการใสปย, คา pH, คา cation exchange
capacity (CEC) และ ระยะการเจรญเตบโตของพช เปนตน
Ammonium (NH3) ทเกดขนหรอใสลงไปในดนในรปของปยตางๆ นน ถาใน
ดนม H+ เพยงพอ NH3 กจะดดซบ H+ กลายเปน NH4+ และกมโอกาสถกดดซบบนผว
คอลลอยดได ทาใหการสญเสยโดยการระเหยนอยลง ผลการทดลองบางงานพบวา
กระบวนการ ammonia volatilization จะเกดตาทสดในดนทม CEC สง ความชนสง
และม pH ตา สวนการสญเสยทมากมายนนจะเกดขนเมอใสปยไนโตรเจนในดนทราย
ดาง (alkaline sandy soils) โดยไมมการปลกพช
การสญเสย NO3- โดยการชะลาง (Nitrate leaching)
การสญเสยธาตอาหารจากดนในรปของ NO3- ไดรบความสนใจ
อยางมากเนองจากทาใหสงแวดลอมโดยเฉพาะแหลงนามการปนเปอนของ
NO3- ทสงมากเกนไปจนทาใหนาไมเหมาะในการนามาบรโภค NO3
- เปน
สารทละลายไดดมากในนาและไมถกดดซบโดย soil colloids ดงนนมนจง
ถกชะลางไปกบนาสชนใตผวดนไดงาย การ leaching ของ NO3- เกดขน
เมอม NO3- ในดนมากเกนไปและไมถกใชโดยพชจงทาใหถกชะลางออก
จากบรเวณรากพชไปกบนาและลงสนาใตดนในทสด ซงเปนสาเหตให
ปนเปอนในนาดมและมปญหาตอสขภาพ ดงนน การใสปยไนโตรเจนจง
ควรใสในอตราทเหมาะสมในชวงระหวางการปลกพช
เอกสารอางองและอานเพมเตม
ปทมา วตยากร. 2547. ความอดมสมบรณของดนขนสง. ภาควชาทรพยากรทดน
และสงแวดลอม คณะเกษตรศาสตร มหาวทยาลยขอนแกน. 423 หนา.
อรวรรณ ฉตรสรง. 2551. ความอดมสมบรณของดน. ภาควชาปฐพศาสตรและ
อนรกษศาสตร คณะเกษตรศาสตร มหาวทยาลยเชยงใหม. 253 หนา.