บทที่ 3 สมบัติทางเคมีของดิน

1

หนว่ ยการเรียนที่ 3

เรื่อง สมบตั ทิ างเคมีของดนิ

แผนผงั ความคิดรายหนว่ ย

2

สาระสำคัญ

สมบตั ทิ างเคมีของดินเปน็ สมบัติที่ใช้ความรทู้ างวิทยาศาสตร์ด้านเคมมี าอธบิ ายถงึ สาเหตุและ
ปัจจัยท่สี ง่ ผลต่อคณุ ภาพของดิน อันจะสามารถนำข้อมลู น้นั มาช่วยจัดการดินเพอื่ การเกษตรให้ประสบ
ความสำเร็จ ปจั จุบนั นักวทิ ยาศาสตร์ค้นพบสมบัตทิ างเคมีของดินอย่างลึกซึ้ง อย่างไรกต็ าม ในหนว่ ย
การเรยี นท่ี 3 น้ี จะกล่าวถึง ความเปน็ กรดของดิน การเปน็ บัฟเฟอรแ์ ละความจบุ ฟั เฟอรข์ องดิน ความ
ตอ้ งการปูน และความเป็นดา่ งของดิน ในระดับพนื้ ฐานเพอ่ื นำไปประยุกต์ใชใ้ นการปรับปรงุ ดนิ ต่อไป

จดุ ประสงค์การเรียนรู้ เพอ่ื ให้

1. ผเู้ รียน รู้ และเข้าใจเกยี่ วกบั ความเปน็ กรดของดนิ
2. ผเู้ รียน รู้ และเข้าใจเกย่ี วกับการเปน็ บฟั เฟอร์และความจบุ ฟั เฟอร์ของดิน
3. ผเู้ รยี น รู้ และเข้าใจเก่ียวกบั ความต้องการปูน
4. ผเู้ รยี น รู้ และเข้าใจเกย่ี วกับความเปน็ ด่างของดิน
5. ผเู้ รียนประมวลความรเู้ ก่ียวกบั สมบตั ทิ างเคมีของดินสำหรับใช้จัดการดนิ เพอื่ การเกษตร

จุดประสงคเ์ ชงิ สมรรถนะ

1. ผ้เู รียนสามารถอธิบายความเป็นกรดของดินไดอ้ ยา่ งถูกตอ้ ง
2. ผเู้ รยี นสามารถอธิบายการเปน็ บัฟเฟอร์และความจบุ ัฟเฟอรข์ องดนิ ได้อย่างถูกตอ้ ง
3. ผเู้ รยี นสามารถอธบิ ายความตอ้ งการปนู ได้อยา่ งถกู ต้อง
4. ผเู้ รียนสามารถอธิบายความเป็นด่างของดินได้อย่างถูกตอ้ ง
5. ผเู้ รียนสามารถนำความรเู้ ก่ียวกบั สมบัตทิ างเคมมี าประยกุ ต์ในกรณีศึกษาไดอ้ ยา่ งถกู ต้อง
อยา่ งน้อย 1 กรณี
6. ผเู้ รียนมคี ณุ ลักษณะที่พงึ ประสงคใ์ นเรือ่ งกระตอื รอื รน้ ใฝร่ ู้ ทำงานร่วมกับผู้อน่ื ได้ คิดอยา่ ง
เปน็ ระบบ และกลา้ แสดงออก

เนอื้ หาสาระการเรียนรู้

สมบัติทางเคมีของดินเป็นลักษณะภายในของดินที่เราไม่สามารถจะมองเห็นหรือสัมผัสได้
โดยตรง แต่พิสูจน์และอธิบายได้ด้วยปฏิกิริยาเคมี และผลลัพธ์ท่ีเกิดข้ึน ในหน่วยการเรียนท่ี 3 น้ี ได้
สรุปเนอ้ื หาสาระการเรยี นรจู้ าก ไพบูลย์ วิวฒั นว์ งศ์วนา (2546) โดยแบ่งหัวขอ้ การเรียนรู้ได้ ดงั น้ี

3

1. ความเปน็ กรดของดิน (soil acidity)

สภาพความเปน็ กรดของดิน เปน็ ดัชนีทีส่ ำคญั มากที่สุดอันหนง่ึ ในการบง่ บอกถงึ คณุ สมบตั ทิ าง
เคมี และความอุดมสมบูรณ์ของดิน ท้ังน้ีเน่ืองจากระดับความเป็นกรดมีอิทธิพลอย่างยิ่งต่อ
กระบวนการท้ังทางเคมีและชีวเคมีในดิน เข่น กิจกรรมของจุลินทรีย์ ความสามารถใน
การละลาย ตกตะกอน ตลอดจนการเคลือ่ นยา้ ย การสูญหายของสารประกอบและไอออนตา่ งๆ ความ
เป็นกรดของดินจงึ มอี ิทธิพลสำคัญต่อความเป็นประโยชน์ และการเป็นพิษของอาหารธาตุต่างๆ ของ
พชื ดังนั้นการศึกษาพฤติกรรมและธรรมชาตขิ องความเป็นกรด จงึ มปี ระโยชน์อยา่ งยง่ิ ต่อการควบคุม
และปรับปรุงคุณสมบัติของดิน การประเมินระดับความเป็นกรดของดินมักจะวัดออกมาในรูปของ
ความเป็นกรดเป็นด่างหรือพีเอช (pH) ซึ่งเป็นการวัดกัมมันตภาพ (activity) หรือความเข้มข้นของ
ปริมาณไฮโดรเจนไอออน (H+) ในสารละลายดิน ความเป็นกรดของดนิ โดยท่วั ไปคา่ พีเอชของดิน จะ
บอกเปน็ ค่าตวั เลขตงั้ แต่ 1 ถึง 14 ถา้ ดินมคี ่าพีเอชนอ้ ยกวา่ 7 แสดงวา่ ดินน้ันเป็นดนิ กรด ยงิ่ มีค่าน้อย
กว่า 7 มาก ก็จะเป็นกรดมาก แต่ถ้าดินมีพีเอชมากกว่า 7 จะเป็นดินดา่ ง ส่วนดนิ ที่มีพีเอชเท่ากับ 7
พอดีแสดงวา่ ดินเป็นกลาง แต่โดยปกติแล้วพีเอชของดนิ ท่ัวไปจะมีค่าอย่ใู นช่วง 5 ถึง 8 ในภาคสนาม
สามารถใช้ชุดตรวจสอบชนิดใช้น้ำยาเปลี่ยนสีตรวจสอบ เรียกว่า pH Test Kit หรือชุดตรวจสอบ
พีเอชวัดความเป็นกรด ด่างของดิน (แสดงดังภาพที่ 3.1) มีผลทั้งโดยตรง และโดยอ้อมต่อ
การเจริญเติบโตของพืชท่ีปลูกอยู่ในดิน ความเป็นกรดของดินจะทำใหก้ ารละลายของธาตุอาหารพืช
ตา่ งกนั เชน่ ถ้าดนิ เปน็ กรดรนุ แรง จะทำให้มธี าตพุ วกอะลูมิเนียม แมงกานสี และเหลก็ ละลายออกมา
อยู่ในสารละลายดินมากเกินไป จนเกดิ เป็นพิษขึ้นแกพ่ ืชท่ีปลกู ได้ แมงกานีสและเหลก็ แม้จะเป็นธาตุ
อาหารพืชที่สำคัญ แต่พืชต้องการในปริมาณน้อย ถ้ามีสะสมอยู่ในดินมากจนเกินไปจะเกิดเป็นพิษ
ขนึ้ กับพชื ได้ ดินท่มี คี า่ พเี อชตำ่ กวา่ 4.5 ลงไปเรามักพบปญั หาดงั กลา่ วข้างต้น ความเป็นประโยชนข์ อง
ธาตุอาหารต่างๆ ในดินทีพ่ ืชจะดึงดูดเอาไปใช้ได้ง่ายและมากนอ้ ยแคไ่ หน ขึ้นอยู่กับสภาพหรือระดับพี
เอชของดนิ ธาตุอาหารพืชท่ีมีอยู่ในดินจะคงสภาพทเี่ ป็นประโยชน์ต่อพืชได้ง่าย และมีปริมาณมากที่
พเี อชชว่ งหน่งึ ถา้ ดนิ มีพเี อชสงู หรอื ตำ่ กว่าช่วงนั้นๆ กเ็ ปล่ียนสภาพเป็นรปู ที่ยากทีพ่ ชื จะดึงดูดเอาไปใช้
เช่ น ธาตุ ฟ อ ส ฟ อ รัส จ ะ อ ยู่ ใน รูป ขอ งส ารล ะล าย ท่ี พื ชดึ งดู ด ไป ใช้ ได้ ง่าย เมื่ อ ดิ น มี
พีเอชอยู่ระหวา่ ง 6.0 – 7.0 ถ้าดินมีพเี อชสูง หรือต่ำกว่าช่วงนี้ ความเป็นประโยชน์ของธาตุ ฟอสฟอรัส
ในดนิ กล็ ดน้อยลง เพราะไปทำปฏิกิรยิ ากับแร่ธาตุตา่ งๆ ในดินไดง้ า่ ยข้ึน และแปรสภาพเป็นสารประกอบ
ทลี่ ะลายนำ้ ยาก

ธรรมชาติและสมบตั ทิ างเคมขี องดนิ ส่งผลตอ่ กลไก และปจั จยั ของการเปน็ บฟั เฟอร์ (buffer)
ดังนี้

4

1.1 แคดไอออนที่เป็นกรดและไม่เป็นกรด (acid and nonacid cations) เมื่อคำนึงถึง
ความเปน็ กรด แคดไอออนท่ดี ูดซับบนผิวคอลลอยด์ อนภุ าคดนิ และในสารละลาย สามารถแบ่งออกได้
เปน็ 2 ประเภท คอื แคดไอออนที่เป็นกรดและไมเ่ ปน็ กรด

ภาพท่ี 3.1 ชดุ ทดสอบวดั คา่ พีเอชของดิน (pH test kit)
ที่มา : ภาพถา่ ยโดย ปราสาท จลุ พวก

1) แคดไอออนทเี่ ปน็ กรด (acid cation)
แคทไอออนของโลหะท้ังหมดสามารถแสดงสมบัติเป็นกรดในสารละลาย นอกจาก

ไฮโดรเจนไอออน (H+) ซึ่งเป็นกรดโดยตัวไอออนเองแล้ว แคทไอออนอ่ืน ๆ ท่ีเป็นกรดทีส่ ำคัญในดิน
คือ Al3+ และ Fe3+ ซึง่ มีปรมิ าณน้อยกวา่ Al3+ รวมทัง้ แคทไอออนของโลหะแทรนซชิ นั อืน่ แสดงสมบัติ
เป็นกรดอ่อน โดยสามารถทำปฏิกริ ิยาไฮโดรไลซิสแล้วปลดปลอ่ ย H+ ออกมาในสารละลายดงั ตัวอยา่ ง
นี้

Al3+ (aq) + H2O(1) Al(OH)2+(aq) + H+(aq)

