สัณฐานวิทยาของดิน

1. สัณฐานวิทยาของดิน รองศาสตราจารย์ ดร. ชฎา ณรงค์ฤทธิ์

2. หัวข้อบรรยาย สัณฐานวิทยาของดิน การสำรวจดิน การจำแนกดิน

3. สัณฐานวิทยาของดิน • ทางฟิสิกส์ • เนื้อดิน • โครงสร้างของดิน • ความหนาแน่นและความพรุน • สีของดิน • ความชื้นของดิน • อุณหภูมิดิน • ทางเคมี • ธาตุอาหาร • ธาตุที่ไม่ใช่ธาตุอาหาร • อื่น ๆ เช่น pH, EC, CEC, BS • ทางชีววิทยา สัณฐานวิทยาของดิน หมายถึงลักษณะภายในด้านต่าง ๆ ของดิน (internal characteristics of soil) ที่สามารถทดสอบได้

4. แนวทางการศึกษาสัณฐานวิทยาของดินแนวทางการศึกษาสัณฐานวิทยาของดิน

5. สีดิน • ความสำคัญ • ช่วยตัดสินปริมาณอินทรียวัตถุในดิน • บ่งชี้สภาพเปียกแห้งของดิน • บ่งชี้อิทธิพลพืชพรรณ สภาพแวดล้อมของการเกิดดินในอดีต และการใช้ที่ดินในอดีต • บ่งชี้ลักษณะตกค้างที่มาจากวัตถุต้นกำเนิดหรือหินที่ให้วัตถุต้นกำเนิดดิน • ความสัมพันธ์ของสีดินกับสมบัติอื่น ๆ ของดิน • สีคล้ำแสดงว่ามีปริมาณอินทรียวัตถุในดินมาก • สีเทาหรือสีออกเทา (gray or grayish) บ่งชี้ว่ามีสภาพรีดิวซ์ หรือสภาพน้ำขัง • จุดประสีออกเหลืองหรือแดงบ่งชี้สภาวะรีดักชั่นและออกซิเดชั่นสลับกัน • สีแดงหรือเหลืองบ่งชี้ผลจากเหล็กที่มีอยู่ในดินนั้น ๆ • บ่งชี้การเคลือบผิว (coating) • ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อสีดิน • ปริมาณน้ำหรือความชื้นในดิน • ปริมาณอินทรียวัตถุในดิน • การออกซิเดชั่นของเหล็กและแมงกานีส

6. ระบบสี Munsell Professor Albert H. Munsell http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Munsell-system.svg

7. สีสัน (hue) เป็นค่าสีที่สะท้อนเข้าตาเรา ซึ่งมีความสัมพันธ์กับความยาวคลื่นแสง This color wheel shows the six major hues. There is an infinite number of hues between these colors. สี (value) เป็นค่าปริมาณแสงที่สะท้อนเข้าตาเรา หรือค่าความสว่าง (lightness) หรือความมืด (darkness) ของสีนั้น ๆ These scales shows low chroma red, magenta and blue, in a range of values. Sometimes light colors are called tints, and dark colors are called shades. รงค์ (chroma) เป็นค่าความบริสุทธ์ของสี ถ้าค่า chromaต่ำจะออกไปทางเทาหรือหม่น (ซ้ายมือ) แต่ถ้าค่า chromaสูงจะมีสีอิ่มตัว (ขวามือ) These scales show red, magenta and blue hues in a range of chromas, all with medium value.

8. Munsell Soil Color Charts ระบบการให้สีของ Munsell Hue Value/Chroma

9. เนื้อดินและคุณสมบัติของเนื้อดินเนื้อดินและคุณสมบัติของเนื้อดิน

10. เนื้อดินที่มีผลต่อคุณสมบัติของดินเนื้อดินที่มีผลต่อคุณสมบัติของดิน

11. วัตถุต้นกำเนิดกับเนื้อดินวัตถุต้นกำเนิดกับเนื้อดิน

12. ลักษณะเนื้อดิน (a) (b)

13. อินทรียวัตถุกับลักษณะเนื้อดินอินทรียวัตถุกับลักษณะเนื้อดิน

14. เนื้อดินและโครงสร้างดินเนื้อดินและโครงสร้างดิน • Soil Texture – The size of the soil particles. • Soil Structure – A characteristic of how soil particles aggregate.

