ดิน (Soil)

ดิน หมายถึง สิ่งที่ปกคลุมหินหรือเปลือกโลกอยู่ เกิดจากการผุพังสลายตัวของหินที่ผสมกับอินทรียวัตถุ โดยมีกระบวนการต่าง ๆ บนพื้นผิวโลกเป็นตัวการก่อเกิดดิน ซึ่งดินจะมีคุณสมบัติเฉพาะตัวทางด้านเคมี ฟิสิกส์ และชีววิทยา โดยเมื่อเราพิจารณาถึงส่วนประกอบของดินเราสามารถจำแนกส่วนประกอบของดินได้ดังต่อไปนี้

แร่ธาตุ (Mineral Material) เป็นพวกอนินทรียวัตถุที่เกิดจากการสลายตัวทางเคมี ทางกายภาพ หรือทางชีวเคมีของหินและแร่ธาตุต่าง ๆ โดยแตกตัวเป็นผงละเอียด หรือเป็นชิ้นเล็กชั้นน้อย

อินทรียวัตถุ (Organic Matter) เป็นพวกเศษพืชหรือซากสัตว์ที่เน่าเปื่อยผุพังหรือทับถมอยู่ในดินเรียกว่า ฮิวมัส รวมถึงสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กๆ ในดินด้วย

อากาศ (Air) ได้แก่ อากาศที่แทรกอยู่ตามช่องว่างระหว่างอนุภาคของดิน (Soil Partial) หรือก้อนโครงสร้างของดิน (Aggregate) อากาศเหล่านี้ประกอบด้วย ไนโตรเจน ออกซิเจน และคาร์บอนไดออกไซด์

น้ำ (Water) ได้แก่ น้ำที่แทรกอยู่ตามช่องว่างระหว่างอนุภาคหรือก้อนโครงสร้างของดิน

โดยมีอัตราส่วนประกอบของดินทั้ง 4 ส่วนนี้ จะมีความแตกต่างกันขึ้นอยู่กับชนิดของดิน อัตราส่วนที่เหมาะสมที่สุดในด้านการเพาะปลูกของดิน ควรมีปริมาตรของแร่ธาตุพวกอินทรียวัตถุร้อยละ 50 อากาศร้อยละ 25 และน้ำร้อยละ 25 โดยปริมาตร แต่ดินที่จะให้ผลผลิตสูงนั้นควรมีปัจจัยอื่น ๆ เข้ามาเสริมด้วย เช่น ความอุดมสมบูรณ์ของดิน การจัดการพื้นที่ที่ดี เป็นต้น 

ปัจจัยที่ทำให้เกิดดิน

6.1.1 วัตถุต้นกำเนิด ที่สำคัญได้แก่ “ริโกลิท” ประกอบไปด้วยหินดินดานที่แตกหักพังและมีดินปนอยู่ ริโกลิท เกิดจากหินในระดับลึกที่มีการผุพังอยู่กับที่หรืออาจเกิดจากน้ำ ลม หรือน้ำแข็งที่พัดพามากระทำกับพื้นที่นั้นๆ วัตถุต้นกำเนิดของดินมักมีอิทธิพลเหนือลักษณะเนื้อดิน เช่น วัตถุต้นกำเนิดดินเป็นหินทรายเมื่อเป็นดินจะกลายเป็นดินปนทราย ซึ่งวัตถุต้นกำเนิดดินจะเป็นสิ่งที่ทำให้ดินมีน้ำหนักและปริมาตร

6.1.2 ภูมิอากาศ (Climate) เป็นปัจจัยสำคัญในการเกิดดิน ได้แก่ มีผลโดยตรงต่อการเปลี่ยนแปลงแบบการผุพังอยู่กับที่ของริโกลิท และมีผลต่อการระบายน้ำเป็นผลในทางอ้อม องค์ประกอบของภูมิอากาศที่เกี่ยวข้องกับเรื่องดินมีดังนี้