อะลมู นิ มั มีอทิ ธพิ ล และบทบาทสำคญั ตอ่ ความเปน็ กรดและการเปน็ บฟั เฟอร์ของดิน
ปริมาณของแคทไอออนทเ่ี ปน็ กรดในดิน มักจะบอกออกมาในรูปของการอมิ่ ตวั ด้วยกรด (percent
saturation, % AS) ซง่ึ โดยท่วั ไปหมายถงึ ปริมาณเปน็ ร้อยละของ Al3+ + H+ ที่แลกเปล่ยี นได้
(exchangeable) เมอื่ เทยี บกบั ปริมาณของแคทไอออนทแี่ ลกเปลีย่ นไดท้ งั้ หมด (CEC) นัน่ คือ

% AS = exchangeable(Al3+ + H+) x 100
CEC

5

ในดินโดยทว่ั ไปมกั พบวา่ pH มคี วามสัมพันธ์ อยา่ งใกลช้ ดิ กบั % AS กลา่ วคือ เมือ่
% AS สูงขึ้น pH ของดินจะลดลงตามไปด้วย

2) แคดไอออนที่ไมเ่ ปน็ กรด (nonacid cation)
แคทไอออนท่ไี มเ่ ปน็ กรด ไดแ้ กแ่ คทไอออนของธาตุโลหะในหมู่ 1A (alkali) และ IIA

(alkalin earth) ที่สำคัญและพบมากในดินคือ Ca2+, Mg2+ , K+ , และ Na+ แคทไอออนต่าง ๆ ที่
กลา่ วน้มี ักจะเรยี กรวมวา่ เปน็ แคทไอออนที่เปน็ “เบส” (“base” cations) อย่างไรกต็ ามในกรณีของ
แคทไอออนท่ีเรียกว่า “เบส” นีใ้ นทางเคมีถือว่าไม่ใช่เบส กล่าวคือแคทไอออนเหล่านไ้ี ม่สามารถรับ
โปรตอน (H+) และไม่ทำปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส ไม่มกี ารปลดปล่อย OH- ออกมาในสารละลายโดยตัว
ของแคทไอออนเองแล้วไม่มีอิทธิพลใดๆ ต่อ pH เมื่ออยู่ในสารละลาย แต่สามารถอยู่ในรูปของ
สารประกอบต่าง ๆ ซึ่งมีสมบัติเป็นกลาง เช่น NaCl, CaCl2 หรือเป็นด่าง เช่น NaOH, Na2CO3,
Ca(OH)2, CaCO3 ตวั อย่างการละลายนำ้ ของ CaCl2 (เกลือของกรดแก่กบั เบสแก)่ ดังปฏิกิริยา:

(1) CaCl2(s) Ca2+(aq) + 2Cl- (aq)

(2a) CaCO3(s) Ca2+(aq) + CO32- (aq)

H2O
(2b) HCO3- (aq) + OH- (aq)

ในปฏิกิรยิ า 1 Ca2+ และ Cl- ต่างกไ็ มท่ ำปฏิกิริยากับนำ้ ไฮโดรไลซิส ในสารละลาย
ยังมี H+ และ OH- สารละลาย CaCl2 จะเป็นกลาง สำหรับในปฏกิ ิรยิ า 2a Ca2+ ไม่ทำปฏิกิรยิ ากับ
น้ำ แต่ CO32- สามารถทำปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสแล้วปลดปล่อย OH- ออกมาในสารละลาย (ปฏิกิริยา
2b) ดงั นน้ั สารละลายของเกลอื CaCO3 จงึ เป็นเบส

จากตวั อยา่ งขา้ งตน้ จะเหน็ วา่ Ca2+ (รวมท้ังแคทไอออนอ่ืน ๆ ทีก่ ลา่ วมาแตต่ ้น) โดย
ตวั แคทไอออนเองแล้วไม่ใช่เบส และไมม่ อี ทิ ธพิ ลตอ่ pH เพื่อมใิ หเ้ กิดความสับสนในปัจจุบันจงึ ใช้คำวา่
แคทไอออนที่ไม่เป็นกรด (nonacid cations) แทนคำว่า “เบส” ที่ใชม้ าแตเ่ ดิมในทำนองเดยี วกันกับ
แคทไอออนท่ีเป็นกรด การอ่ิมตวั ท่ไี ม่ใช่กรด (percent nonacid saturation, %NAS) ซ่ึงเดมิ ใช้คำว่า
ร้อยละ (เปอร์เซ็นต์) การอิ่มตัวด้วย “เบส” (percent “base” saturation, %NAS) เขียนเป็น
ความสมั พันธ์ได้ดงั น้ี:

(3) %NAS = %BS = Exchangeable (Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+) x 100
CEC

6

(4) หรือ = 100 - (% acid saturation)

อย่างไรก็ตามถึงแม้จะขจัดความกำกวมและสับสนได้ นักวิชาการและหนังสือส่วน
ใหญ่ยังคงใช้คำว่า “base” กับแคทไอออนท่ีไม่เป็นกรดดังกล่าว โดยเฉพาะอย่างย่ิงการจำแนกดิน
ตามระบบอนกุ รมวธิ านดินของสหรฐั อเมรกิ ายงั คงใช้ % BS เป็นหลักการอนั หน่ึงในการพจิ ารณา

1.2 สาเหตุความเปน็ กรดของดนิ (causes of soil acidity)
ความเป็นกรดของดิน เกิดขึ้นจากทั้งกระบวนการทางธรรมชาติและกระบวนการท่ี

เก่ียวขอ้ งกับการเกษตรกรรม รวมทั้งกิจกรรมบางอย่างของมนษุ ย์โดยมีสาเหตุทส่ี ำคญั ดงั นี้
1.2.1 การสลายตัวผพุ ังและการชะล้าง ในระหวา่ งกระบวนการสลายตวั ผุพังทางเคมี

(chemical weathering or decomposition) ของหินและแร่ จะมกี ารปลดปล่อยแคทไอออนต่าง ๆ
ออกมาในสารละลายดิน ในสภาพที่มีปริมาณน้ำฝนเพียงพอ แคทไอออนดังกล่าวจะถูกชะล้าง
สญู หายไปจากดินได้ยากง่ายต่างกัน ท้ังนเี้ น่ืองจากความสามารถที่แตกตา่ งกันในการละลายน้ำและ
การดดู ซับบนผิวอนภุ าคดนิ แคทไอออนทไ่ี มเ่ ป็นกรดเชน่ Na+ K+ Ca2+ และ Mg2+ ซ่งึ มศี กั ยไ์ อออน
คอ่ นข้างต่ำ จะมีอัตราการชะล้างที่สงู เม่ือเปรียบเทียบกับแคทไอออนที่เป็นกรด เช่น H+ Al3+ และ
Fe3+ ดังน้ันเม่ือมีการชะล้างสูงโดยเฉพาะอย่างย่ิงในเขตชุ่มชื้นท่ีมีปริมาณน้ำฝนมาก จะทำให้การ
อมิ่ ตวั ดว้ ยกรดสงู ขึ้น สภาพความเปน็ กรดของดนิ จงึ สูง (pH ลดลง) ตามไปดว้ ย ความเปน็ กรดของดิน
ทก่ี ล่าวขา้ งต้น เป็นกระบวนการทางธรรมชาติทีเ่ กิดขึน้ อย่างช้ามาก อยา่ งไรกต็ ามในสารละลายดินซึ่ง
มีกรดต่างๆ ละลายอยู่ที่สำคัญเช่นกรดคาร์บอนิก (H2CO3) ซึ่งเกิดจากการละลายน้ำของก๊าซ
คาร์บอนไดออกไซด์ที่มีมากในดิน รวมท้ังกรดอินทรีย์และอนินทรีย์ที่ได้จากการสลายตัวของ
อนิ ทรียวัตถุ กรดคาร์บอนิกสามารถแตกตัวให้ H+ ไดด้ ีเมื่อ pH > 6.0 H+ ดังกล่าวนอกจากจะเพ่ิม
ความเป็นกรดให้กับดินโดยตรงแล้ว ยังสามารถแลกเปล่ียนไล่ที่แคทไอออนที่ไม่เปน็ กรดท่ีดูดซับบน
ผวิ อนุภาคดินออกมาในสารละลาย ทำใหแ้ คทไอออนเหลา่ นี้ง่ายตอ่ การชะล้างสูญหายไปจากดินมาก
ยิ่งข้ึน เปอร์เซ็นต์การอิม่ ตัวด้วยกรดจึงเพ่ิมเรว็ ตามไปด้วย เมื่อดินมี pH ตำ่ กว่าคา่ pKa ( ≈ 6.4) ของ
กรดคารบ์ อนิก (Ka คือค่าคงตัวการแตกตวั ของกรด) การแตกตัวของกรดคาร์บอนิกจะเป็นไปได้ยาก
ขึ้น แต่ในขณะเดียวกันกรดอินทรีย์และอนินทรีย์อื่น ๆ ซึ่งมีค่า pKa ท่ีต่ำกว่าจะแตกตัวให้ H+ ได้
ดีกวา่ และเพม่ิ ความรุนแรงของความเปน็ กรดในดนิ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของดินที่มีอนิ ทรียวัตถุ
และการชะลา้ งสงู เช่น ดนิ ปา่ ทึบ และดินพรุน pH ของดนิ จะตำ่ มาก

1.2.2 การปลูกพืชและการใส่ปุ๋ย ในการปลกู พืชติดต่อกันอย่างต่อเน่ือง พืชทปี่ ลูก
จะดูดใช้ K+ Ca2+ และ Mg2+ จากสารละลายดินซ่ึงเป็น nonacid cations ในอัตราท่ีสูง เม่ือ
เปรียบเทียบกับ acid cations เช่น Fe3+ Fe2+ และ Mn2+ ในการรักษาสมดุลของประจุในต้นพืช
พืชมักจะปลดปล่อยประจุบวกออกมา ที่สำคัญคือ H+ หรืออาจดูดใช้แอนไอออน เช่น NO3- และ
SO42- ผลจากกระบวนการดงั กล่าวทำให้เปอร์เซ็นต์การอ่ิมตวั ดว้ ยกรดในสารสะลายเพมิ่ ขึน้ และทำ

7

ให้ดินมี pH ลดลง นอกจากนั้นท่ีสำคัญยิ่งกว่า คือการใส่ปุ๋ยไนโตรเจนที่อยู่ในรูปของแอมโมเนียม

(NH4+) ซง่ึ จะเปลี่ยนรปู ไปเปน็ แอมโมเนยี ในดิน เช่น ปยุ๋ แอมโมเนียซลั เฟต [(NH4)2SO4] แอมโมเนียม
ไนเตรต (NH4NO3) แอนไฮดรัสแอมโมเนีย (NH3) และยูเรีย [CO(NH2)2] ในกรณขี องแอมโมเนยี และ
ยูเรียนัน้ เมื่อใส่ลงไปในดนิ (ยกเวน้ ดนิ ท่ีเป็นด่างมาก) ไนโตรเจนจะเปลยี่ นรูปเป็น NH4+
ดงั ปฏกิ ิรยิ า :

(5) NH3(aq) + H+ (aq) NH4+ (aq)

(6) (NH2)2CO(s) + 2H2O(1) NH4+ (aq) + NH3(aq) + HCO3- (aq)