15. โครงสร้างดิน

16. น้ำในดินและวงจร

17. การแลกเปลี่ยนธาตุ/กาซระหว่างดิน ช่องว่างในดินและบรรยากาศ

18. การแลกเปลี่ยนประจุธาตุระหว่างอนุภาคดินและสารละลายในดินการแลกเปลี่ยนประจุธาตุระหว่างอนุภาคดินและสารละลายในดิน

19. pH ดิน

20. สิ่งมีชีวิตในดิน

21. ระบบนิเวศน์และการสำรวจระบบนิเวศน์และการสำรวจ Source: www.jamstec.go.jp/.../ eng/program/ecrp/fig01.jpg

22. การสำรวจดิน การสำรวจดิน(soil survey)คือการใช้วิธีการศึกษาทางสนาม และข้อสนเทศจากแหล่งต่างๆ มาประมวลเข้าด้วยกันเพื่อ แจกแจง ให้คำจำกัดความ และจำแนกชนิดต่างๆ ของดินในบริเวณใดบริเวณหนึ่งและแบ่งขอบเขตของบริเวณที่ดินแตกต่างกันออกเป็นหน่วยดิน ซึ่งอาจจะเป็นหน่วยเดี่ยว หรือหน่วยผสมบนแผนที่ดิน และแปลความหมายข้อมูลต่างๆ ที่รวบรวมได้จากการสำรวจ เพื่อวัตถุประสงค์อันเป็นประโยชน์ การสำรวจดินที่สมบูรณ์จะต้องประกอบด้วยแผนที่ดิน และรายงานการสำรวจดินที่มีรายละเอียดเกี่ยวกับชนิด ลักษณะของดิน และการแปลความหมายหน่วยพื้นที่

23. 4 ขั้นตอนหลักในการสำรวจดิน การตรวจสอบดินในสนาม คือการที่นักสำรวจดินออกสำรวจตรวจลักษณะสำคัญของดินในสนาม เพื่อหาขอบเขตของดินชนิดต่างๆ และเก็บข้อมูลพื้นฐานที่สำคัญ รวมถึงการทำแผนที่ดินจากแผนที่พื้นฐานที่ใช้ในการสำรวจ การทำคำอธิบายหน้าตัดดิน และการเก็บตัวอย่างดินเพื่อนำมาวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ การ วิเคราะห์ดินในห้องปฏิบัติการ โดยยึดถือตามวิธีการที่เป็นมาตรฐาน มีการวิเคราะห์ทั้งคุณสมบัติทางกายภาพ เคมี และการวิเคราะห์ทางจุลสัณฐาน การทำแผนที่ดิน เป็นกระบวนการที่ต้องใช้ทั้งข้อมูลจากภาคสนาม ขอบเขตของชนิดดิน และผลการวิเคราะห์ดิน การทำรายงานการสำรวจดิน เป็นการประมวลข้อมูลและข้อสนเทศต่างๆ ที่ได้จากการสำรวจดินในท้องที่หนึ่งๆ ออกมาเป็นรูปเล่ม ตามหัวข้อที่กำหนดไว้ ซึ่งประกอบด้วย ความเป็นมาและวัตถุประสงค์ ข้อมูลพื้นฐานทั่วไปเกี่ยวกับที่ตั้ง อาณาเขต ลักษณะภูมิอากาศ สภาพภูมิประเทศและธรณีวิทยา พืชพันธุ์ เป็นต้น ลักษณะและชนิดของดินทั้งหมดที่พบ รายงานการวินิจฉัยคุณภาพของดิน สรุปผลและวิจารณ์พร้อมทั้งให้ข้อเสนอแนะแนวทางในการใช้ประโยชน์ที่ดิน ภาคผนวกแสดงรายละเอียดของคำบรรยายลักษณะดินซึ่งเป็นตัวแทนของดินชนิดต่างๆที่พบ ตารางแสดงคุณสมบัติทางกายภาพและเคมี แผนที่ดินพร้อมทั้งรายละเอียดและสัญลักษณ์ต่างๆ ที่ใช้ในแผนที่ เนื้อที่ และคำอธิบายสัญลักษณ์