6.1.2.1 ความชื้นในอากาศ (Humidity) เช่น หยาดน้ำฟ้า เมื่อไหลซึมลงดินจะก่อให้เกิดกระบวนการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีในด้านการละลายสารละลาย แต่ถ้าปริมาณน้ำฟ้ามีมากเกินไปจะชะล้างพัดพาเอาสารละลายแร่ธาตุต่าง ๆ ลงลึกไปภายใต้ดินมาก เช่น ในเขตศูนย์สูตร ซึ่งมีปริมาณฝนตกมากจะทำให้เกิดการชะล้างละลายแร่ธาตุต่าง ๆ ให้เสียไปมาก เช่น โซเดียม แมกนีเซียม โปแตสเซียม ทำให้ดินขาดความสมบูรณ์ตรงกันข้ามถ้าปริมาณน้ำฟ้ามีน้อย เช่น ในเขตอากาศแห้งแล้งจะทำให้น้ำในดินระเหยมาก ดินขาดน้ำเป็นเวลานาน ทำให้เกิดการรวมตัวกันของเกลือและปูนขาว ดินจะมีสีขาวและแข็งมาก

6.1.2.2 อุณหภูมิ (Temperature) อุณหภูมิมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของดิน คือ

- การเปลี่ยนแปลงทางเคมี ถ้าอุณหภูมิสูงจะมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของน้ำในดินมากกว่าบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำ แต่ถ้าอากาศเย็นจัดน้ำในดินจะกลายเป็นน้ำแข็ง การเปลี่ยนแปลงของดินจะหยุดลง

- การเปลี่ยนแปลงและการทำงานของพืชและสัตว์ในดิน เรามักพบว่าในเขตอากาศร้อนชื้นแบคทีเรียเจริญเติบโตรวดเร็วและทำให้เกิดการทำลายซากพืชซากสัตว์ภายในดินลง ดินจึงขาดอินทรียสารบริเวณผิวดิน ในขณะที่อากาศเย็นจะมีผลทำให้แบคทีเรียทำงานได้น้อยลงเราจึงมักพบว่าเศษซากใบไม้ที่ปกคลุมดินจะมีการเน่าเปื่อยผุพังลงน้อยมาก อินทรียสารมีมากขึ้นด้วย

- ลม (Wind) ลมมีส่วนช่วยเพิ่มอัตราการระเหยของน้ำในดิน และพัดพาเอาฝุ่นละอองมาทิ้งไว้ ทำให้กลายเป็นส่วนหนึ่งของวัตถุต้นกำเนิดดินนั่นเอง

6.1.3 พืชและสัตว์ (Animal & Plant) การที่เมื่อกิ่งไม้ใบไม้ร่วงหล่นลงมาและมีการเน่าเปื่อยผุพังกลายเป็นส่วนของดินชั้นบนเราเรียกว่าขุยอินทรีย์ ซึ่งประกอบไปด้วยอนุภาคเล็กๆ มีผลทำให้สีของดินกลายเป็นสีน้ำตาลแก่ หรือสีดำ กระบวนการย่อยสลายของใบไม้กิ่งไม้กลายเป็นอินทรียวัตถุในดินเราเรียกว่า "ฮิวมิพิเคชั่น" โดยกรดอินทรีย์เป็นตัวการก่อให้เกิดการผุพังของวัตถุต้นกำเนิดดิน ซึ่งมีความเหมาะสมต่อการเพาะปลูกต่อไป นอกจากนั้นพืชขนาดเล็ก เช่น ตะไคร่ รา แบคทีเรีย ยังมีส่วนช่วยในการย่อยสลายวัตถุต้นกำเนิดดิน โดยเฉพาะราเป็นสิ่งมีชีวิตที่พบมากในดินเปรี้ยวหรือดินที่มีกรดผสมอยู่ รามีส่วนในการย่อยสลายซากพืชให้กลายเป็นอินทรียสารในดิน ส่วนตะใคร่ช่วยในการดูดไนโตรเจนในอากาศแล้วเปลี่ยนให้เป็นไนโตรเจนในดิน เมื่อตายลงยังกลายเป็นอินทรียสารในดินด้วย