ในดนิ ท่มี ีการถ่ายเทอากาศหรอื มีกา๊ ซออกซเิ จนพอเพยี ง NH4+ จะถกู ออกซไิ ดซ์เป็น
NO2- และ NO3- โดยกิจกรรมของแบคทีเรียบางชนดิ ซ่งึ ได้พลงั งานจากปฏิกริ ิยา พร้อมท้ังปลดปลอ่ ย
H+ ออกมาในสารละลายดนิ กระบวนการดงั กล่าวเรยี กวา่ ไนตริฟิเคชัน (nitrification) โดยสามารถ
เขียนไดอ้ ยา่ งง่ายเป็นสองข้นั ตอนดงั น้ี

2NH4+ (aq) + 3O2(g) 2NO2- (aq) + 2H2O(1) + 4H+(aq)
(8.9) 2NO3- (aq)

(7) 2NO2- (aq) + O2(g)

(8) 2NH4+ (aq) + 4O2(g) 2NO3- (aq) + 2H2O(1) + 4H+(aq)

ปฏิกิริยา 7 และ 8 เกิดข้ึนโดยกิจกรรมของแบคทีเรีย Nitrosomonas spp. และ
Nitrobacter spp. ตามลำดับ อนงึ่ โปรดสังเกตว่ากระบวนการไนตรฟิ เิ คชันอาจเขยี นรวมปฏิกิรยิ าท้ัง
สองเข้าดว้ ยกนั ดงั แสดงไว้ในปฏิกิรยิ า 9 แตป่ ัจจบุ นั ยงั ไมพ่ บวา่ มีจลุ นิ ทรยี ช์ นิดใดสามารถเปลยี่ น NH4+
ให้เป็น NO3- ไดโ้ ดยตรง

กระบวนการไนตริฟิเคชันจะเห็นวา่ การออกซิไดซ์แอมโมเนีย 1 โมล ให้เป็นไนเตรต
ทำใหเ้ กดิ H+ 2 โมลในสารละลาย มผี ลทำให้ดนิ เปน็ กรดมากขน้ึ การใชป้ ยุ๋ แอมโมเนยี มซลั เฟตหรอื ปยุ๋
ยูเรียในอัตราทค่ี ่อนขา้ งสูงในระบบการปลกู พชื การใส่ปุ๋ยฟอสฟอรัสเชน่ ปุ๋ยซเู ปอร์ฟอสเฟตประเภท
ตา่ งๆ ซ่งึ มโี มโนแคลเซียมฟอสเฟต [monocalcium phosphate, Ca(H2PO4)2] เปน็ องค์ประกอบท่ี
สำคัญ ก็สามารถเพิ่มความเป็นกรดให้แก่ดินไดด้ ังปฏิกิรยิ าดังนี้

(9) Ca(H2PO4)2(s) CaHPO4(s) + H3PO4(aq)

การละลายของปุ๋ยฟอสเฟตจะทำให้กรด H3PO4 เคล่ือนท่ีออกมานอกเม็ดปุ๋ย และสามารถทำให้
บริเวณรอบเม็ดปุ๋ยมีฤทธิ์เป็นกรดจัด ซ่ึง pH อาจละลงถึง 1.5 อย่างไรก็ตามอิทธพิ ลน้ีจะเป็นอยู่ไม่
นาน เน่ืองจากกรด H3PO4 ดงั กลา่ วจะทำปฏกิ ริ ิยากับแคทไอออนทม่ี มี ากในสารละลายทีเ่ ปน็ กรด เช่น

8

เหล็กและอลมู เิ นยี ม รวมท้ังสารประกอบตา่ งๆ ท่ีสำคญั เชน่ พวกเซสควิออกไซด์ ออกไซด์ออกซไี ฮด
รอกไซด์ และไฮดรอกไซด์ของเหล็กและอลูมินัม เม่ือทำปฏิกิริยากันแล้วจะเกิดเป็นสารประกอบ
ฟอสเฟตที่ละลายน้ำยาก ในเวลาเดียวกันอทิ ธิพลของ H3PO4 ต่อความเป็นกรดของดนิ กจ็ ะถูกจำกัด
ไป

1.2.3 การออกซิเดชัน (oxidation) การออกซิเดชันของแร่ธาตุต่าง ๆ โดยเฉพาะ
อย่างยิ่งการออกซิเดชันของกำมะถัน (S) และสารท่ีมีกำมะถันเป็นองค์ประกอบ จะทำให้เกิดกรด
กำมะถนั และทำให้ดนิ มีปฏกิ ริ ยิ าเปน็ กรดอยา่ งรนุ แรงได้ ความเป็นกรดในดินจากสารสม้ มีขีดขั้นจำกัด
โดย Al(OH)3 ซงึ่ ละลายน้ำยากและ pH มักสงู กว่า 4.0

1.2.4 ฝนกรด (acid rain) ในแหลง่ ท่ใี กล้ภเู ขาไฟทีย่ ังระอุ หรือในยา่ นอตุ สาหกรรม
และชุมชนเมืองหนาแน่น รวมทั้งโรงงานผลติ กระแสไฟฟ้าทีใ่ ชเ้ ชื้อเพลิง เชน่ ถ่านหนิ ทม่ี อี งค์ประกอบ
ของกำมะถนั อยู่สงู อากาศมกั ประกอบด้วยกา๊ ซออกไซด์ต่าง ๆ ของคารบ์ อน ไนโตรเจน และซัลเฟอร์
ในปริมาณที่สงู กวา่ ปกติทำใหเ้ กดิ มลพิษในอากาศโดยตรง นอกจากน้นั ก๊าซต่าง ๆ ดงั กล่าวยังสามารถ
ละลายน้ำหรอื กลั่นตัวเปน็ กรดแก่ทส่ี ำคญั H2SO4 และ HNO3 หรอื ท่ีเรียกว่า ฝนกรด (acid rain) ตก
ลงบนพนื้ ทีโ่ ดยรอบ ในปจั จุบนั ถงึ แมว้ า่ ปรมิ าณของฝนกรดจะมีอทิ ธพิ ลน้อยมากต่อความเปน็ กรดของ
ดนิ แต่ในอนาคตปริมาณทีเ่ พ่ิมข้ึนของฝนกรดอาจมผี ลกระทบต่อความเป็นกรดของดินในระยะยาว
โดยเฉพาะอยา่ งยงิ่ กับดนิ ทม่ี บี ัฟเฟอรต์ ่ำ

2. การเป็นบัฟเฟอร์และความจุบัฟเฟอร์ของดิน (roles of aluminum in soil acidity and
buffering)

ความสามารถในการต้านทานการเปลยี่ นแปลง pH หรอื การเป็นบัฟเฟอร์ (buffering) ของ
ดินเป็นผลสบื เนื่องมาจากปฏิกริ ิยาสมดุลระหว่างสภาพกรดสามประเภทหลกั ยกตวั อยา่ งถ้าสภาพกรด
จริง (active acidity) หรือ H+ ในสารละลายลดลงหรือทำให้สะเทินด้วยด่างเช่นปูนขาว จะทำให้
ปฏิกิริยาดำเนินไปทางขวาโดยท่ี exchangeable acidity และ residual acidity จะแตกตัวให้ H+
หรือ Al3+ ออกมาชดเชยให้กับสารละลายเพื่อรักษาสภาพสมดุล ในทำนองเดียวกันถ้า H+ ใน
สารละลายเพม่ิ ขึ้น เช่น จากการใส่ปุ๋ยหรือการสลายตัวของอินทรียวัตถุ ปฏิกริ ิยาก็จะดำเนินจากขวา
ไปซ้ายเพื่อลดปรมิ าณของ H+ ในสารละลาย ดังน้ี pH ของดินจะมีการเปล่ียนแปลงน้อยมากจนกว่า
ปริมาณส่วนใหญ่ของ exchangeable และ residual acidity จะลดลง จากปริมาณท่ีแตกต่างกัน
มากระหว่าง exchangeable และresidual acidity กับ active acidity ปฏิกิริยาการแตกตัว
ดังกลา่ วจะมีลกั ษณะคล้ายกับการแตกตวั ของกรดออ่ นในสารละลาย การเป็นบัฟเฟอรข์ องดินจะมาก
น้อยเพียงไรมักข้ึนกับปริมาณของ exchangeable และ residual acidity ซง่ึ มสี ่วนสัมพันธ์โดยตรง
กบั CEC ดนิ ทมี่ ี CEC ยง่ิ สงู ความจุบัฟเฟอร์จะยิ่งสงู ตามไปดว้ ย หินปูนในรูปของแร่แคลไซต์ (CaCO3)

9

ซึง่ มีความจบุ ัฟเฟอร์สูงสดุ และมีบทบาทในการควบคุม pH ในดินด่าง อนิ ทรียวัตถุมีความจุบัฟเฟอร์
สูงสุดและสามารถต้านทานการเปลี่ยนแปลง pH ได้ในช่วงท่ีกว้าง ในขณะท่ีแร่ฟิลโลซิลิเกต
(phyllosilicates) แสดงสมบัติการเป็นบัฟเฟอร์ไดด้ ีในชว่ ง pH ที่เป็นกรดซ่ึงมีความจุผันแปรแตกต่าง
กันมากแล้วแต่ชนิดของแร่ โดยท่ีเคโอไนต์มคี วามจตุ ่ำสดุ (1-5 cmol kg-1) ส่วนความจุบัฟเฟอร์ของ
เวอร์มิควิ ไลตม์ คี า่ สูงสดุ และใกลเ้ คียงกับของอินทรยี วัตถุ จะเหน็ ว่าความจบุ ฟั เฟอรข์ องแร่ฟลิ โลซิลิเกต
ประเภทต่างๆ จะใกล้เคียงและผันแปรโดยตรงกับค่า CEC สำหรับเซสควิออกไซด์ (ออกไซด์ ออก
ซไี ฮดรอกไซด์ และไฮดรอกไซด์ของอะลูมนิ ัมและเหล็ก) ถึงแม้จะมคี วามประจบุ ฟั เฟอร์คอ่ นขา้ งต่ำแต่
สามารถแสดงความเป็นบัฟเฟอร์ในช่วง pH ท่ีกว้างเช่นเดียวกับอินทรียวัตถุ ส่ิงที่ต่างไปจาก
อินทรยี วัตถโุ ดยธรรมชาติเปน็ ผู้ใหโ้ ปรตอน (protondonor) เซสควอิ อกไซดม์ สี มบตั ิเป็นแอมโฟเทอรกิ
(amphoteric) คือเป็นได้ทั้งผู้ให้และผู้รับโปรตอน (proton acceptor) โดยท่ีแร่ดังกล่าวจะแสดง
ผลลพั ธ์ประจเุ ป็นศูนย์ (PZNC) ที่ pH ประมาณ > 7.0 เนอ่ื งจากอินทรียวตั ถุและแรฟ่ ิลโลซิเกตบาง
ชนิดมีความจบุ ัฟเฟอรส์ ูงและมีบทบาทมากต่อการรกั ษาระดับ pH ของดิน การเป็นบัฟเฟอร์ของดิน
โดยอินทรียวัตถุ (soil buffering by organic matter) ถึงแม้ว่าดินท่ีทำการเกษตร โดยท่ัวไปจะ
ประกอบดว้ ยอนิ ทรยี วตั ถเุ ปน็ ปรมิ าณนอ้ ย (ประมาณ ร้อยละ1-5 โดยนำ้ หนัก) แต่อินทยี วตั ถุมีอทิ ธพิ ล
สำคัญต่อการเป็นบัฟเฟอรข์ องดิน อินทรียวัตถุโดยเฉพาะอย่างย่ิงสารฮิวมิกซ่ึงเป็นสารอินทรีย์ส่วน
ใหญท่ ีส่ ะสมตกค้างในดนิ ประกอบด้วยกรดฮวิ มิก และทสี่ ำคญั คอื กรดฟุลวิก ซ่งึ ละลายไดท้ งั้ ในสภาพ
ท่ีเป็นกรดและด่างเจือจางในสารละลายดินท่ัวไป กรดอินทรีย์ทั้งสองน้ีประกอบด้วยหมู่ฟังก์ชันนัล
มากมายท่ีสำคัญคือหมู่คารบ์ อกซลิ ิก (carboxylic, -COOH) และหมฟู่ ีนอลิก (phenolic, -C6H5OH)
หมู่ฟังกช์ ันนัลดังกล่าวสามารถแตกตวั ให้โปรตอนออกมาในสารละลายในชว่ ง pH ท่ีกว้างมาก ถ้าให้
R-OH แทนสัญลักษณ์ของกรด การแตกตวั ของหมู่ฟังกช์ ันนัล เขียนเป็นปฏกิ ริ ิยาได้ดังน้ี :

