การอนุรักษ์ดินและน้ำ (Soil Conservation) ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. ชาญชัย แสงชโยสวัสดิ์ ภาควิชาปฐพีศาสตร์และอนุรักษ์ศาสตร์

1. การอนุรักษ์ดินและน้ำ (Soil Conservation) ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. ชาญชัย แสงชโยสวัสดิ์ ภาควิชาปฐพีศาสตร์และอนุรักษ์ศาสตร์ คณะเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ 944621 ต่อ 230 หรือ 09-6374341

2. บทที่ 5 ความคงทนของดินต่อการพังทลาย (Erodibility)

3. ความยากง่ายในการพังทลายของดินความยากง่ายในการพังทลายของดิน • Cook => วัดเป็นความต้านทาน หรือความง่ายในการเกิดการพังทลายของดินก็ได้ • ดัชนีความยากง่ายในการพังทลายของดิน (Erodibility index) --> ปริมาณการเกิดการพังทลายดินที่เกิดขึ้นภายใต้สภาพที่มีการควบคุม • Hudson => ความยากง่ายของดินในการเกิดการพังทลายดิน ซึ่งขึ้นกับสมบัติทางกายภาพและทางเคมี ตลอดจนการจัดการดิน

4. Wishmeier และSmith => การสูญเสียดินภายใต้สภาพพื้นที่มาตรฐาน คือ • - มีความลาดเท 9 เปอร์เซ็นต์ • - มีความยาว 72.6 ฟุต • - มีการไถพรวนตามแนวลาดเทและปล่อยทิ้งไว้ ความสำคัญของ Soil Erodibility • วางแผนการควบคุมการพังทลายดินที่มีประสิทธิภาพ • เป็นปัจจัยเชิงปริมาณ (Quantitative factor) สำหรับการคำนวณการสูญเสียดิน

5. Erosivity Erodibility และ Physical Characteristic Management Rainfall Crop Management Land Management Energy การชะล้างพังทลายดิน A = R x K x LS x P x C

6. ปัจจัยที่มีผลต่อ Soil Erodibility • สมบัติทางกายภาพและเคมีของดิน • การปฏิบัติต่าง ๆ ที่กระทำต่อดินนั้น • สภาพภูมิประเทศ

7. สมบัติทางกายภาพของดินสมบัติทางกายภาพของดิน • โครงสร้างดิน (Soil Structure) มีผลต่อ detachment, infiltration และ permeability • การซึมซับของน้ำในดิน • การเกาะกันของดิน • การขยายตัวและการหดตัวของดิน • ความชื้นของดิน • สภาพของผิวดิน

8. เนื้อดิน (Soil Texture) • High clay -->detachment ต่ำ • K = 0.05 - 0.15 • Coarse textured soil --> runoff ต่ำ, detachment สูง • (Sandy soil) • K = 0.05 - 0.2 • Medium textured soil --> detachment and runoff • (Silt loam) ปานกลาง • K = 0.25 - 0.4 • High silt --> detachment สูง, มี Crust และ runoff สูง • K > 0.4

9. สมบัติทางเคมีของดิน • ปริมาณอินทรียวัตถุในดินลด detachment, เพิ่ม infiltration แต่ OM ต้องไม่เกิน 4% • ชนิดและปริมาณของประจุบวกที่ถูกดูดซับ • ปริมาณของ SiO2 และ Sesquioxite ในดิน

10. การปฏิบัติต่าง ๆ ที่กระทำต่อดินนั้น • การจัดการดิน (Land management) --> Runoff • การใช้ที่ดินอย่างเข้มข้นและให้ผลดีที่สุดโดยไม่ทำให้ดินนั้นเสื่อมคุณภาพลง • การจัดการพืช (Crop management) --> Detachment • ธรรมชาติการเจริญเติบโต การหาอาหารในดิน การให้การคุ้มกันดิน และปรับปรุงคุณภาพดินของพืช • การเลือกชนิดของพืชที่ปลูกให้เหมาะสมกับเวลา

11. พืชแต่ละชนิดมีผลต่อ Erodibility ขึ้นกับ • การเตรียมดิน • วิธีการปลูกพืช • การปฏิบัติต่าง ๆ ในขณะที่พืชเจริญเติบโต • ธรรมชาติของการเจริญเติบโต • วิธีการเก็บเกี่ยว • ปริมาณเศษเหลือของพืชภายหลังการเก็บเกี่ยว