สำหรับสัตว์นับว่ามีความสำคัญ เช่น ไส้เดือน ระบบย่อยอาหารของไส้เดือน จะช่วยเปลี่ยนแปลงส่วนประกอบทางเคมีในดิน แล้วมูลของไส้เดือนยังมีสารพวกอินทรียวัตถุ นอกจากนั้นการเคลื่อนตัวของไส้เดือนในดินยังช่วยให้ดินร่วนซุย ช่วยนำดินตอนล่างขึ้นมาด้านบน หอยทากช่วยกินซากใบไม้เท่ากับช่วยในกระบวนการย่อยสลายด้วยเช่นกัน

6.1.4 ลักษณะพื้นดิน เช่น พื้นดินในบริเวณที่มีระดับสูงจะช่วยในการระบายน้ำ ผิวหน้าของดินที่เป็นลูกคลื่นจะทำให้การระบายน้ำลงดินดี การกัดเซาะเป็นสัดส่วนที่ดีต่อการเปลี่ยนแปลงของดินตอนล่าง และริโกลิท แต่ถ้าบริเวณใดเป็นที่ลาดชันจะเกิดการชะล้างหน้าดินมากกว่าการชะล้างในดิน ส่วนดินบริเวณที่ลุ่มน้ำขังจะมีการระบายน้ำเลว มีปริมาณน้ำในดินมาก อากาศแทรกซึมได้น้อยไม่เหมาะสำหรับพืชและสัตว์เช่นกัน

6.1.5 เวลา (Time) การเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ จนกลายมาเป็นดินจะต้องอาศัยระยะเวลาและสภาวะต่าง ๆ เป็นองค์ประกอบไปด้วยกัน บางแห่งอาจใช้เวลา 200-300 ปี บางแห่งอาจใช้เวลาเป็นพัน ๆ ปี ทำให้ลักษณะของดินที่เกิดใหม่มีสภาพแตกต่างไปจากดินเก่าโดยสิ้นเชิง

6.2 หน้าตัดของดินและชั้นดิน (Soil Profile and Soil Horizon)

หน้าตัดของดิน (Soil Profile) เป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงในดินทำให้เกิดลักษณะต่างๆ ปรากฏอยู่ตั้งแต่ผิวดินลงไปถึงชั้นวัตถุต้นกำเนิดดิน ดังนั้นหน้าตัดดินจึงเป็นลักษณะทั่วไปของดินในด้าน ปริมาณ การสะสม การสูญเสีย การแปรสภาพ และการเคลื่อนย้าย เป็นต้น ส่วนของหน้าตัดดิน คือส่วนในแนวดิ่งตลอดชั้นดินทั้งหมด นับตั้งแต่ผิวพื้นบนสุดที่แตะกับส่วนที่เป็นอากาศ หรือในบางกรณีอาจจะเป็นส่วนของน้ำที่ไม่ลึกมากนักและไม่ถาวร จนถึงส่วนล่างสุดซึ่งโดยทั่วไปแล้วมักเป็นส่วนที่พืชยืนต้นประจำถิ่นไม่สามารถหยั่งรากส่วนใหญ่ลงไปได้ หรือส่วนที่เป็นชั้นหินแข็ง ในหน้าตัดของดินนี้อาจแบ่งเป็นชั้นดินต่าง ๆ ออกเป็น 5 กลุ่มด้วยกัน แทนด้วยตัวอักษรภาษาอังกฤษตัวใหญ่ ได้แก่ O , A , B , C และ R แต่ละกลุ่มมีชั้นที่สำคัญดังนี้ 

6.2.1 ชั้นอินทรีย์ ( O Horizons ) แทนด้วยตัวอักษร “ O “ ที่เกิดอยู่เหนือชั้นดินและแร่ธาตุแบ่งเป็น เป็นชั้นอินทรีย์ที่สามารถสังเกตเห็นรูปร่างลักษณะเดิมของเศษพืช ซากสัตว์ได้ด้วยตาเปล่าอยู่ชั้นบนสุด และถัดมาเป็นชั้นอินทรีย์ที่ผุพังย่อยสลายตัวไปแล้วจนไม่สามารถสังเกตรูปร่างเดิมได้

6.2.2 ชั้นดินแร่ธาตุตอนบน ( A Horizons ) อยู่ที่ผิวดินหรืออยู่ใกล้กับผิวดินใต้ชั้นอินทรีย์ลงไป มีการชะล้าง (Leaching) และกิจกรรมของจุลินทรีย์มากที่สุด แบ่งเป็น 3 ชั้นย่อย คือ