R-OH(aq) H+(aq) + R-O- (aq)

ค่าคงที่ของการแตกตัว :

Ka = (H+ )(R - O-)

(R – OH)

ในทำนองเดยี วกัน สมการ Henderson-Hasselbalch เขียนได้เป็น

pH = pK a + log (R – O-)
(R – OH)

ในช่วง pH ของดินท่ีทำการเกษตรโดยท่ัวไป การแตกตัวของหมู่ฟงั ก์ชันนัลในสารฮิวมิก ปฏิกิริยาจะ
ดำเนินไปทางขวามือได้เป็นอย่างดี โดยเฉพาะอยา่ งยิ่งหมู่คาร์บอกซลิ ิกตา่ ง ๆ ซ่ึงมจี ำนวนมากในกรด

10

ฟุลวิกและฮิวมิก ส่วนใหญ่มีค่า Ka ต้ังแต่ประมาณ 10-4 ถึง 10-6 จึงแสดงสมบัติเป็นกรดอ่อน และ
สามารถแตกตัวให้ H+ ออกมาในสารละลายได้ต้งั แตป่ ระมาณ pH 2-3 การแตกตัวของหมู่คาร์บอกซิ
ลิกจะมีมากข้ึนเม่ือ pH สูงขึ้น ในเวลาเดียวกันหมู่ฟังก์ชันนัลดังกล่าว (R-O-) จะมีประจุลบมากขึ้น
และการแตกตัวจะมีปริมาณคร่ึงหน่ึงเมื่อ pH = pKa สำหรับหมู่ฟีนอลิกซึ่งเป็นกรดท่ีอ่อนกว่ามาก
(Ka ≈ 10-10) เม่อื เทียบกบั หมคู่ าร์บอกซิลกิ จะเร่ิมแตกตัวเมอ่ื pH ของสารละลายสงู ขึ้นใกล้เป็นกลาง
จากการท่ีอินทรียวัตถุประกอบด้วยสารฮิวมิกซึ่งประกอบด้วยหมู่คาร์บอกซิลิกและฟีนอลิกที่แสดง
สมบัติเป็นกรดอ่อนโดยมีค่า Ka ที่แตกต่างกันจำนวนมาก จึงทำให้อินทรียวัตถุแสดงความเป็น
บัฟเฟอร์ได้ในช่วงท่กี ว้างตลอด pH ของดินท่ีทำการเกษตร การแตกตวั ของหมู่ฟังก์ชันนัลทำให้เกิด
ประจุลบเปน็ จำนวนมากบนพ้นื ผิวของอินทรียวัตถุ และสามารถดดู ซับแคทไอออนต่าง ๆ ท่สี ่วนใหญ่
สามารถแลกเปลย่ี นทไี่ ด้ ซึ่งเปน็ สาเหตุทสี่ ำคญั ที่ทำให้อินทรียวัตถุมี CEC ท่ีสงู มากใกล้เคียงกับความจุ
ของการเป็นบฟั เฟอรข์ องดนิ (≈ 200 cmol kg-1) อย่างไรก็ตามในดนิ กรดจัดซงึ่ มี Al3+ จำนวนมากใน
สารละลายประจุลบส่วนใหญบ่ นผิวอนิ ทรยี วัตถุจะดูดซับอลูมินมั ดงั กลา่ วไวอ้ ย่างเหนียวแนน่ และส่วน
ใหญ่จะอยู่ในรูปที่ไม่สามารถแลกเปล่ียนท่ีได้ (non exchangeble) ซ่ึงน่าจะเป็นสาเหตุสำคัญที่
อนิ ทรียวัตถุสามารถช่วยลดความเป็นพิษของอะลูมินัมในดินที่เป็นกรดจัด นอกจากนน้ั อะลูมนิ มั ที่ถูก
ดูดยึดอย่างเหนียวแน่นนี้ มีอิทธิพลตอ่ ความเปน็ บฟั เฟอรข์ องดิน ท้ังนี้เนอ่ื งจากอะลูมินัม ทดี่ ูดซับโดย
หม่ฟู งั กช์ นั นัลของกรดอินทรยี ์ จะทำให้กรดอนิ ทรียน์ นั้ ย่งิ เป็นกรดอ่อนมากข้นึ (คา่ Ka น้อยลง)

3. ความต้องการปนู (lime requirement)

เน่ืองจากความเป็นกรดของดนิ มีอทิ ธพิ ลสำคญั ต่อกระบวนการทางเคมีและชีวเคมี ตลอดจน
ความเป็นประโยชนแ์ ละการเป็นพษิ ของแร่ธาตุต่างๆ ในดิน ระดบั pH ทเ่ี หมาะสมตอ่ การเจริญเติบโต
และให้ผลผลิตของพืชโดยทัว่ ไปมกั อยู่ในช่วง 6-7 อยา่ งไรก็ตามมีพืชอีกมากมายหลายชนิดสามารถ
เจริญได้ดใี นดนิ ท่ีมีความเป็นกรดมากกว่า (pH ต่ำกว่า) ในช่วงดงั กล่าว เช่น สบั ปะรด แตงโม และมัน
เทศข้ึนได้ดีในช่วง pH < 6 ยิ่งกว่านั้นพืชท่ีชอบความเป็นกรด (acidophilic) เช่น blueberry,
rhododendrons, และ azaleas เจริญเติบโตได้ดีในดินท่ีมี pH < 5 ดังนั้นความต้องการปูนหรือ
ปรมิ าณของปูนทต่ี ้องใชใ้ นการลดความเป็นกรดของดิน จึงผันแปรได้มากแล้วแต่ชนดิ ของพชื

การวิเคราะห์หาปริมาณปูนท่ีต้องใช้ในการยก pH ให้ถึงระดับที่ต้องการมีด้วยกันหลายวิธี
อยา่ งไรกต็ ามวธิ กี ารตา่ ง ๆ ดังกล่าวตั้งอยบู่ นหลกั การเดยี วกนั คือตอ้ งวิเคราะห์หาปริมาณของปูนหรอื
ดา่ งให้เพียงพอในการทำปฏิกิริยากบั ปรมิ าณของสภาพกรดรวม (total acidity) ของดิน ซง่ึ ส่วนใหญ่
อยู่ในรปู ของ exchangeable และ residual acidity ซ่ึงมีส่วนสัมพันธ์โดยตรงกับ CEC และความจุ
บฟั เฟอร์ของดนิ (soil buffer capacity) ดงั จะเหน็ วา่ ดนิ ทีม่ ี pH (active acidity) เท่ากนั แตป่ ริมาณ
ของปูนทตี่ อ้ งการเพ่มิ ขึ้นของหน่ึงหนว่ ย pH อาจแตกต่างกนั มาก ทั้งนข้ี นึ้ อยู่กับปรมิ าณของสภาพกรด

11

รวมหรือความจุบัฟเฟอ์ของดนิ วิธีง่ายสะดวกรวดเร็วและใช้กันอย่างแพร่หลายท่ีสุดในการหาความ
ตอ้ งการปูน (lime requirement) ไดแ้ กว่ ิธกี ารทน่ี ำดินตัวอย่างมาทำปฏิกริ ยิ ากับสารละลายบัฟเฟอร์
โดยอาศัยหลักการท่ีว่า pH ของสารละลายดังกล่าวจะลดลงเป็นสัดส่วนกับปริมาณของสภาพกรด
รวมของดิน วิธีที่ใช้กันมากท่ีสุดในสหรัฐอเมริกาสำหรับดินที่มี CEC สูง-ค่อนข้างสูง ได้แก่ การใช้
สารละลายบัฟเฟอร์ SMS ซ่ึงมีองค์ประกอบที่สำคัญคือ papanitrophenol (HO.C6H4.NO2)
potassium chromate K2CrO4) triethanolamine และ calcium acetate [Ca(OAc)2] โดยปรับ
สารละลายให้มี pH 7.5 สว่ นดนิ ทม่ี ี CEC ตำ่ สำหรบั ประเทศในแถบเอเซยี รวมทง้ั ประเทศไทยยงั คงใช้
สารละลายบัฟเฟอร์ดง้ั เดิมของ Woodruff ซ่ึงมีองคป์ ระกอบท่ีสำคัญของ paranitrophenol และ
calcium acctate โดยปรับสารละลายให้มี pH 7.0 ซ่ึงใช้ได้ผลเป็นท่ีน่าพอใจสำหรับดินท่ัวไปท่ีมี
CEC ต่ำ-ค่อนข้างตำ่ ความต้องการปนู อาจใชว้ ธิ ีการหาปริมาณของ exchangeable Al ซึ่งต้งั อย่บู น
สมมตุ ิฐานที่ว่าดินในเขตรอ้ นช่มุ ช้นื ซ่งึ มกี ารสลายตัวผพุ ังสูง เชน่ ดนิ ในอันดบั Oxisols และ Ultisols
ความเป็นกรดและความจุบัฟเฟอร์ของดิน ส่วนใหญ่ถูกควบคุมโดย exchangeable Al และการ
เจริญเติบโตของพืชมีความสัมพันธ์กลับกัน กับปริมาณของอะลูมินัมดังกล่าว ดังนั้นปูนท่ีใช้ควรมี
ปริมาณที่พอเหมาะ ในการทำปฏิกริ ิยาสะเทินกบั อะลูมินัม ซ่ึงมักจะมีมากเกนิ ไปจนเป็นอันตรายต่อ
พชื

4. ความเป็นดา่ งของดิน (soil alkalinity)