12. สภาพภูมิประเทศ • พื้นที่ที่มีความลาดชันสูง การพังทลายดินจะมากกว่าพื้นที่ที่มีความลาดชันต่ำ เนื่องจาก Erosive force, Splash และ Transportation • ความต่างของระดับความสูงตามทางน้ำ • ความต่างของระดับความสูงในพื้นที่ • ลักษณะการจัดเรียงตัวของ Slope • ปริมาตรและความเร็วของน้ำไหลบ่ามักเกิดขึ้นที่ส่วนล่างสุดของ Slope (bottom of end slope)

14. วิธีการประเมิน Erodibility Index • การวัดการสูญเสียดินโดยตรงในสภาพที่มีการควบคุม • - เสียค่าใช้จ่ายแพง • - ใช้อุปกรณ์พิเศษในการเก็บรวบรวมข้อมูล • - ใช้ระยะเวลานาน • แยกคุณสมบัติบางประการของดินออกมาแล้วประเมินค่าดัชนี • - วิเคราะห์ดินตามวิธีปกติ • - ใช้อุปกรณ์ทั่ว ๆ ไป • - วัดได้รวดเร็ว • - เหมาะสมในการทำแผนที่ Soil erodibility

15. ศึกษาสมบัติของดินต่อ Erodibility Index • Middleton, 1934 • erosion ratio = dispersion ratio • colloid contend • dispersion ratio = อัตราส่วนระหว่างปริมาณ siltและ clay ในสภาพที่แตกกระจายกับ silt และ clay ในสภาพที่ไม่แตกกระจาย • Bouyoucos, 1935 • Clay ratio = % sand + % silt • % Clay

16. Wishmeier และคณะ, 1971 • พัฒนา Soil erodibility nomograph • โดยมีคุณสมบัติของดิน 5 ตัวที่เกี่ยวข้อง • - % Silt • - % Sand • - % Organic Matter • - Soil Structure (โครงสร้างดิน) • - Permeability (การซึมซาบของน้ำในดิน)

17. การประเมิน Erodibility Index ในปัจจุบัน • ค่าที่ดัดแปลงมาจากค่าที่วัดการสูญเสียดิน ซึ่งกำหนดโดยกระทรวงเกษตรของสหรัฐ โดยมีการศึกษาดินจริงเพียง 20 ตัวอย่างเท่านั้น • ค่าที่ได้จาก Nomograph ซึ่งพัฒนาขึ้นโดย Wishmeier และคณะ • ค่าที่ได้จากการวัดปริมาณการสูญเสียดินจริงในสภาพไร่นา และคำนวณหาค่า K

18. สมการการสูญเสียดิน (Soil Loss Equation) • ปริมาณดินที่สูญเสียจากขบวนการพังทลายดิน • ธรรมชาติของฝน • ชนิดดิน • ความลาดเทของพื้นที่ • พืชที่ขึ้นอยู่ในพื้นที่ • วิธีการไถพรวน • ปฏิกิริยาร่วมระหว่างตัวแปรดังกล่าว

19. Baver (1933) • E = f(R, G, V, S) • E = การพังทลายของดิน • R = ปัจจัยเกี่ยวกับปริมาณและความเข้มของฝน • G = ปัจจัยเกี่ยวกับความลาดเทของพื้นที่ • V = ปัจจัยเกี่ยวกับปริมาณและธรรมชาติของพืชที่ขึ้นอยู่ • S = ปัจจัยเกี่ยวกับคุณสมบัติของดิน • ประเมินทางด้านปริมาณได้ยาก • ใช้อธิบายขบวนการพังทลายของดินด้านคุณภาพเท่านั้น

20. Zingg (1940) คำนวณการสูญเสียดินในไร่นา X = C S1.4 L1.6 X = ปริมาณการสูญเสียดินทั้งหมด (ตัน/เอเคอร์) C = ค่าคงที่ S = เปอร์เซ็นต์ความลาดเท L = ความยาวของความลาดเท (ฟุต)

