12.1 ดิน ความอุดมสมบูรณ์ และการเจริญเติบโตของพืช – วิทยาศาสตร์ของพืช (2024)

หลักสูตรนี้เป็นหลักสูตรเกี่ยวกับการขยายพันธุ์พืช แต่การขยายพันธุ์จะมีประโยชน์ก็ต่อเมื่อคุณสามารถปลูกพืชที่คุณขยายพันธุ์ได้สำเร็จ ดิน แสง และน้ำเป็นกุญแจสำคัญในการปลูกพืชให้แข็งแรง ที่นี่คุณจะได้รับคำแนะนำสั้น ๆ เกี่ยวกับดินและความอุดมสมบูรณ์ของดิน ซึ่งเป็นความรู้และการศึกษามากมาย

ดูวิดีโอนี้เพื่ออธิบายลักษณะเนื้อดินและโครงสร้างของดิน(1:06)

ดินมีคุณสมบัติสำคัญ 2 ประการ คือ เนื้อสัมผัสและโครงสร้าง หมายถึงสัดส่วนสัมพัทธ์ของอนุภาคทราย ตะกอน และดินเหนียวในดิน และเป็นอนุภาคแร่สามขนาด (มีต้นกำเนิดจากหินมากกว่าจากวัสดุที่มีชีวิตก่อนหน้านี้) ซึ่งประกอบกันเป็นดิน ทรายเป็นอนุภาคที่ใหญ่ที่สุด ตะกอนอยู่ตรงกลาง และดินเหนียวมีขนาดเล็กมาก ในแง่สัมพัทธ์ ถ้าทรายเป็นถังขนาด 55 แกลลอน ตะกอนจะมีขนาดเท่ากับจาน และดินเหนียวจะมีขนาดเท่ากับเหรียญสลึง

ส่วนผสมของอนุภาคที่มีขนาดต่างกันนี้เรียกว่าพื้นผิวเนื่องจากการผสมผสานที่แตกต่างกันของอนุภาคเหล่านี้ทำให้รู้สึกถึงดินเมื่อคุณถูตัวอย่างระหว่างนิ้วหัวแม่มือและนิ้วชี้ ทรายในปริมาณมากทำให้ตัวอย่างดินรู้สึกเป็นทราย ตะกอนที่มากขึ้นจะทำให้รู้สึกเป็นแป้ง และดินเหนียวจำนวนมากทำให้รู้สึกเหมือนกำมะหยี่เมื่อแห้งและเหนียวเมื่อเปียก

คุณสามารถทราบลักษณะพื้นผิวของดินในทุ่งได้โดยทำ "การทดสอบขวด:" ใส่ดินลงในขวดโหล เติมน้ำ เขย่าขวดโหล จากนั้นรอสองสามวันเพื่อดูชั้นของอนุภาคขนาดต่างๆ กันตกตะกอน

สามเหลี่ยมพื้นผิวดินของ USDA ด้านบน ระบุประเภทของดินสำหรับเปอร์เซ็นต์ทราย ตะกอน และดินเหนียวที่แตกต่างกัน สังเกตว่ามีเส้นวิ่งผ่านสามเหลี่ยม สิ่งเหล่านี้จะช่วยให้คุณเชื่อมโยงเปอร์เซ็นต์ของระยะขอบของสามเหลี่ยมกับตำแหน่งภายใน ตัวเลขบนขอบจะทำมุมเพื่อให้ขนานกับเส้นดัชนีที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น เส้นดัชนีดินเหนียว 60% เป็นเส้นแนวนอนที่ขยายไปทางขวาของ 60 บนขอบดินเหนียวร้อยละ เส้นดัชนีตะกอน 20% วิ่งจากด้านขวาบนไปยังด้านซ้ายล่างของรูปสามเหลี่ยม และเส้นดัชนีทราย 20% วิ่งขึ้นจากขวาล่างไปซ้ายบน ทั้งสามบรรทัดถูกทำเครื่องหมายด้วยลูกศรสีแดง เส้นเหล่านี้ตัดกันที่จุดสีแดงตรงกลางพื้นที่ดินเหนียว แสดงว่าดินที่มีดินเหนียว 60% ดินตะกอน 20% และทราย 20% จัดเป็นดินเหนียว เมื่อเกษตรกรพูดถึงดินในไร่ของพวกเขา พวกเขามักจะใช้คำศัพท์ในรูปสามเหลี่ยมพื้นผิวมากกว่าเปอร์เซ็นต์ของทราย ตะกอนดิน และดินเหนียว วิธีการนี้พบได้น้อยมากเมื่อพูดถึงส่วนผสมของกระถางที่ใช้ในโรงเรือน เนื่องจากมีดินแร่จริง (ทราย ตะกอน ดินเหนียว) น้อยมากในส่วนผสมเหล่านี้