สภาพหรอื ความเป็นด่างของดิน เกดิ ข้ึนเนอ่ื งจากการท่ดี ินมีการสะสมเกลือหรอื แคทไอออนที่
ไม่เปน็ กรด (nonacid cations) ในปริมาณทม่ี ากจนกระทบกระเทือนตอ่ การเจรญิ เตบิ โตของพืช โดย
ทป่ี รมิ าณการชะลา้ งของเกลอื และแคทไอออนดงั กล่าวมีน้อย เมอ่ื เปรียบเทยี บกบั การระเหยน้ำจากผิว
ดินและการคายน้ำของพืช (evapotranspiration) ดินเหล่านี้จะพบมากในเขตแห้งแล้งหรือก่ึงแห้ง
แล้งซ่ึงมีปริมาณน้ำฝนน้อย (<500 มม.ต่อปี) นอกจากน้ันดินด่างยังสามารถเกิดขึ้นได้ในทุกสภาพ
ภูมิอากาศ อันเนื่องจากอิทธิพลของสภาพแวดล้อมและวัตถุต้นกำเนิด เช่น ในกรณีดินที่มีวัตถุต้น
กำเนดิ จากหนิ ปนู และหินเกลือ หรอื ดนิ บริเวณชายฝ่ังที่เกิดการสะสมเกลือของนำ้ ทะเล รวมทั้งดนิ ที่
เกดิ การสะสมเกลือโดยน้ำเปน็ ตวั พามาจากแหลง่ อนื่ เปน็ ตน้

ดินด่างหรือดินอัลคาไลน์ (alkaline soil) โดยทั่วไปหมายถึงดินท่ีมี pH > 7.0 ส่วนคำว่า
ดินอัลคาไล (alkali soil) เป็นศัพท์ด้ังเดิมที่เลิกใช้กันแล้ว โดยในปัจจุบันหมายถึงดินเกลือประเภท
โซดิก (sodic) และดินเค็มโซดิก (saline-sodic soils) ซึ่งเป็นดินท่ีมีโซเดียมในปริมาณที่สูงจนเป็น
อันตรายต่อพืช สภาพความเป็นดา่ งของดิน (soil alkalinity) และอิทธิพลต่อการเจรญิ เติบโตของพืช
จะรุนแรงมากน้อยเพียงไร ขึ้นกบั ชนิดของดินด่าง ในหน่วยการเรียนน้ีจะกล่าวพอสังเขปถงึ ธรรมชาติ

12

และสมบัติททางเคมีท่ีสำคัญของดินด่าง ประเภทดินแคลคาเรียส (calcareous soil) และดินเกลือ
หรือดินที่ไดร้ ับอทิ ธพิ ลจากเกลอื (salt-affected soil) ซง่ึ ดนิ ดังกล่าวมวี ัตถุต้นกำเนิด สภาพแวดล้อม
ของการเกิด รวมทัง้ อทิ ธิพลตอ่ การเจรญิ เตบิ โตของพชื แตกตา่ งกนั ดังนี้

4.1 ดนิ แคลคาเรยี ส (calcareous soil)
ดินแคลคาเรียส หมายถึงดินด่างประเภทที่มีหินปูน (limestone) เป็นวัตถุต้นกำเนิดที่

สำคญั และมีปูนในรูปของแรแ่ คลไซต์ (calcite, CaCO3) สะสมอยใู่ นปรมิ าณมากถงึ 60-70% โดยอาจ
มีปนู ชนิดอื่นท่ีสำคัญ เชน่ ในรูปของแร่โดโลไมต์ [dolomite, CaMg (CO3)2] ปะปนอยดู่ ้วย อย่างไรก็
ตามในขณะท่ีแร่โดโลไมต์มักเป็นแรป่ ฐมภูมิเสมอ แต่แร่แคลไซต์อาจพบได้ท้ังที่เป็นแร่ปฐมภูมิและ
ทุติยภูมิ ในสารละลายดินซ่ึงมีแมกนีเซียมอยู่สูง การเกิดแร่แคลไซต์ทุติยภูมิมักเกิดการตกตะกอน
ร่วมกันกับ MgCO3 เกิดเป็นแร่แมกนีเซียมแคลไซต์ (magnesian calcite) ซึ่งมีสูตรเคมีทั่วไปคือ
Ca1-xMgxCO3 โดยทเี่ ศษสว่ นโมล (mole fraction) ของ MgCo3 จะมคี า่ นอ้ ยกวา่ 0.5 และโดยท่ัวไป
มักมคี ่าไมเ่ กิน 0.05 ซงึ่ แสดงใหเ้ ห็นว่าสารประกอบคาร์บอเนตของ Ca/Mg ทเ่ี ป็นแร่ทุติยภมู ิ เช่น ใน
กรณีของแร่แมกนีเซียมแคลไซต์นั้น จะมีองค์ประกอบของ MgCO3 คิดเป็นร้อยละท่ีต่ำมาก ดิน
แคลคาเซียม มักมี pH อยู่ในช่วง 7.3-8.5 ดังนั้นปัญหาท่ีสำคัญของดินประเภทนี้ จะเก่ียวข้องกับ
ความเป็นประโยชน์ที่น้อยมากของอาหารธาตุฟอสฟอรัส นอกจากน้ันความเป็นประโยชน์และการ
ละลายของจุลธาตุ (micronutrients) บางชนิดจะน้อยมาก เช่น เหล็ก แมงกานีส สังกะสี และ
ทองแดง เป็นต้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งการละลายของเหล็กจะลดลงถึง 103 เท่าต่อหนึ่งหน่วย pH ท่ี
เพ่ิมข้ึน นอกจากการละลายไดน้ อ้ ยในดินดา่ งแล้ว เหลก็ ในสารละลายดนิ (Fe2+ และ Fe3+) มกั จะเกิด
การตกตะกอนในรูปของเหล็กออกไซด์ เชน่ Fe2O3 อันเน่อื งจากอิทธพิ ลของ CaCo3 ซึ่งมีมากในดิน
แคลเซียม สารประกอบซึ่งอยู่ในรูปของ Fe (III) ละลายยากและความเป็นประโยชน์ต่อพืชน้อยมาก
พชื ทปี่ ลกู ในดินดงั กล่าวมกั แสดงอาการขาดธาตุเหล็ก โดยเฉพาะอย่างยงิ่ ในพชื ท่ีตอ้ งการธาตุเหลก็ ใน
ปริมาณที่มาก ถึงแม้จะเพิม่ เหล็กในรูปของปุ๋ยลงไปในดินก็ตาม เน่ืองจากดินแคลคาเรียส เกี่ยวข้อง
โดยตรงกบั เกลอื ในรูปคาร์บอเนต (ของแคลเซียมและแมกนีเซียม) ซึ่งสะสมอย่ใู นดินเป็นปริมาณมาก
ดงั น้ันการศึกษาสมดุลเคมีที่เก่ียวขอ้ งกับระบบคาร์บอเนต จึงมีประโยชน์และเป็นพื้นฐานสำคัญต่อ
การศกึ ษาสมบัตทิ างเคมขี องดนิ ดังกลา่ ว จากการศกึ ษาพบว่าดนิ แคลคาเรยี ส มกั มี pH อยู่ในชว่ ง 7.3
– 8.5 แลว้ แต่ปรมิ าณของคาร์บอนไดออกไซดแ์ ละแคลเซยี มไอออนในสารละลาย สาเหตุที่ pH มกั ต่ำ
กว่า 8.5 เนื่องจากเมอื่ สารละลายมี pH สูงข้ึน ความเขม้ ขน้ ของ CO32- ท่ีเพิ่มขึน้ จากการแตกตวั ของ
คาร์บอนไดออกไซด์ และแคลไซด์ จะทำปฏิกิริยาตกตะกอนกับ Ca2+ ให้อยู่ในรูปของ CaCO3 ซ่ึง
ละลายนำ้ ไดน้ ้อย เชน่ ที่ pH = 8.4 และ Pco2 = 10-3.5 atm (สมดุลกับบรรยากาศ) ความเข้มขน้ ของ
Ca2+ หรือการละลายไดข้ อง CaCO3 จะมีเพียง 3 x 10-4 mol L-1 หรือประมาณ 0.03 g L-1 ท้ังน้ีแร่
แคลไซต์ (CaCO3) และคาร์บอนไดออกไซด์ในดินมีบทบาทสำคัญมากในการควบคุม pH ของดิน
ในช่วงความเป็นด่างดังกล่าว โดยที่แร่แคลไซต์มีความจบุ ัฟเฟอร์สงู สุด 2000 cmolc kg-1 อย่างไรก็

13

ตาม ถ้า CO32- ในดนิ ถูกควบคุมโดยแร่ชนิดอืน่ ที่ไม่ใช่แคลไซต์ เชน่ แรป่ ระเภทโซเดียมคาร์บอเนตซึ่ง
ละลายน้ำได้ดีมากเช่น แร่โซดา (soda, Na2CO3.10H2O) ละลายน้ำได้มากถึง 2.77 mol L-1 หรือ
ประมาณ 792g L-1 คาร์บอเนตไอออนท่เี กิดจากการแตกตัวของคาร์บอนไดออกไซด์ และการละลาย
ของแร่ดังกล่าวจะไม่ตกตะกอน แต่จะทำปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสและปลดปล่อย OH- ออกมาใน
สารละลายเปน็ จำนวนมาก ซึ่งจะทำให้ดนิ มี pH เพิ่มข้ึน หรืออาจสงู ถงึ 10.5 ดังเช่นในกรณีท่ีเกิดขึ้น
ในดินโซดิก (sodic soil)

4.2 ดนิ เกลอื (salt-affected soil)
ดนิ เกลือหรือดินที่ได้รับอิทธิพลจากเกลือ มักพบมากในเขตแห้งแล้ง ค่อนข้างแห้งแล้ง

โดยปริมาณน้ำฝนมีไม่เพียงพอต่อการชะล้างของเกลือและแคทไอออนท่ีไม่เป็ นกรดออกไปจากดิน
นอกจากนน้ั การระเหยนำ้ จากผิวดินและการคายนำ้ ของพืชมีอัตราสูง จึงทำให้เกิดการพาเอาเกลอื ที่
ละลายน้ำไดง้ า่ ยจากดินช้นั ลา่ งมาสะสมที่ผวิ ดินช้ันบนเปน็ จำนวนมาก ดนิ เหลา่ น้ียังสามารถพบในเขต
ร้อน ค่อนข้างร้อนช้ืน เช่น ดินท่ีมีหินเกลือเป็นวัตถุต้นกำเนิดท่ีสำคัญ หรือการสะสมของเกลืออัน
เนื่องจากการระเหยของน้ำใต้ดนิ ที่มีเกลอื ละลายได้อยู่สูง รวมท้ังดินตามบริเวณชายฝ่ังอันเน่ืองจาก
อิทธพิ ลของน้ำทะเลเปน็ ต้น สภาพแวดล้อมรวมทงั้ สาเหตุและปัจจัยที่เกย่ี วข้องกบั กระบวนการสะสม
เกลอื (salinization) รวมทั้งวิธีการปอ้ งกนั และการจดั การดินเกลอื

4.3 ดนิ เค็ม (saline soil)
ดนิ เกลือประเภทดินเค็ม เปน็ ดนิ ที่มีการสะสมของเกลือท่ีละลายนำ้ ได้ง่ายในปรมิ าณทสี่ ูง