21. Smith (1941) • เพิ่มปัจจัยทางด้านพืชและการปฏิบัติในการอนุรักษ์ดิน • แนะนำปริมาณดินที่ยอมให้สูญเสียในแต่ละปีเนื่องจากการเกิดการพังทลายของดินเพื่อใช้กับดินชุด Shelby X = CS1.4 L0.6 P

22. USDA (1954 - 1960) • วิเคราะห์และสรุปการศึกษา และใช้เทคนิคการวิเคราะห์ขั้นสูง เพื่อปรับปรุงสมการการสูญเสียดิน • ปรับปรุงดัชนีการพังทลายของฝน • วิธีการประเมินการจัดการพืช • ประเมิน Erodibility เชิงปริมาณ • ประเมินผลของปฏิกริยาร่วมระหว่างตัวแปร • ระดับความสามารถในการให้ผลผลิตของดิน • การจัดลำดับพืช • การจัดการเศษเหลือของพืช เป็นต้น

23. บทที่ 6 สมการการสูญเสียดินสากล (Universal Soil Loss Equation: USLE)

24. Universal Soil Loss Equation (Wishmeier และ Smith, 1965) A = R K L S C P A = ปริมาณการสูญเสียดินต่อหน่วยพื้นที่ R = ปัจจัยเกี่ยวกับฝนและน้ำที่ไหลบ่าบนดิน K = ความยากง่ายของการเกิดการพังทลายของดิน L = ความยาวของความลาดเท S = ปัจจัยความลาดชัน C = ปัจจัยการจัดการพืช P = ปัจจัยการปฏิบัติควบคุมการพังทลายของดิน

25. ปัจจัยเกี่ยวกับฝนและน้ำที่ไหลบ่าบนผิวดินปัจจัยเกี่ยวกับฝนและน้ำที่ไหลบ่าบนผิวดิน ประเมินจากผลของการปะทะของเม็ดฝนที่กระทำต่อดิน และรวมถึงปริมาณและอัตราน้ำที่ไหลบ่าซึ่งเกิดขึ้นในขณะที่ฝนตกด้วย R = Ei I30i 100 R = ปัจจัยเกี่ยวกับฝนและน้ำที่ไหลบ่าบนดิน EiI30= ดัชนีการพังทลายของดินที่เกิดจากฝนแต่ละครั้ง n = จำนวนพายุในระยะเวลานั้น ๆ ที่ต้องการ n i = 1

26. - หา R จาก EI30 - หาความสัมพันธ์ระหว่าง R กับปริมาณน้ำฝน -ใช้ Isoerodent Map

27. ปัจจัยเกี่ยวกับความยากง่ายในการพังทลายดินปัจจัยเกี่ยวกับความยากง่ายในการพังทลายดิน • ประเมินจากข้อมูลที่ได้จากแปลงมาตรฐาน • ยาว 72.6 ฟุต • กว้าง 6 ฟุต • ลาดเทสม่ำเสมอ 9% • ไถพรวนแล้วปล่อยทิ้งไว้ว่างเปล่าไม่มีพืชปกคลุม • K = A / EI • ในประเทศไทย • หาค่า K ตามชุดดินนั้น ๆ ในที่ต่าง ๆ กันแล้ว นำมาหาค่าเฉลี่ยเพื่อเป็นตัวแทนของชุดดินนั้น ๆ เช่น ชุดดิน บุรีรัม มีค่า K ระหว่าง 0.21 - 0.65 เป็นต้น

28. การประเมินค่า K จากคุณสมบัติของดิน จากสูตร K = 2.87 x 10-7 M1.14 (12-a) + 4.3 x 10-3 (b-2) + 3.3 x 10-3 (c-3) K = Erodibility M = Particle size parameter (%Silt + %very fine sand) x (100 - %clay) a = % OM b = Soil structure code; 1 – 4 c = Profile permeability code; 1 – 6

29. Nomograph

30. ปัจจัยเกี่ยวกับสภาพภูมิประเทศ หาได้จากแผนภาพผลของความลาดเท หรือ จากสูตร LS = ( /72.6)m(65.41sin2 +4.56sin + 0.065)  = ความยาวของความลาดเท (ฟุต) = มุมของความลาดเท m = 0.5 เมื่อ slope >= 5.0% 0.4 เมื่อ slope = 3.5 - 4.5% 0.3 เมื่อ slope = 1.0 - 3.0% 0.2 เมื่อ slope < 1.0%