A 1 เป็นชั้นเหนือสุดของ A โดยมีอินทรียวัตถุผสมคลุกเคล้ากับส่วนที่เป็นแร่ธาตุ ทำให้ดินมีสีดำหรือสีคล้ำ 

A 2 เป็นชั้นที่มีการสูญเสียอนุภาคดินเหนียว เหล็ก อะลูมินั่มออกไซด์ และอินทรียวัตถุอย่างใดอย่างหนึ่ง หรือประกอบกันมากที่สุดโดยการชะล้างในดิน อันเป็นผลให้มีเนื้อหยาบขึ้นและมักมีสีจาง

A 3 เป็นชั้นเขตเปลี่ยนแปลงจาก A ไปเป็น B แต่มีสมบัติเหมือน A มากกว่า 6.2.3 ชั้นดินแร่ธาตุตอนล่าง ( B Horizons ) เป็นชั้นซึ่งมีการสะสมสิ่งที่ถูกชะล้างมาจากตอนบนมากที่สุด แบ่งเป็นชั้นย่อย 3 ชั้น คือ

B 1 เป็นชั้นเขตเปลี่ยนระหว่าง A และ B แต่เหมือน B มากกว่า

B 2 เป็นชั้นที่มีการสะสมของอนุภาคดินเหนียว เหล็ก และอะลูมินั่มออกไซด์ และอินทรียวัตถุอย่างใดอย่างหนึ่ง หรือประกอบกันมากที่สุด ทำให้ดินชั้นนี้เหนียวกว่า และสีสันเข้มข้นหรือสดกว่าตอนบน ทั้งโครงสร้างแบบแท่งหรือแบบก้อนเหลี่ยมก็เกิดขึ้นมากด้วย

B 3 เป็นชั้นเขตเปลี่ยนแปลงระหว่าง B และ C หรือ R

อนึ่งทั้งชั้น A และ B รวมกันเรียกว่า “โซลัม” (Solum) หรือดินที่แท้จริง และถึงแม้ว่ามีเพียงชั้นหนึ่งชั้นใด เช่น มีแต่ A โดยไม่มี B ส่วน A นั้นก็เป็นโซลัม

6.2.4 ชั้นแร่ธาตุใต้โซลัมและไม่ใช่ชั้นหินพื้นที่แน่นแข็ง ( C Horizons ) ในชั้นนี้ได้รับอิทธิพลจากกระบวนการเกิดดินน้อยมาก และอยู่นอกเขตที่มีกิจกรรมทางชีวะเป็นส่วนใหญ่ ทั้งนี้โซลัมอาจพัฒนามาจากวัตถุที่เหมือนกันในชั้น C หรือไม่เหมือนกันก็ได้ นอกจากนั้นชั้น C นี้ยังอาจมีการสะสมของแคลเซียมและแมกนีเซียมคาร์บอเนต หรือเกลือชนิดละลายน้ำได้ และยังรวมถึงชั้นดานเปราะ (fragipan) หรือมีการเชื่อม (Cementation) ติดกันอีกด้วย 

6.2.5 ชั้นหินพื้นที่แน่นแข็ง ( R Horizons ) ซึ่งอาจเป็นหินต้นกำเนิดของโซลัม หรือ

ไม่ใช่ก็ได้ประโยชน์ในการทราบถึงชั้นดิน คือ เพื่อทราบว่าดินแต่ละชนิดนั้นมีชั้นดินอยู่กี่ชั้น มีความลึกชั้นละเท่าใด อันจะสามารถนำไปใช้ในการแบ่งแยกชนิดของดิน และเพื่อทราบความอุดมสมบูรณ์ของดินชนิดนั้นว่ามีอยู่ประมาณระดับไหน ดินมีความลึกมากพอที่จะปลูกพืชได้หรือไม่ การทำหน้าตัดของดินเพื่อศึกษาถึงเนื้อดิน โครงสร้างของดิน สีของดิน และเก็บตัวอย่างมาวิเคราะห์หาคุณสมบัติอื่นทางกายภาพ ทางเคมี จะใช้ประโยชน์ในการให้คำแนะนำเกี่ยวกับการปลูกพืชและกิจกรรมอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับดินได้อย่างถูกต้อง