24. เครื่องมือและอุปกรณ์ในการสำรวจดินเครื่องมือและอุปกรณ์ในการสำรวจดิน ภาพถ่ายทางอากาศและแผนที่พื้นฐาน สำหรับศึกษาข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับสภาพพื้นที่โดยทั่วไป และกำหนดขอบเขตโดยประมาณไว้เพื่อเป็นแนวทางในการเจาะสำรวจในสนามต่อไป เครื่องมือสำหรับขุด ได้แก่ พลั่ว จอบ สว่านเจาะดินแบบต่างๆ เช่น สว่านใบมีด สำหรับเจาะดินเหนียว สว่านเกลียว เหมาะสำหรับดินที่มีชั้นดานแข็งมากๆ หรือสว่านแบบท่อ ซึ่งใช้ได้กับดินทั่วไป เครื่องมือที่ใช้ในการทำแผนที่ เช่น เข็มทิศ เครื่องวัดความลาดชัน เป็นต้น อุปกรณ์ในการศึกษาลักษณะดินและเก็บตัวอย่างดิน เช่น สมุดเทียบสีดิน น้ำยาวัดความเป็นกรดเป็นด่างของดินในสนาม กรดเกลือสำหรับทดสอบสารพวกคาร์บอเนต แว่นขยาย เทปวัดระยะ กระบอกฉีดน้ำ มีด ฆ้อนตอกดิน ฆ้อนธรณี ถุงพลาสติกสำหรับเก็บตัวอย่างดิน เป็นต้น ข้อสนเทศต่างๆ

25. การจำแนกดิน การจำแนกดิน (soil classification) คือ การแจกแจงดินชนิดต่างๆ ออกเป็นหมวดหมู่ในระดับต่าง ๆ ตามวัตถุประสงค์ที่ต้องการ โดยการจัดหมวดหมู่ดินจะอาศัยความคล้ายคลึงของสมบัติของดินทางสัณฐานวิทยา (กายภาพ เคมีและแร่วิทยา) และลักษณะการเกิดของดิน (สภาพแวดล้อมที่เป็นปัจจัยในการสร้างตัวของดิน) ระบบการจำแนกดิน (soil classification system) เป็นระบบการจัดหมวดหมู่ดินต่าง ๆ อย่างมีลำดับและระเบียบที่สามารถแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างกันและความเกี่ยวเนื่องกันของดินในระดับต่าง ๆ ตามวัตถุประสงค์ในการใช้ของแต่ละท้องถิ่นหรือแต่ละบริเวณของโลก

26. วัตถุประสงค์ในการจำแนกดินวัตถุประสงค์ในการจำแนกดิน รวบรวมความรู้ต่างๆ เกี่ยวกับดิน ให้ความรู้เกี่ยวกับดินมากที่สุดในลักษณะที่จดจำได้ง่ายที่สุด ให้ภาพเชิงโครงสร้างของความเกี่ยวพันกันของดินที่จะช่วยให้สื่อความหมายกันได้ ชี้ให้เห็นความสัมพันธ์ของดินต่างๆ และชั้นต่างๆ ในกลุ่มดินทั้งหมด แสดงให้เห็นและให้เรียนรู้ความสัมพันธ์ใหม่ ๆ และหลักการใหม่ ๆ ที่ยังไม่เคยรู้เกี่ยวกับดิน กำหนดกลุ่มที่จะสามารถใช้เป็นหลักในการวิจัยและทดลองหรือวางแผนการวิจัยในการศึกษาเรื่องดิน แจงดินออกเป็นหมวดหมู่อย่างมีเหตุผลเชิงวิชาการ เพื่อใช้ในด้านต่าง ๆ เช่น ทำนายพฤติกรรมของดิน หาวิธีที่ดีที่สุดในการใช้ดิน ประมาณความสามารถในเชิงการผลิต (productivity) ของดิน แจงปัญหาต่าง ๆ ที่มีโอกาสเกิดขึ้นและวิธีการแก้ปัญหาจากการใช้ดิน และช่วยสื่อถ่ายทอดข้อสนเทศ