ดินที่มีทรายสูงมีการระบายน้ำและการเติมอากาศที่ดี เพื่อให้รากสัมผัสกับอากาศในดินและไม่เน่าง่าย รากชอนไชดินทรายได้ง่าย แต่ดินทรายจะกักเก็บความชื้นได้ไม่ดีเมื่อสภาพอากาศแห้ง และทรายก็กักเก็บสารอาหารไว้ได้ไม่ดี สารอาหารและความชื้นจะเกาะติดดินได้ดีที่สุดเมื่ออนุภาคดินมีพื้นที่ผิวมาก และทรายมีพื้นที่ผิวน้อยที่สุด (เทียบกับปริมาตรอนุภาค) ในบรรดาอนุภาคทั้งสามประเภท

ในทางตรงกันข้าม ดินเหนียวจะกักเก็บน้ำไว้อย่างเหนียวแน่นจนยากที่พืชจะหาน้ำมาใช้เองได้ ดินเหนียวเปียกนั้นเหนียว และดินเหนียวจับตัวกันแน่นจนเมื่อแห้งจะจับตัวกันเป็นก้อนและกลายเป็นก้อนแข็ง รากมีปัญหาในการเจาะดินเหนียวแห้ง แต่ดินเหนียวมีพื้นที่ผิวมากสำหรับปริมาตรของมัน และกักเก็บสารอาหารได้ดีกว่าอนุภาคอื่นๆ ดินเหนียวมีแนวโน้มที่จะอุดมสมบูรณ์

ดูวิดีโอนี้เพื่อดูมวลรวมของดินเหนียว(2:15)

ตะกอนมีคุณสมบัติอยู่ตรงกลางระหว่างทรายและดินเหนียวอย่างที่คุณคาดไม่ถึง ดินในอุดมคติมีแต่ละประเภท ดินร่วนปนทรายแป้งที่มีตะกอน 60% และดินเหนียวและทรายอย่างละ 20% เหมาะสำหรับปลูกข้าวโพด ข้าวสาลี และถั่วเหลือง แต่พืชผลที่มีส่วนที่มีคุณค่าทางเศรษฐกิจอยู่ในดิน เช่น มันฝรั่งและถั่วลิสง เจริญเติบโตได้ดีในดินทราย เนื่องจากหัวและฝักจะออกมาจากดินที่สะอาดกว่าและใช้ความพยายามเชิงกลน้อยกว่าที่ได้จากดินที่มีดินเหนียวหรือตะกอนดินสูงกว่า .

พื้นผิวของดินทั้งหมดมีข้อดีและข้อเสีย ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ ภูมิประเทศ และพืชผล พื้นผิวของดินในพื้นที่ขนาดใหญ่ เช่น ทุ่งนา ไม่สามารถปรับเปลี่ยนให้เหมาะกับพืชชนิดใดชนิดหนึ่งได้ ดังนั้นต้องเลือกพืชที่ให้ผลดีในดินที่มีอยู่ ตัวอย่างเช่น หากคุณมีที่นาที่มีดินปนทราย คุณจะไม่ต้องบรรทุกดินเหนียวและตะกอนเป็นตันๆ เพื่อทำให้ดินเหมาะสำหรับปลูกข้าวโพด คุณจะปลูกพืชเช่นมันฝรั่งซึ่งได้ผลดีพอสมควรบนดินทรายที่เบากว่าแทน อย่างไรก็ตาม สำหรับการปลูกพืชในโรงเรือนหรือในภาชนะ คุณสามารถเลือกพื้นผิวดินให้เหมาะกับพืชที่คุณต้องการปลูกได้