จนเป็นอันตรายต่อพืชโดยทั่วไป เกลือดังกล่าวส่วนใหญ่เป็นเกลือที่ละลายน้ำแล้วสารละลายมีฤทธ์ิ
เป็นกลาง (neutral soluble salts) เชน่ เกลือคลอไรด์ และซลั เฟตของแคลเซยี มและแมกนเี ซยี ม ดนิ
เหล่านม้ี เี กลอื ในรปู คาร์บอเนตนอ้ ย (ตรงขา้ มกับดนิ แคลคาเรยี ส) และมีปริมาณของโซเดียมไม่มากนัก
อันตรายท่ีสำคัญของดินเค็ม เน่ืองจากการสะสมของเกลือที่ละลายน้ำได้ดีมากนีจ้ ะทำให้สารละลาย
ดินมีความดันออสโมติก (osmotic pressure) ที่สูง ทำให้รากพืชดูดน้ำจากดินไปใช้ยากซึ่งถ้า
สารละลายดนิ มคี วามดนั ออสโมติกสงู เกินระดับหน่ึง จะทำใหเ้ กิดการเคล่ือนทขี่ องน้ำไหลกลบั จากราก
ออกมาสู่สารละลายดินหรือเกิดกระบวนการทเ่ี รียกว่า พลาสโมไลซสิ (plasmolysis) ทำใหพ้ ืชขาดนำ้
และเฉาตายได้ นอกจากนั้นพืชที่ปลูกดินเคม็ มกั มปี ญั หาในเรือ่ งความเปน็ ประโยชน์ และการเป็นพิษ
ของธาตุอาหารบางชิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งท่ีสำคัญคือ โบรอน ปัญหาดังกล่าวค่อนข้างสลับซับซ้อน
เน่ืองจากปริมาณของโบรอนที่พืชต้องการอยู่ในช่วงที่แคบมาก ดังนั้นความเข้มข้นท่ีพอเหมาะของ
โบรอนในสารละลายดินจึงอยใู่ นช่วงทแ่ี คบเชน่ เดยี วกัน พืชสามารถแสดงอาการเป็นพิษของโบรอนใน
สารละลายดินมีความเข้มข้นตั้งแต่ประมาณ 0.5-27.5 mg B L-1 (0.046-2.5 mol B m-3) ท้ังนี้
ข้ึนอยกู่ ับชนิดของพชื ในขณะท่ีสารละลายดนิ เคม็ เขตแหง้ แล้งโดยทั่วไป อาจมโี บรอนสูงถึง 22 mg B
L-1 (2 mol B m-3) อย่างไรก็ตามปัญหาทสี่ ลบั ซบั ซ้อนเนื่องมาจากกระบวนการดูดซบั ของโบรอนบน
ผิวอนุภาคดิน โบรอนในสารละลายดินส่วนใหญ่อยู่ในรูปของออกซิแอนไอออน คือ B(OH)3 และ

14

B(OH)4- ซง่ึ การดดู ซับบนผิวอนุภาคดินหรือคอลลอยดเ์ ปน็ ไปไดท้ ้งั แบบ specific และ non-specific
ทั้งนีข้ ้ึนอยูก่ ับชนดิ ของคอลลอยด์และ pH ดังนั้นพืชท่ีปลใู นดินเค็มอาจแสดงอาการขาดหรือเปน็ พิษ
ต่อโบรอนได้ ซ่ึงข้ึนอยู่กับความเข้มข้นของโบรอนในสารละลายและน้ำชลประทาน pH ชนิดและ
ปริมาณของคอลลอยดด์ ิน การวัดหรือประเมนิ ความเค็มของดิน ในสมยั ดั้งเดิมทำโดยการวเิ คราะหห์ า
ปริมาณเกลือที่ละลายน้ำได้ แต่การหาโดยวิธีดังกล่าวแปลความหมายได้ยาก เนอื่ งจากเกลือแต่ละ
ชนิดมีอิทธิพลต่อความดันออสโมติกแตกต่างกัน ส่วนการท่ีจะวัดความดันออสโมติกโดยตรงจาก
สารละลายน้นั ยงุ่ ยากสลบั ซับซ้อนและตอ้ งใช้เครื่องมอื ที่มีความละเอยี ดแม่นยำ ดงั นน้ั การวดั ความ
เค็มหรือการประเมินหาเกลือท่ีละลายน้ำได้ ในปัจจุบันจึงนิยมใช้วิธีการวัดค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะ
(specific conductance) หรือ ค่าการนำไฟฟ้า (electrical conductivity, EC) ของสารละลายดิน
ซึง่ มีหลายวธิ ี แตว่ ิธที ี่นยิ มท่ีสุดคอื การวัดคา่ การนำไฟฟ้าของสารละลายซึง่ สกดั จากดินทอ่ี ิ่มตวั ด้วยน้ำ
(saturation paste extract ECe) การวัด EC เป็นวิธีง่ายสะดวกรวดเร็วและอุปกรณ์ท่ีใช้ไม่ยุ่งยาก
นอกจากนน้ั คา่ ECe มีความสัมพนั ธโ์ ดยตรงกบั ความดนั ออสโมติก (OP) ดังสมการ:

OP = 0.36 ECe

เม่ือ Op มีหน่วยเป็น atm และ ECe มีหน่วยเป็น dS m-1 (= mmho/cm) ความสัมพันธร์ ะหว่าง
ECe OP soluble salts และการกระทบกระเทือนต่อการเจริญเติบโตของพืช ดินท่ีจัดว่าเป็นดิน
เคม็ โดยมาตรฐานทั่วไปมกั ถือวา่ ค่า ECe > 4 dS m-1 อย่างไรกต็ ามพืชบางชนดิ ทีม่ ีความไวตอ่ เกลือ
(salt-senitive plants) การเจริญเตบิ โตของพืชจะถกู กระทบกระเทอื นเมื่อค่า ECe>2 dS m-1 ซึง่ เปน็
เหตผุ ลประการหน่งึ ท่ี Terminology Committee (1973) ได้เสนอขีดขัน้ จำกัดของดินเค็มทีถ่ ือเอา
ค่า ECe > 2 dS m-1 ถงึ กระน้ันก็ตามเม่ือมองในด้านตรงกันข้าม มีพชื อกี มากชนิดโดยเฉพาะอย่างยิ่ง
ทชี่ อบหรือทนความเค็มเช่นพวกแฮโลไฟต์ (halophyte) สามารถเจริญเติบโตได้ดีเมื่อ ECe > 4 dS
m-1 การจัดกลุ่มของพชื ที่ทนตอ่ ความเค็มในละระดับของ ECe ต้ังแต่ < 1.5 จนมากกวา่ 10 dS m-1
อยา่ งไรกต็ ามในปัจจบุ ันยังคงใชค้ า่ ECe > 4dS m-1 เป็นมาตรฐานในการจดั จำแนกดนิ เค็ม (saline
soil) ทงั้ น้เี น่ืองจากเกลอื ท่ีสะสมในดินส่วนใหญเ่ ปน็ neutral soluble salt ซึง่ เมื่อละลายนำ้ จะมีฤทธิ์
เปน็ กลาง ดงั ทกี่ ลา่ วไว้แต่ตน้ และบอ่ ยครง้ั เมอ่ื เกดิ การระเหยน้ำจะทำให้คราบเกลอื ดงั กล่าวซ่งึ มีสขี าว
ตกค้างบนผิวดิน ซ่ึงเป็นสาเหตุทส่ี มัยก่อนเรยี กวา่ ดนิ ดา่ งขาวหรอื ดินอัลคาไลขาว (white alkali soil)

4.4 ดนิ โซดกิ (sodic soil)
ดินโซดิก เป็นดินท่ีอาจมี neutral soluble salts ในปริมาณมากหรือน้อยก็ได้ แต่มี

ปริมาณของโซเดยี มที่แลกเปลี่ยนได้ (exchangeable Na) > 15% ถา้ ดนิ ดังกล่าวมเี กลอื ทลี่ ะลายน้ำ
ได้งา่ ยในปรมิ าณท่ีตำ่ (Ece < 4 dS m-1) อาจเรยี กดนิ ชนิดนีเ้ จาะจงลงไปว่าเปน็ ดนิ nonsaline-sodic
หรือเรียกส้ันๆ ว่า ดินโซดิก (sodic) แต่ถ้ามีเกลือที่ละลายน้ำง่ายในปริมาณที่มากด้วย (ECe > 4dS
m-1) ควรเรียกดินชนิดนเ้ี จาะจงลงไปว่าดนิ เคม็ โซดิก (saline-sodic soil) อนั ตรายท่ีสำคัญของดินโซ

15

ดกิ เกิดขน้ึ เน่ืองจากการสะสมของโซเดียมในปริมาณท่ีสงู จนเป็นพิษตอ่ พชื อีกทั้งความเปน็ ดา่ งของดิน
จะรุนแรงอันเน่ืองจากการละลายได้ดีมากของเกลือโซเดียมซ่ึงส่วนใหญ่อยู่ในรูป Na2CO3 และ
NaHCO3 โดยเฉพาะอย่างย่ิงในดิน nonsaline-sodic ซ่ึงมีปริมาณของเกลอื เป็นกลางที่ละลายน้ำได้
ง่าย (soluble salts neutral) อยู่น้อย pH ของดินจะอยู่ในช่วง 8.5-10.5 แต่ถ้าในดินดีมี soluble
salts neutral เช่น NaCl และ CaCl2 ในปริมาณท่มี ากด้วย ดงั เช่นในกรณีของดินเคม็ โซดกิ pH ของ
ดนิ มกั < 8.5 ทั้งน้เี น่ืองจากเกลือดงั กลา่ วจะชว่ ยลดปฏกิ ริ ยิ าไฮโดรไลซสิ ของ Na2CO3 และ NaHCO3
ให้น้อยลงโดยอิทธิพลของไอออนร่วมกัน (common ion effect) ดังนั้นในการชะล้างดินเค็มโซดิก
อาจเกิดผลเสียตามมาโดยที่ neutral soluble salts ชะล้างได้ง่ายและดีกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับ
exchangeable Na ซ่ึงจะมีผลทำให้ดินดังกล่าวกลายเปน็ ดนิ nonsaline-sodic นอกจากน้นั ดงั ที่ได้
กล่าวไว้ในกรณีของดินเค็ม (saline soil) ความเป็นประโยชน์และความเป็นพิษของโบรอนมักเป็น
ปญั หาสำคัญ (ส่วนใหญ่มักเป็นพษิ ) ในดินโซดกิ เช่นกนั ปัญหาที่สำคญั อีกประการหนึ่งของดินโซดิก
คอื สมบัตทิ างกายภาพท่ีไมเ่ หมาะสมตอ่ การจัดการและเจริญเติบโตของพืช ทัง้ นี้เนื่องจากโซเดียมจะ
ทำให้คอลลอยด์ดินเกิดการแพร่กระจาย (dispersion) ดินแน่นทึบ การระบายน้ำและการถ่ายเท
อากาศเป็นไปอย่างยากลำบาก อินทรียวัตถุจะลายน้ำได้ดี (pH สูง) และอยู่ในสภาพแพร่กระจาย
เช่นเดียวกัน โดยมักเกิดการสะสมเป็นคราบสีดำกระจายเป็นหย่อม ๆ ท่ัวไปบนผวิ ดินเนื่องจากการ
ระเหยของน้ำ ดังน้ันสมัยก่อนจึงเรียกดินประเภทนี้ว่าดินด่างดำหรือดินอัลคาไลดำ (black alkali
soil) ทำนองเดียวกันกับอิทธิพลของไอออนร่วมกันต่อ pH ของดิน ถ้าดินโซดิกมี neutral soluble
salts ในปริมาณท่ีมากด้วย (ดินเค็มโซดิก) เกลือเป็นกลางท่ีละลายน้ำได้ดีดังกล่าวจะช่วยลดความ
รนุ แรงของโซเดียมต่อการแพรก่ ระจายของอนภุ าคดิน การวัดหรือประเมินดินโซดิก สามารถกระทำ
โดยการวิเคราะห์หาปริมาณของโซเดียมท่ีแลกเปลี่ยนได้ (exchangeable sodium, ES) หรือ
เปอร์เซ็นต์โซเดยี มท่ีแลกเปลีย่ นได้ (exchangeable sodium percentage, ESP) อย่างไรก็ตามดิน
ดังกล่าวมีแคลเซียมและแมกนีเซียมซ่ึงเป็น divalent cation ในปริมาณท่ีสูง แคทไอออนเหล่าน้ีมี
ความสามารถสูงในการดูดซับและการไล่ท่ีบนผิวคอลลอยด์เมื่อเปรียบเทียบกับโซเดียมซ่ึงเป็น
monovalent ดงั นั้น ถงึ แม้ว่าดนิ จะมีปรมิ าณทงั้ หมดของโซเดยี มสงู (รวมทัง้ ที่อยู่ในสารละลาย) แต่
คา่ วเิ คราะหข์ องโซเดียมในรูปท่ีแลกเปลย่ี นไดอ้ าจมปี ริมาณคอ่ นขา้ งตำ่