27. ส่วนของหน้าตัดดินที่ใช้ในการจำแนกดินส่วนของหน้าตัดดินที่ใช้ในการจำแนกดิน A E ชั้นที่เป็นดิน (Soil solum), 0-120 หรือ 0-150 cm. B ช่วงที่ควบคุม (control section), depth 25-100 cm. C R

28. ระบบการจำแนกดินที่เผยแพร่ระบบการจำแนกดินที่เผยแพร่ • จากปัจจัยการกำเนิดดิน 5 ปัจจัยหลัก ดินทั่วโลกมีมากกว่า 50,000 ชนิด • เนื่องจากดินทั่วโลกแตกต่างกันจึงมีระบบการจำแนก(Classification systems) • ระบบจำแนกที่นิยมใช้มากคือ ระบบอนุกรมวิธานดิน (Soil Taxonomy) ซึ่งพัฒนาโดยกระทรวงเกษตรแห่งสหรัฐอเมริกา(USDA) ระบบการจำแนกดินที่แพร่หลายมากที่สุดและใช้ในประเทศไทยคือ ระบบจำแนกดินในสหรัฐอเมริกาที่ชื่อระบบ USDA 1938 และ Soil Taxonomy 1975

29. การจำแนกดินด้วยระบบอนุกรมวิธานดินการจำแนกดินด้วยระบบอนุกรมวิธานดิน เป็นระบบจำแนกดินของประเทศสหรัฐอเมริกา โดยนักปฐพีวิทยาในกระทรวงเกษตรสหรัฐอเมริกา เริ่มตั้งแต่ 1951 (ปรับปรุงมาจากระบบ USDA 1938) แล้วเสร็จในปี 1975 (Soil Survey Staff, 1975) และปรับปรุงแก้ไขจนถึงปัจจุบัน (Soil Survey Staff, 1998, 1999)

30. ข้อเสียของระบบ USDA 1938 การจำแนกขั้นสูงสุดใช้หลักโซนสภาพภูมิอากาศและพืชพรรณนั้น ไม่ได้ระบุกฏเกณฑ์ที่แน่นอน ทำให้ไม่สามารถให้คำจำกัดความที่แตกต่างกันอย่างเด่นชัดระหว่างดินตามโซนกับดินในโซน การจำแนกขั้นสูงมักใช้ปัจจัยภายนอกและการกำเนิดดินเป็นหลัก แทนที่จะใช้ลักษณะของตัวดินเอง คำจำกัดความที่เกี่ยวกับลักษณะดิน มักใช้พื้นฐานจากหน้าตัดดินที่ไม่ถูกรบกวนเลยและอยู่ภายใต้พืชพรรณท้องถิ่นเป็นหลัก ไม่คำนึงการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นจากการใช้ที่ดิน ให้ความสำคัญกับสีของดินมากเกินไป ไม่มีชั้นที่เหมาะสมให้ดินบางชนิด ใช้ชื่อจากแหล่งต่าง ๆ ซึ่งอาจเป็นชื่อพื้นเมืองหรือชื่อตั้งเอง ทำให้ยุ่งยากในการแปลและสื่อความหมายทางวิชาการ