31. ข้อสังเกตุของการใช้ค่า LS • พื้นที่ลาดเทนูน (Convex slope), ลาดเทเว้า (Concave slope) หรือ ลาดเทซับซ้อน (Complex slope) ต้องมีการปรับค่า LS ใหม่ • พื้นที่มีความลาดเท 3 - 18% • ความยาวของความลาดเท 30 - 300 ฟุต

32. ปัจจัยเกี่ยวกับการจัดการพืชปัจจัยเกี่ยวกับการจัดการพืช • เป็นการรวมอิทธิพลของตัวแปรหลายชนิด • ชนิดของพืชที่ปลูก • ชนิดของวัชพืช • การปฏิบัติปลูกพืชหมุนเวียน • ปริมาณอินทรียวัตถุที่มีอยู่ขณะนั้น • การใส่ปุ๋ย • การจัดการเศษเหลือของพืช • การปฏิบัติการไถพรวน • ไม่สามารถแยกประเมินผลได้

33. C = อัตราส่วนของการสูญเสียดินระหว่างดินที่มีการปลูกพืชนั้นภายใต้สภาพที่จำกัดกับดินที่มีการไถพรวน • การสูญเสียดินในไร่นาจริง < ค่าที่คำนวณได้ • - การจัดลำดับพืช • - การปฏิบัติการจัดการต่าง ๆ • - สภาพการเจริญเติบโต • - การพัฒนาของพืชที่ขึ้นปกคลุม • การจัดลำดับพืช • ระยะเวลาของร่มใบของพืชที่จะปลูกต่อมา • ผลตกค้างของพืชและการจัดการพืช • ลดความเร็วในการไหลของน้ำไหลบ่าบนผิวดิน

34. การ Weight ค่า C Weight ตามสัดส่วนของความสามารถที่ก่อให้เกิดการพังทลายของฝนทั้งปี Cw = Ci %R 100 Cw = ค่า C ที่ถูก weight Ci = ปัจจัยเกี่ยวกับพืชในระยะเวลาของพืช i %R = เปอร์เซ็นต์ของหน่วยของความสามารถ ก่อให้เกิดการพังทลายของฝนซึ่งเกิดขึ้น ในระยะของพืช i

35. ปัจจัยเกี่ยวกับการอนุรักษ์ปัจจัยเกี่ยวกับการอนุรักษ์ • การไถตามแนวระดับ (Contour Cultivation) • การปลูกพืชเป็นแถบสลับ (Strip cropping) • การไถพรวนตามแนวระดับร่วมกับการปลูกพืชแถบสลับ (Contoure strip cropping) • การทำขั้นบันได (Terracing)

36. การใช้สมการการสูญเสียดินสากลการใช้สมการการสูญเสียดินสากล • คาดคะเนหรือทำนายการสูญเสียดินเนื่องจากการเกิดการพังทลายของดินจากการใช้ที่ดินทำการเพาะปลูกระบบต่าง ๆ • เลือกใช้ที่ดินและการปฏิบัติการเกษตร • เพื่อใช้ในการทำนายการสูญเสียดินจากบริเวณที่มีการก่อสร้าง • เพื่อใช้ในการคาดคะเนการเกิดตะกอนบนพื้นที่สูงภายในบริเวณพื้นที่ลุ่มน้ำ

37. สมการในการขนย้ายตะกอนสมการในการขนย้ายตะกอน y = E(SD)/Ws y = ปริมาณของตะกอนต่อหน่วยพื้นที่ E = การเกิดการพังทลายทั้งหมด ; Interrill, rill, Gully, Streambed, Streambank erosion เป็นต้น SD = Sediment Delivery Ratio, อัตราส่วนระหว่างปริมาณของตะกอนที่เกิดขึ้นทั้งหมดในพื้นที่ลุ่มน้ำนั้น กับปริมาณตะกอนที่วัดตรงจุดที่เก็บตัวอย่างตะกอน Ws = พื้นที่ลุ่มน้ำซึ่งอยู่เหนือจุดที่ทำการประเมินปริมาณตะกอน