สำหรับการปรับปรุงความเปน็ ด่างของดิน (soil alkalinity Improvement) ประกอบด้วย
การจดั การดนิ และนำ้ ท่ีค่อนข้างสลบั ซบั ซ้อน เม่อื เปรยี บเทียบกับการปรับปรุงดนิ กรด หลกั การสำคัญ
ในการจัดการคือ การลดความเป็นด่างรวมทง้ั การชะล้างเกลือและไอออนทม่ี ีมากเกนิ ไปออกจากดิน
(บริเวณรากพชื ) จนถึงระดบั ท่ไี ม่เป็นอนั ตรายต่อพืช การปรับปรุงดินเกีย่ วขอ้ งกบั กระบวนการทั้งทาง
กายภาพ เคมแี ละชวี เคมี ตลอดจนการปรับปรงุ พนั ธ์และเลอื กชนิดของพืชทส่ี ามารถปรบั ตวั ได้ดีกบั ดนิ
ดงั กล่าว วิธีการและเทคนคิ ในการปรบั ปรงุ ขน้ึ กับชนิดของดินด่าง ถา้ เปน็ ดินประเภทแคลคาเรียส การ
ชะลา้ งเอาแคลเซยี มคาร์บอเนตออกจากดินเปน็ สิ่งทีเ่ ป็นไปไมไ่ ด้ ในทางปฏิบัติมกั จะเลือกชนิดของพืช

16

ทีป่ ลกู และจดั การดนิ เพือ่ ให้มีปริมาณของคาร์บอนไดออกไซดใ์ นดินสูงขั้นเพ่ือความเปน็ ดา่ ง เช่น การ
ใส่ปุ๋ยอินทรีย์หรือตอซังพืชลงไปในดินเพ่ือเพิ่มกิจกรรมของจุลนิ ทรีย์ นอกจากนนั้ อนิ ทรียวตั ถยุ ังชว่ ย
เพมิ่ อาหารประเภทจุลธาตุ (micronutrients) บางชนดิ ซ่ึงพืชมกั แสดงอาการขาดในดินดังกลา่ ว

สำหรับดินเคม็ และดนิ โซดกิ การปรับปรุงมักกระทำด้วยการชะล้างเกลือท่ีละลายน้ำได้
ง่าย (soluble salts) และการไล่ท่ีโซเดยี มออกจากผิวคอลลอยด์หรืออนุภาคดินแล้วตามด้วยการชะ
ล้างอีกต่อหน่ึง ข้อที่ควรระวังอย่างยิ่งสำหรับดินโซดิกก็คือ ก่อนการชะล้างจะต้องไล่ที่โซเดียมด้วย
แคทไอออนเช่นที่มีประจุบวกสอง (divalent cations เช่น Ca2+) ออกมาจากผิวคอลลอยด์ให้อยู่ใน
สารละลายเสียก่อน ทั้งน้ีเพ่ือปรับปรุงสมบตั ิดินในการแพร่กระจาย (dispersion) และทำให้การชะ
ลา้ งตามมาเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ ถา้ ไม่ทำการไลท่ ่ีโซเดยี มกอ่ น นอกจากจะทำให้การชะลา้ งไม่มี
ประสทิ ธภิ าพแลว้ เกลอื ที่ละลายนำ้ ได้งา่ ยจะถูกชะล้างออกจากสารละลายดนิ หมดไปได้ง่ายกวา่ เมื่อ
เปรียบเทยี บกับโซเดยี มท่ดี ูดซบั อยู่บนคอลลอยดด์ นิ ซ่ึงมักจะมผี ลทำให้คา่ ESP หรือ SAR สูงขน้ึ และ
อิทธิพลของความเป็นด่างของโซเดยี มจะรุนแรงขนึ้

แคทไอออน (Ca2+) ท่ใี ช้ในการไลท่ ีโ่ ซเดียมมกั ใช้ในรปู ยิปซมั (gypsum, CaSO4. 2H2O)
หรอื ถา้ ใช้ผงกำมะถนั หรือกรดกำมะถนั จะเกิดปฏิกริ ยิ าต่อเนื่องในดินแลว้ ไดเ้ กลือยปิ ซัม นอกจากน้ัน
H+ จากกรดกำมะถันสามารถทำปฏิกริ ยิ าไลท่ ี่โซเดยี มออกมาจากผิวคอลลลอยดไ์ ด้ ซึ่ง Ca2+ และ H+
จะทำให้คอลลลอยด์เกิดการรวมตวั เกาะกลุ่ม ทำใหก้ ารชะล้าง Na2SO4 (ละลายน้ำได้ดี) ออกจากดิน
เป็นไปได้อย่างมีประสิทธิภาพในการไล่ท่ีโซเดียมดังกล่าวมักไม่ใช้ปูนแคลไซต์ (CaCO3) ท้ังนี้ไม่
เพยี งพอแต่จะไมท่ ำใหค้ วามเป็นดา่ งของดินลดลงแลว้ แต่เหตุผลท่ีสำคัญคือแคลไซตล์ ะลายน้ำได้ยาก
(Ksp ≈ 4.0 x 10-9) เมื่อเปรียบเทียบกับยิปซัม (Ksp ≈ 3 x 10-5) ปริมาณของยิปซัมท่ีใช้ในการไล่ท่ี
โซเดียมสามารถคำนวณไดโ้ ดยประมาณดังน:ี้

ตวั อย่างการคำนวณ ดินโซดิกชนิดหนึ่งมี ESP = 30% และมี CEC = 20 cmolc
kg-1 ถ้าต้องการไล่ท่ีโซเดียมออกจากผิวคอลลอยด์ให้เหลือ ESP เพียง 10% ดังน้ันปริมาณของ
ยปิ ซัม (CaSO4) ที่ตอ้ งใช้:

= ESP (เดมิ ) - ESP (ใหม)่ x CEC
100

= 30 -10 x 20 cmolc kg-1
100

= 4 cmolc kg-1
ซ่ึงสามารถคำนวณปรมิ าณของยปิ ซัม (4 cmolc kg-1) เป็นกโิ ลกรมั ต่อไร่ได้

17

ความสามารถในการดูดซับธาตุอาหารพืชและแลกเปลี่ยนประจุ ดินประกอบด้วยของแข็งที่มีขนาด
อนุภาคต่างๆ กัน ต้งั แต่อนุภาคขนาดทราย ซ่ึงมีเสน้ ผ่าศูนยก์ ลางประมาณ 2 มิลลิเมตร จนถึงขนาด
ดินเหนยี ว ทีม่ เี สน้ ผ่าศูนย์กลางนอ้ ยกวา่ 0.002 มลิ ลิเมตร จากการศึกษาพบวา่ อนุภาคทม่ี ีมากที่สดุ ใน
กลุ่มอนุภาคขนาดดินเหนียวน้ีก็คือ แร่ดินเหนียว (clay minerals) ซึ่งถือกันว่าเป็นส่วนสำคัญท่ี
เกี่ยวข้องกบั การเกิดปฏกิ ริ ยิ าทางเคมีตา่ งๆ ในดิน แร่ดนิ เหนียวจัดเปน็ แร่ที่มีขนาดเลก็ มากมองด้วยตา
เปล่าไม่เห็น มีโครงสร้างพื้นฐานเป็นช้ันท่มี ีรูปรา่ งแบนบางเหมือนแผ่นกระดาษ และมีการเชื่อมโยง
ระหวา่ งกันในลักษณะของการเรียงซ้อนทับกนั เป็นชัน้ ๆ จนเกดิ เป็นผลึกท่ีมรี ูปทรงต่างๆ กนั เช่น เปน็
แผ่นบาง เปน็ เส้น เป็นหลอดหรือเป็นท่อ แร่ดนิ เหนียวมีหลายกลุ่ม เช่น กลุ่มเคโอลิน สเมก็ ไทต์ อิล
ไลต์ คลอไรต์ และอ่ืนๆ นักวิทยาศาสตรส์ ามารถแยกชนิดของแร่ดินเหนยี วไดโ้ ดยการศึกษาด้วยกล้อง
จลุ ทรรศน์อิเล็กตรอน การทดสอบการเล้ียวเบนของรังสเี อ็กซ์ หรือใชก้ ารวเิ คราะห์ทางเคมีบางอยา่ ง
เน่ืองจากท่ีพืน้ ผวิ ของแร่ดินเหนยี วน้ีมปี ระจุไฟฟ้าลบ จึงทำให้เกดิ ปฏิกริ ิยาการดูดยึดและเปล่ียนธาตุ
อาหารต่างๆ ท่ีละลายอยูใ่ นดินซึ่งมปี ระจไุ ฟฟ้าเป็นบวกได้ เชน่ ประจบุ วกจาก แคลเซียม ฟอสฟอรัส
และโพแทสเซยี ม เป็นตน้ ดังน้นั ถ้าในดนิ มีแร่ดนิ เหนียวมากก็จะมีประจลุ บมาก จึงสามารถดูดยดึ ธาตุ
อาหารทมี่ ีประจบุ วกไดม้ ากดว้ ย แรด่ ินเหนียวจึงเป็นสว่ นสำคัญในการควบคมุ ความเปน็ ประโยชนข์ อง
ธาตุอาหารพืช ความรุนแรงของสภาพความเป็นกรด นอกจากน้ียังมีส่วนควบคุมหรือต้านทานการ
เปลี่ยนแปลงของดินต่อสภาพแวดล้อมอีกด้วย อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการดูดซับและ
แลกเปลี่ยนประจุบวกในดิน ยังขึ้นอย่กู ับชนดิ ของแร่ดินเหนียวอีกด้วย โดยท่ีแรใ่ นกล่มุ เคโอลิน จะมี
ความสามารถในการแลกเปลยี่ นประจนุ ้อยกวา่ แรด่ ินเหนยี วในกลมุ่ สเมก็ ไทต์ และอิลไลต์ เป็นตน้