31. กฏทั่วไป 8 ข้อของอนุกรมวิธานดิน คำนิยามของชั้นอนุกรมวิธานจะต้องมีความหมายเหมือนกันหรือใกล้เคียงกันมากที่สุดต่อผู้ใช้ อนุกรมวิธานดินเป็นการจำแนกหลายขั้น (multicategorical) โดยขั้นจำแนกสูงสุดจะแบ่งดินออกน้อยกลุ่มที่สุด และจะมีชั้นมากขึ้นในขั้นการจำแนกที่ต่ำลงมา และขั้นต่าง ๆ จะเรียงกันอย่างมีเหตุผล ชั้นอนุกรมวิธานต่าง ๆ จะต้องเป็นแนวคิดที่เจาะจงของตัวดินจริง ๆ ที่พบบนโลก ไม่ใช่ดินเชิงสมมติฐาน ลักษณะที่ใช้จำแนกจะต้องใช้สมบัติเชิงปริมาณที่สามารถสังเกตุตรวจวัดได้ อนุกรมวิธานจะต้องสามารถดัดแปลงให้เหมาะกับความรู้ใหม่ ๆ ได้ โดยกระทบกระเทือนระบบทั้งหมดน้อยที่สุด ลักษณะที่ใช้ในการจำแนกต้องคลอบคลุมทั้งดินที่ถูกรบกวนและที่ไม่ถูกรบกวน สามารถกำหนดชั้นอนุกรมวิธานของดินทุกชนิดที่พบในสภาพภูมิประเทศหนึ่ง ๆ ครอบคลุมดินทั้งหมดที่รู้จักไม่ว่าจะพบที่ใด

32. ลักษณะที่ใช้ในการจำแนกในอนุกรมวิธานดินลักษณะที่ใช้ในการจำแนกในอนุกรมวิธานดิน • ชั้นดินวินิจฉัย-คือลักษณะเด่นที่เป็นชั้นในดิน • ลักษณะวินิจฉัย- เป็นลักษณะหรือสภาพเงื่อนไขที่พบในดินแต่ไม่เป็นชั้นดิน • สภาพเงื่อนไข (conditions) • วัสดุวินิจฉัย (diagnostic materials) • สมบัติวินิจฉัย (diagnostic properties) • แนวสัมผัสวินิจฉัย (diagnostic contacts) • สภาพความชื้นของดิน (soil moisture regimes) • สภาพอุณหภูมิของดิน (soil temperature regimes) • ลักษณะวินิจฉัยของดินอินทรีย์ • ลักษณะที่ใช้ในการจำแนกขั้นต่ำของดิน-มักเกี่ยวข้องกับการใช้ที่ดิน และความแตกต่างของลักษณะดินในช่วงควบคุมดินในหน้าตัดดิน

33. โครงสร้างของอนุกรมวิธานดินโครงสร้างของอนุกรมวิธานดิน

34. หลักการทั่วไปของขั้นการจำแนกหลักการทั่วไปของขั้นการจำแนก • อันดับ • แบ่งชั้นการจำแนกออกเป็น 12 ชั้น หรือเรียกว่าแบ่งออกเป็น 12 อันดับ • รากศัพท์จากภาษากรีกและละติน โดยลงท้ายด้วย “sols” เสมอ (sols = solum= ชั้นที่เป็นดิน) • ในชื่ออันดับจะมีกลุ่มอักษรประกอบชื่อและมีความหมาย ซึ่งกลุ่มอักษรประกอบชื่อ (formative element) จะมี 2-3 ตัวอักษร และจะใช้ต่อท้ายชื่ออันดับย่อย • อันดับย่อย • การเรีกชื่อใช้ 2 พยางค์ พยางค์ท้ายมาจากกลุ่มอักษรประกอบชื่อ ที่ปรากฏในชื่อของอันดับ ส่วนพยางค์แรกมาจากกลุ่มอักษรที่มีความหมายถึงสมบัติวินิจฉัย • เช่น Aquentมาจาก Aquic + “Ent”isolหมายถึงอันดับย่อยของ Entisolsที่อยู่ในสภาพความชื้นดินแบบแอควิก