6.3 โครงสร้างของดิน (Soil Structure)

ดินจะประกอบไปด้วยอนุภาคเล็ก ๆ ซึ่งแต่ละอนุภาคนี้จะเกาะกันกลายเป็นโครงสร้างของดิน มีการจัดเรียงตัวต่าง ๆ กัน โดยมีแบบแผนของมันเอง ดังนี้

6.3.1 โครงสร้างชนิดทรงกลม เป็นก้อนโครงสร้างของดินที่มีขนาดเล็ก ยังไม่สม่ำเสมอ รูปร่างคล้ายรูปกลม จัดเรียงตัวกันหลวม ๆ มีทั้งแบบก้อนกลมพรุน ก้อนกลมทึบ (Granular) โครงสร้างดินชนิดนี้มักพบในดินชั้นบน โดยเฉพาะชั้นผิวดินที่มีอินทรียวัตถุอยู่มาก

6.3.2 โครงสร้างชนิดทรงแผ่น (Platelike) ลักษณะคล้ายแผ่นกระดาษหรือผืนเสื่อ มีการจัดเรียงตัวซ้อนกัน มีเพียงแบบเดียว คือ แบบแผ่น (Platy)

6.3.3 โครงสร้างชนิดทรงเหลี่ยม (Blocklike) ลักษณะมี 6 ด้าน คล้ายกล่องหรือลูกเต๋าไม่สม่ำเสมอหรือเรียบเท่ากันหมดทุกด้าน แบ่งออกเป็นก้อนเหลี่ยมมุมคม (Angular Blocky) และแบบก้อนเหลี่ยมมุมมน (Subangular Blockly)

6.3.4 โครงสร้างชนิดทรงแท่ง (Prismlike) ลักษณะเป็นแท่งในแนวตั้งคล้ายแท่งดินสอหรือท่อนเสา ประกอบด้วยแบบแท่งหัวตัด (Prismatic) และแบบแท่งหัวมน (Columnar)

อนุภาคของดินบางชนิดเป็นเม็ดเดี่ยว ๆ (single Grain) มีการกระจัดกระจายไม่รวมตัวกันเป็นกลุ่มก้อน ซึ่งได้แก่ ทรายทั่ว ๆ ไป หรืออนุภาคของดินที่มีการรวมตัวกันเป็นก้อนโดยไม่มีแบบที่คล้ายคลึงกัน หรือรวมกันเป็นก้อนใหญ่มากมีความแน่นทึบ (Massive) เราเรียกว่าเป็นดินไม่มีโครงสร้างหรือไม่ปรากฏโครงสร้าง (Structureless) 

6.4 การแบ่งกลุ่มดิน

อย่างไรก็ตามความเด่นชัดของโครงสร้างอาจมีความแตกต่างกันได้ในแต่ละชนิดหรือแต่ละชั้นดิน โครงสร้างของดินมีประโยชน์ในการชี้บ่งถึงความสามารถของดินในการให้น้ำและอากาศเคลื่อนที่ผ่านเข้าไปได้ นอกจากนั้นยังบ่งบอกถึงความสามารถในการอุ้มน้ำในรูปแบบที่เป็นประโยชน์ต่อพืช และประโยชน์ต่อการจำแนกประเภทของดินด้วย

 
กระทรวงเกษตรสหรัฐอเมริกาได้มีการจัดทำแผนผังรูปสามเหลี่ยมด้านเท่าแสดงการแบ่งดินตามลักษณะของเนื้อดิน โดยพิจารณาจากร้อยละของอนุภาคสามขนาดที่ประกอบเป็นดิน คือ ทราย ทรายแป้ง ดินเหนียว จากรูปที่ 15 เราสามารถชนิดของดินออกเป็นพวกใหญ่ๆ ได้ 3 พวก โดยใช้ความหยาบละเอียดของเนื้อดินเป็นเกณฑ์ ดังนี้