สรปุ

สมบัติทางเคมีของดินพิสูจน์และอธิบายได้ด้วยปฏิกิริยาเคมี และผลลัพธ์ท่ีเกิดขึ้น ความรู้
พื้นฐานท่นี ักการเกษตรระดับประกาศนียบัตรวชิ าชีพชั้นสงู (ปวส.) ควรรู้ ประกอบดว้ ย 1) ความเป็น
กรดของดิน 2) การเปน็ บัฟเฟอร์และความจุบัฟเฟอร์ของดนิ 3) ความตอ้ งการปูน และ 4) ความเป็น
ด่างของดิน โดยสภาพความเป็นกรดของดิน เป็นดัชนีท่ีสำคัญมากที่สุดอันหนึ่งในการบ่งบอกถึง
คุณสมบตั ทิ างเคมีและความอดุ มสมบูรณข์ องดิน ท้ังนเ้ี นื่องจากระดับความเป็นกรดมีอิทธิพลอยา่ งยิ่ง
ต่อกระบวนการทั้งทางเคมีและชวี เคมีในดิน เข่น กจิ กรรมของจลุ ินทรีย์ ความสามารถในการละลาย
ตกตะกอน ตลอดจนการเคล่ือนย้ายสญู หายของสารประกอบและไอออนต่างๆ ความเป็นกรดของดิน
จึงมอี ิทธิพลสำคญั ต่อความเป็นประโยชน์ และการเป็นพษิ ของอาหารธาตตุ ่างๆ ของพืช การประเมิน
ระดับความเป็นกรดของดินมกั จะวัดออกมาในรูปของความเป็นกรดเป็นด่างหรือพีเอช (pH) ซึ่งเป็น
การวัดกัมมนั ตภาพ หรือความเขม้ ข้นของปริมาณไฮโดรเจนไอออน (H+) ในสารละลายดิน ความเป็น

18

กรดของดินโดยทั่วไปค่าพเี อชของดนิ จะบอกเป็นคา่ ตวั เลขต้ังแต่ 1 ถงึ 14 ถา้ ดนิ มีค่าพีเอชน้อยกว่า 7
แสดงว่าดินน้ันเป็นดนิ กรด ยิ่งมีคา่ น้อยกว่า 7 มาก ก็จะเป็นกรดมาก แต่ถา้ ดินมีพีเอชมากกวา่ 7 จะ
เป็นดินดา่ ง ส่วนดินท่มี ีพีเอชเท่ากบั 7 พอดีแสดงว่าดนิ เป็นกลาง แตโ่ ดยปกติแล้วพเี อชของดินทั่วไป
จะมีค่าอยู่ในช่วง 5 ถึง 8 ธรรมชาติและสมบัติทางเคมีของดิน ส่งผลต่อกลไกและปัจจัยของการเป็น
บฟั เฟอร์ ไดแ้ ก่ แคดไอออนท่เี ปน็ กรดและไม่เปน็ กรด และแคดไอออนท่เี ปน็ กรด สาเหตคุ วามเป็นกรด
ของดิน เกิดข้ึนจากทั้งกระบวนการทางธรรมชาติและกระบวนการท่ีเกี่ยวข้องกับการเกษตรกรรม
รวมท้งั กจิ กรรมบางอยา่ งของมนุษยโ์ ดยมสี าเหตุทส่ี ำคัญ ได้แก่ 1) การสลายตวั ผพุ งั และการชะลา้ ง ใน
ระหว่างกระบวนการสลายตัวผุพังทางเคมีของหินและแร่ จะมีการปลดปล่อยแคทไอออนต่าง ๆ
ออกมาในสารละลายดิน 2) การปลูกพืชและการใสป่ ุ๋ย ในการปลูกพืชติดต่อกันอย่างต่อเนื่อง พืชที่
ปลูกจะดูดใช้ K+, Ca2+, และ Mg2+ จากสารละลายดินซึ่งเป็น non acid cations ในอัตราที่สูงเมื่อ
เปรียบเทียบกับ acid cations (เช่น Fe3+, Fe2+, และ Mn2+) และในการรกั ษาสมดุลของประจใุ นต้น
พชื พืชมักจะปลดปล่อยประจุบวกออกมาทสี่ ำคญั คือ H+ (หรืออาจดูดใชแ้ อนไอออน เช่น NO3- และ
SO42-) ผลจากกระบวนการดังกลา่ วทำใหร้ อ้ ยละการอมิ่ ตวั ด้วยกรดในสารสะลายเพิม่ ข้นึ และทำให้ดนิ
มี pH ลดลง นอกจากนั้นท่ีสำคัญย่ิงกว่า คือการใส่ปุ๋ยไนโตรเจนที่อยู่ในรูปของแอมโมเนียม (NH4+)
หรอื เปล่ยี นรปู ไปเปน็ แอมโมเนียในดนิ เชน่ ปยุ๋ แอมโมเนียมซลั เฟต [(NH4)2SO4] แอมโมเนยี ม ไนเตรต
(NH4NO3) แอนไฮดรสั แอมโมเนยี (NH3) และยูเรยี [CO(NH2)2] ในกรณขี องแอมโมเนยี มและยูเรียน้ัน
เมื่อใส่ลงไปในดนิ (ยกเว้นดินท่เี ป็นด่างมาก) ไนโตรเจนจะเปลี่ยนรูปเปน็ NH4+ 3) ก ารออ กซิ เดชั่ น
ของแร่ธาตุต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการออกซิเดชันของกำมะถัน (S) และสารที่มีกำมะถันเป็น
องค์ประกอบ จะทำให้เกิดกรดกำมะถนั และทำให้ดนิ มปี ฏิกิรยิ าเปน็ กรดอยา่ งรุนแรงได้ ความเปน็ กรด
ในดินจากสารส้มมีขีดขั้นจำกดั โดย A1(OH)3 ซึ่งละลายน้ำยากและ pH มักสูงกว่า 4.0 และ 4) ฝนกรด
ในแหล่งทีม่ ีองคป์ ระกอบของกำมะถันอยู่สูง อากาศมักประกอบด้วยกา๊ ซออกไซด์ต่างๆ ของคาร์บอน
ไนโตรเจนและซัลเฟอร์ ในปริมาณท่ีสูงกว่าปกติทำให้เกิดมลพิษในอากาศโดยตรง สำหรับการเป็น
บัฟเฟอร์และความจุบฟั เฟอร์ของดิน ความสามารถในการตา้ นทานการเปลี่ยนแปลง pH หรือการเป็น
บฟั เฟอร์ (buffering) ของดนิ เป็นผลสืบเน่ืองมาจากปฏิกิรยิ าสมดุลระหว่างสภาพกรดสามประเภท
หลัก ยกตัวอย่างถ้าสภาพกรดจรงิ (active acidity) หรือ H+ ในสารละลายลดลงหรือทำให้สะเทิน
ด้วยด่างเช่นปูนขาว จะแตกตัวให้ H+ (และ/หรือ Al3+) ออกมาชดเชยให้กับสารละลายเพื่อรักษา
สภาพสมดุล ในทำนองเดยี วกันถ้า H+ ในสารละลายเพิ่มขึ้นเชน่ จากการใส่ปุ๋ยหรือการสลายตวั ของ
อนิ ทรยี วัตถุ ปฏกิ ริ ิยาก็จะดำเนนิ จากขวาไปซา้ ยเพื่อลดปริมาณของ H+ ในสารละลาย pH ของดนิ จะ
มีการเปลี่ยนแปลงน้อยมาก ส่วนความต้องการปูน เพื่อปรับระดับ pH ให้เหมาะสมต่อการ
เจริญเตบิ โตและใหผ้ ลผลติ ของพชื ที่โดยทว่ั ไปมักอยู่ในชว่ ง 6-7 การวิเคราะหห์ าปริมาณปนู ที่ต้องใช้ใน
การยก pH ใหถ้ ึงระดบั ท่ีต้องการมีด้วยกันหลายวิธีกลา่ วคือต้องวเิ คราะห์หาปรมิ าณของปูนหรือดา่ ง
ให้เพียงพอในการทำปฏิกิริยากับปริมาณของสภาพกรดรวมของดินซ่ึงส่วนใหญ่อยู่ในรูปของ

19

exchangeable และ residual acidity ซ่ึงมีส่วนสัมพันธ์โดยตรงกับ CEC และความจุบัฟเฟอร์ของ
ดิน (soil buffer capacity) ดังจะเห็นว่าดินท่ีมี pH (active acidity) เท่ากัน แต่ปริมาณของปูนที่
ต้องการเพ่มิ ขึ้นของหนงึ่ หนว่ ย pH อาจแตกตา่ งกนั มาก ทงั้ น้ขี นึ้ อยกู่ ับปรมิ าณของสภาพกรดรวมหรือ
ความจบุ ัฟเฟอข์ องดิน วธิ ีง่ายสะดวกรวดเรว็ และใชก้ นั อยา่ งแพร่หลายที่สุดในการหาความตอ้ งการปนู
(lime requirement) ได้แก่วิธกี ารท่ีนำดินตวั อย่างมาทำปฏิกิริยากับสารละลายบัฟเฟอร์ โดยอาศัย
หลักการทีว่ ่า pH ของสารละลายดงั กลา่ วจะลดลงเป็นสัดส่วนกับปริมาณของสภาพกรดรวมของดิน
ประการสดุ ทา้ ยความเป็นด่างของดนิ เกิดขึน้ เนื่องจากการทดี่ ินมีการสะสมเกลือหรือแคทไอออนที่ไม่
เปน็ กรด (nonacid cations) ในปริมาณทม่ี ากจนกระทบกระเทอื นตอ่ การเจรญิ เตบิ โตของพืช ดินดา่ ง
หรือดินอัลคาไลน์ (alkaline soil) โดยท่ัวไปหมายถึงดินท่ีมี pH > 7.0 ซึ่งจะมีอิทธิพลต่อการ
เจริญเติบโตของพืช จะรุนแรงมากน้อยเพียงไร ขึ้นกับชนดิ ของดนิ ดา่ ง ดังนี้ 1) ดินแคลคาเรยี ส 2) ดิน
เกลือ 3) ดินเค็ม และ 4) ดินโซดิก ในการปรับปรุงความเป็นด่างของดินต้องจัดการดินและน้ำท่ี
ค่อนข้างซับซ้อนกว่าการปรับปรุงดินกรด หลักการสำคัญในการจัดการคือ การลดความเป็นด่าง
รวมทงั้ การชะล้างเกลือและไอออนทมี่ ีมากเกนิ ไปออกจากดนิ จนถึงระดบั ท่ีไม่เป็นอันตรายตอ่ พชื การ
ปรบั ปรุงดนิ เก่ยี วขอ้ งกับกระบวนการท้งั ทางกายภาพ เคมีและชีวเคมี ตลอดจนการปรับปรุงพันธแ์ ละ
เลอื กชนิดของพืชท่ีสามารถปรับตัวไดด้ ีกับดนิ ดงั กลา่ วด้วย

20

เอกสารอ้างอิง
ไพบลู ย์ วิวฒั นว์ งศว์ นา. 2546. เคมดี นิ . เชียงใหม่ : เชียงใหมพ่ มิ พส์ วย.