38. Permissible erosion หรือ Soil loss tolerance • การสูญเสียดินซึ่งมีปริมาณมากที่สุดที่ทำให้ผลผลิตของพืชยังคงอยู่ในระดับสูง และได้ผลกำไรเป็นระยะเวลานานตลอดไป • โดยทั่วไป 1 - 5 ตัน/เอเคอร์/ปี ขึ้นกับ • Soil permeability • Soil profile • ความมากน้อยของการพังทลายที่เกิดขึ้นแล้วของดินนั้น • ดินตื้นและดินทราย --> 2 - 3 ตัน/เอเคอร์/ปี • ดินลึกและดินร่วน --> 6 - 7 ตัน/เอเคอร์/ปี

39. ตัวอย่างการใช้สมการการสูญเสียดินสากลตัวอย่างการใช้สมการการสูญเสียดินสากล • ทำนายหรือคาดคะเนการสูญเสียดินจากพื้นที่ • จงคำนวณหาปริมาณดินที่จะสูญเสียไปจากบริเวณซึ่งอยู่ใกล้กับตัวเมืองบุรีรัมย์ ซึ่งมีค่าปัจจัยเกี่ยวกับฝนและน้ำไหลบ่าตามผิวดิน (R-factor) = 600 และ ดินในบริเวณนี้เป็นดินชุดน้ำพอง มีค่า K-factor = 0.40 พื้นที่นี้มีความลาดเท 8% และมีความยาวของความลาดเท 400 ฟุต มันสำปะหลังถูกปลูกเป็นปีแรกของการใช้ประโยชน์ที่ดิน ดินแปลงนี้มีการไถพรวนขึ้นลงขนานกับทิศทางของความลาดเท

40. เลือกการปฏิบัติการอนุรักษ์และการใช้ที่ดิน เลือกการปฏิบัติการอนุรักษ์และการใช้ที่ดิน • จากตัวอย่างที่แล้ว • R-factor, K-factor และ LS factor คงที่ Permissible erosion = 5 ตัน/เอเคอร์/ปี • ทำนายการเกิดการพังทลายดินในพื้นที่ลุ่มน้ำ • ใช้ประโยชน์ในการวางแผนการใช้ประโยชน์ที่ดิน • อย่างถูกต้อง โดยการทำ Soil Erosion Map

41. ทำนายปริมาณของตะกอนในพื้นที่ลุ่มน้ำ ทำนายปริมาณของตะกอนในพื้นที่ลุ่มน้ำ • Y = 11.5 (Q x qp)0.56 KCPLS • Y = ปริมาณตะกอนที่เกิดขึ้นจากแต่ละพายุฝน (ตัน) • Q = ปริมาณน้ำที่ไหลบ่าของแต่ละพายุฝน (m3) • qp = อัตราสูงสุดของน้ำไหลบ่า (m3/sec)

42. ความถูกต้องของการทำนายของสมการความถูกต้องของการทำนายของสมการ • เนื้อดิน Clay < 35% และ Sand < 65% จะได้ผลถูกต้องมากที่สุด • Slope 3 - 18% • Slope length < 400 ฟุต • กราฟและแผนภาพต่าง ๆ ที่นำมาใช้ในการประเมินปัจจัยต่าง ๆ ได้จากค่าเฉลี่ยของระยะเวลายาวนานของการสูญเสียดินจากแปลงทดลอง

43. บทที่ 7 แนวทางการอนุรักษ์ดินและน้ำ (Soil and Water Conservation Measurement)

44. การอนุรักษ์ดิน (Soil Conservation) • การอนุรักษ์ดินและการพังทลายดินเป็นขบวนการสะสม(Cumulative process) => ดินที่เกิดการพังทลายไปแล้วมีแนวโน้มที่จะเกิดการพังทลายมากขึ้น • ต้องการวิธีการต่างๆในการอนุรักษ์มากขึ้นด้วยและจะต้องใช้เวลานาน • ป้องกันดินโดยให้เกิดการพังทลายน้อยที่สุด • ไม่มีการอนุรักษ์ดินที่สามารถใช้วิธีลัด • จำเป็นต้องวิเคราะห์แต่ละกรณีไปแล้วใช้วิธีการอนุรักษ์หลายๆวิธีกระทำร่วมกัน

