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.