35. หลักการทั่วไปของขั้นการจำแนกหลักการทั่วไปของขั้นการจำแนก • กลุ่มดินใหญ่ • ชื่อมี 3-4 พยางค์ โดยจะนำอักษรประกอบชื่อซึ่งบ่งถึงลักษณะวินิจฉัยของกลุ่มดินใหญ่มาเติมข้างหน้าชื่ออันดับย่อย • เช่น Fluvaquentsมาจาก Fluv-แม่น้ำ + Aqutic-ความชื้นแบบAquic + Entisols-อันดับเอนทิโซล • กลุ่มดินย่อย • ชื่อของกลุ่มดินย่อยจะประกอบด้วยชื่อกลุ่มดินใหญ่ และขยายด้วยคำคุณศัพท์ 1 คำ หรือมากกว่า • ถ้ามีคำคุณศัพท์ “Typic” ใช้ประกอบชื่อกลุ่มดินย่อย แสดงว่า กลุ่มดินย่อยนั้นมีสมบัติวินิจฉัยต่าง ๆ ตรงกับของอันดับ อันดับย่อย และกลุ่มดินใหญ่ (หรือไม่มีลักษณะเด่นที่แตกต่างไปจากกลุ่มดินใหญ่ อันดับย่อยและอันดับ)

36. หลักการทั่วไปของขั้นการจำแนกหลักการทั่วไปของขั้นการจำแนก • วงศ์ดิน • ชื่อวงศ์ดินมีลักษณะเป็นหลายตอน (polynomial) แต่ละตอนประกอบด้วยชื่อของกลุ่มดินย่อยและคำคุณศัพท์ ซึ่งปกติมี 3-4 ตอน ที่ระบุลักษณะเด่นของดิน เช่น ชั้นขนาดอนุภาคดิน ชั้นแร่ในดิน ชั้นอุณหภูมิดิน เป็นต้น • เช่น Coarse-loamy, koalinitic, isohyperthermic • ชุดดิน • การจำแนกใช้ชนิดและการเรียงตัวของชั้นดิน สีดิน เนื้อดิน โครงสร้างดิน การยึดตัว ปฏิกิริยาดินในแต่ละชั้น สมบัติทางเคมีและเชิงแร่ของชั้นดินปกติ • ชุดดินเดียวกันควรมีลักษณะเหมือนกับดินหนึ่ง (soil individual) เดียวกันอย่างน้อยร้อยละ 80 และในชุดเดียวกันอาจแตกต่างในเรื่องความลาดชัน การทับถม การกร่อน ความลึก หรือลักษณะทางธรณีสัณฐานวิทยา • ชื่อชุดดินเป็นชื่อสถานที่หรือเขตการปกครอง ที่พบโพลีพีดอนหรือดินหนึ่งชนิดนั้น ๆ มากในครั้งแรกและเป็นชื่อที่รู้จักกันโดยทั่วไป

37. อันดับดินและข้อวินิจฉัยอันดับดินและข้อวินิจฉัย

38. http://soils.usda.gov/technical/soil_orders/orders.jpg

39. Source: http://www.wv.nrcs.usda.gov/news/images/06aug_nv/globalsoilposterw.jpg

40. การกระจายของอันดับดินในประทศไทยการกระจายของอันดับดินในประทศไทย ดินในประเทศไทยตามระบบอนุกรมวิธานดิน พบว่ามีการจำแนกอยู่ในอันดับต่างๆรวม 9 อันดับ จากทั้งหมด 12 อันดับ โดยมีดินในอันดับ อัลทิซอลส์ (Ultisols) เป็นปริมาณพื้นที่กว้างขวางที่สุด รองลงมาคือ อินเซปทิซอลส์ (Inceptisols) แอลฟิซอลส์ (Alfisols) เอนทิซอลส์ (Entisols) มอลลิซอลส์ (Mollisols) เวอร์ทิซอลส์ (Vertisols) สปอดโดซอลส์ (Spodosols) ออกซิซอลส์ (Oxisols) และ ฮิสโทซอลส์ (Histosols

41. หน้าตัดดิน