6.4.1 ดินเนื้อหยาบ (Coarse Texture Soils) ได้แก่ พวกดินที่มีเนื้อหยาบ และอยู่ในประเภทที่ไม่มีคำว่าดินเหนียวและทรายแป้งปนอยู่ ได้แก่ ดินทราย (Sand), ดินร่วนปนทราย (Sandy loam) ดินทรายปนดินร่วน (Loamy Sand)

6.4.2 ดินเนื้อปานกลาง (Medium Texture Soils) ได้แก่ ดินพวกที่มีเนื้อปานกลางและอยู่ในประเภทที่มีคำลงท้ายว่า ทรายแป้ง หรือ ดินร่วน ยกเว้นดินร่วนปนดินเหนียว (Clay loam) และดินร่วนปนทราย (Sandy loam) ดินพวกนี้ได้แก่ ดินร่วน (Loam), ดินร่วนเหนียวปนทราย (Sandy Clay loam), ดินร่วนเหนียวปนทรายแป้ง (Silty Clay loam) ,ดินร่วนปนทรายแป้ง (Silt loam), และดินทรายแป้ง (Silt)

6.4.3 ดินเนื้อละเอียด (Fine Texture Soils) หมายถึงดินที่มีดินเหนียวปนอยู่มาก และมีคำขึ้นต้น หรือ ลงท้ายว่า ดินเหนียว ได้แก่ ดินเหนียว (Clay) , ดินเหนียวปนทราย (Sandy Clay), ดินเหนียวปนทรายแป้ง (Silty Clay) และ ดินร่วนปนดินเหนียว (Clay loam)

สำหรับในวิธีการประเมินสภาพเนื้อดินเบื้องต้นว่าจัดอยู่ในประเภทดินชนิดใดนั้น เราสามารถทำได้ สองวิธีการใหญ่ๆ ได้แก่ วิธีการทดสอบในห้องปฏิบัติการ ซึ่งจะได้ผลที่ถูกต้องแน่นอนกว่า ส่วนอีกวิธีหนึ่งได้แก่วิธีการทำสอบด้วยการสัมผัส (Felling) เป็นวิธีที่ง่ายและสะดวก ส่วนใหญ่มักใช้ในงานสนาม วิธีการใช้ความรู้สึกเป็นการวินิจฉัยเบื้องต้นว่าดินชนิดนั้นอยู่ในประเภทไหน และเป็นดินชนิดใด เนื่องจากอนุภาคของดินกลุ่มสำคัญแต่ละกลุ่มจะให้ความรู้สึกในขณะสัมผัสต่างกันไป เช่น ทราย เมื่อสัมผัสจะรู้สึกสากมือ และเป็นเม็ด ทรายแป้ง รู้สึกนุ่มมือคล้ายแป้ง ดินเหนียว เนื้อละเอียดเหนียวติดมือ และเมื่อแห้งจะรู้สึกแข็งแกร่ง อย่างไรก็ตามการวินิจฉัยดังกล่าวอาจต้องมีการทดสอบเปรียบเทียบกับการทำงานในห้องปฏิบัติการควบคู่กันไปจึงจะทำให้เกิดความรู้ความเข้าใจ และความชำนาญเพิ่มขึ้น และการใช้ความรู้สึกวินิจฉัยเป็นการทราบข้อมูลในเบื้องต้นเท่านั้น และการทราบถึงชนิดของเนื้อดินว่าเป็นแบบใด จะทำให้สามารถทราบได้ว่าดินชนิดนั้นมีความอุดมสมบูรณ์เพียงใด มีความสามารถในการอุ้มน้ำเพียงใด เช่น ดินประเภทเนื้อหยาบ โดยทั่วไปจะมีความอุดมสมบูรณ์ของธาตุอาหารต่ำ มีความสามารถในการอุ้มน้ำต่ำ แต่การระบายน้ำดี ส่วนดินเนื้อละเอียด โดยปกติจะมีความอุดมสมบูรณ์สูง ธาตุอาหารมีอยู่มาก การอุ้มน้ำดี แต่การระบายน้ำไม่ดี เป็นต้น 

ที่มา http://www.rmutphysics.com/charud/naturemystery/sci3/geology/chp_5.pdf