45. เป้าหมายของการอนุรักษ์ดินเป้าหมายของการอนุรักษ์ดิน • ลดการพังทลายของดินเพื่อรักษาสมดุลระหว่างการสูญเสียและความสามารถในการให้ผลผลิตของดิน • เพิ่มปริมาณธาตุอาหารพืชในดินป้องกันการสูญหายของธาตุอาหารพืชและทดแทนธาตุอาหารพืชที่สูญหายไป • รักษาปริมาณอินทรียวัตถุในดิน • รักษาและปรับปรุงสมบัติทางกายภาพของดิน • เพื่อให้น้ำที่เป็นประโยชน์ต่อพืชได้มากที่สุด

46. แนวทางของการอนุรักษ์ดินและน้ำแนวทางของการอนุรักษ์ดินและน้ำ • ลดการลงทุนโดยหน่วยงานของรัฐ • เน้นงานที่มีประสิทธิภาพและได้รับการยอมรับจากชาวบ้าน • เห็นผลในระยะเวลาสั้น เช่น เพิ่มผลผลิตต่อหน่วยพื้นที่หรือหน่วยแรงงาน • จัดตั้งกลุ่มเพื่อทำงานเป็นทีม • ทำงานใหญ่และหนักได้ • เพิ่มความรับผิดชอบต่อสังคมในการอนุรักษ์ดินและน้ำ • พัฒนาวิธีการอนุรักษ์ที่ยั่งยืนในพื้นที่

47. แนวทางการออกแบบระบบอนุรักษ์ดินและน้ำแนวทางการออกแบบระบบอนุรักษ์ดินและน้ำ • เน้น Cost-effectiveดังนั้นการลดการพังทลายโดยสิ้นเชิงอาจจะไม่ใช่เป้าหมายที่วางไว้ • ระดับการพังทลายดินที่ยอมรับได้ต้องมีการกำหนดไว้ • ความเสี่ยงต่อความล้มเหลวของมาตรการอนุรักษ์ต้องมีการประเมิน

48. หลักการในการอนุรักษ์ดินหลักการในการอนุรักษ์ดิน • ปรับปรุงดินให้มีความต้านทานต่อการแตกกระจายและการเคลื่อนที่ของดินและทำให้ผิวดินมีการแทรกซึมของน้ำมากขึ้น • ลดการแตกกระจายของการเคลื่อนย้ายอนุภาคดินทำได้โดยสร้างสิ่งกีดขวางบนผิวดิน • ปรับปรุงโครงสร้างดินให้เหมาะแก่การเจริญเติบโตของพืช • ปรับปรุงความชื้นดินให้มีอยู่ปานกลาง • ปกคลุมดินให้พ้นจากการปะทะของเม็ดฝนที่ตกลงมา • ปกคลุมด้วยการปลูกพืชหรือเศษเหลือของพืช • การทำให้น้ำที่ไหลบ่าบนผิวดินช้าลง • ทำการเคลื่อนย้ายน้ำที่ไหลบ่าไปยังแหล่งสะสมน้ำเพื่อป้องกันไม่ให้มีการพังทลายของดินเกิดขึ้น

49. วิธีการทำการเกษตรที่ดีวิธีการทำการเกษตรที่ดี • รักษาความสามารถในการให้ผลผลิตของดินให้คงอยู่หรือดีกว่าเดิมเพื่อใช้ในการเพาะปลูก • การใช้ที่ดิน • การไถพรวน • การจัดการธาตุอาหารพืชในดิน • การจัดการน้ำ • การจัดการอินทรียวัตถุ

50. การใช้ที่ดิน(Land Use) • การใช้ที่ดินแต่ละแบบจะมีผลต่อความสามารถของดินในการให้ผลผลิตและการเกิดการพังทลายของดินเนื่องจาก ดินแต่ละบริเวณมีความสามารถในการให้ผลผลิตแตกต่างกัน • สมบัติทางด้านกายภาพเคมีและชีวะของดิน • สภาพภูมิประเทศ • ความอุดมสมบูรณ์ของดิน • ความสัมพันธ์ของน้ำในดิน • การเกิดการพังทลายของดิน