หมายถึง การที่เม็ดดินและวัสดุอื่น ๆ เช่นในดินจับตัวกันเป็นก้อน ก้อนเหล่านี้เรียกว่า ทรายบริสุทธิ์ไม่จับตัวกันเป็นก้อนเลย (ลองคิดดูสิ ยากแค่ไหนที่จะได้ทรายที่ชายหาดมารวมกันเป็นปราสาททราย) เมื่อทราย ดินตะกอน ดินเหนียว และอินทรียวัตถุทำปฏิกิริยากันจนก่อตัวเป็นมวลรวมขนาดเล็ก ดังที่แสดงด้านล่าง พวกมันจะสร้างสิ่งที่เรียกว่าโครงสร้างแบบละเอียด. รูขนาดใหญ่ในมวลรวมทำให้มีช่องว่างสำหรับก๊าซและน้ำผ่าน ในขณะที่รูขนาดเล็กจะกักเก็บน้ำไว้ ความต้องการน้ำนั้นชัดเจน แต่ความต้องการการแลกเปลี่ยนก๊าซอาจไม่ใช่ อย่างที่คุณทราบ เซลล์รากกำลังเติบโต ซึ่งหมายความว่าเซลล์รากต้องการออกซิเจนและปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในรูปของเสีย จำเป็นต้องมีออกซิเจนในบริเวณรากและต้องมีการระบายก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ถ้าดินมีน้ำขัง พืชจะตายเพราะคาร์บอนไดออกไซด์สะสมมากเกินไปรอบๆ ราก และรากก็ขาดออกซิเจน ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับดินที่จะมีรูเหล่านี้ในมวลรวมสำหรับการแลกเปลี่ยนก๊าซ สิ่งนี้เรียกว่าอากาศพรุนของดิน อินทรียวัตถุซึ่งในกรณีนี้หมายถึงเศษวัสดุที่เคยมีชีวิตซึ่งผุพัง ช่วยสร้างมวลรวมโดยการเกาะอนุภาคดินเข้าด้วยกันอย่างเบามือ ช่องว่างระหว่างและภายในมวลรวมทำให้เกิดรูพรุนของอากาศ

ภาพประกอบด้านล่างแสดงภาพตัดขวางของดิน ซึ่งแสดงมวลรวมของดินหลายๆ มวลรวมแต่ละก้อนสร้างขึ้นจากทราย ดินตะกอน ดินเหนียว และอินทรียวัตถุ (เรียกอีกอย่างว่า ) สังเกต micro- และ macropores สำหรับการแลกเปลี่ยนน้ำและก๊าซ

ดินที่เอื้อต่อการเจริญเติบโตของพืชโดยอุ้มน้ำและสารอาหารไว้ แต่ยังช่วยให้ระบายน้ำและแลกเปลี่ยนก๊าซได้ กล่าวกันว่ามีความเอียงที่ดี ดินเกาะตัวกัน (ไม่เหมือนทราย) ไม่จับตัวเป็นก้อนแข็ง (ไม่เหมือนดินเหนียว) และแตกตัวเป็นก้อนร่วนๆ เมื่อพลิกจอบดิน ในขณะที่ชาวสวนมักจะติดอยู่กับเนื้อดินอะไรก็ตามที่พวกเขาอาจมีในสวนของพวกเขา หนึ่งในงานที่สำคัญที่สุดและทำได้อย่างง่ายดายที่ชาวสวนสามารถทำได้เพื่อปรับปรุงดินในสวนคือการปรับปรุงโครงสร้างของดินโดย:

• การเพิ่ม , และ
• ลด .

การเพิ่มอินทรียวัตถุในดินจะช่วยปรับปรุงและทำให้ดินมีความมั่นคง การลดการบดอัด เช่น การเดินเท้าผ่านสวน จะช่วยรักษารูพรุนขนาดใหญ่และรูพรุนในดินเพื่อส่งเสริมการระบายน้ำ การกักเก็บความชื้น และการแลกเปลี่ยนก๊าซ

ดูวิดีโอนี้เพื่อดูดินทรายอย่างใกล้ชิด(2:41)

อินทรียวัตถุในดิน หมายถึง วัสดุที่มีคาร์บอนเป็นส่วนประกอบในดินซึ่งเดิมเป็นสิ่งมีชีวิตไม่ว่าจะเป็นพืช สัตว์ หรือจุลินทรีย์ บางครั้งอินทรียวัตถุในดินยังหมายถึงสิ่งมีชีวิต เช่น แบคทีเรีย รา แมลง และหนอนที่ยังคงอาศัยอยู่ในดิน แต่การอภิปรายนี้หมายถึงวัสดุที่ครั้งหนึ่งเคยมีชีวิตและตอนนี้ตายและย่อยสลายไปแล้ว ใบ ลำต้น และรากตายในที่สุด ฝังตัวอยู่ในดินและสลายตัว สิ่งมีชีวิตในดินย่อยสลายสิ่งมีชีวิตเดิมและเปลี่ยนสภาพเป็นวัสดุที่เรียกว่าซากพืช. ฮิวมัสมีความเหนียวและช่วยยึดเกาะอนุภาคดินเข้าด้วยกันเป็นมวลรวมดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ฮิวมัสยังสามารถดูดซับและอุ้มน้ำได้มากถึงหกเท่าของน้ำหนัก ดังนั้นมันจึงสำคัญมากในการปรับปรุงดินเบา (ทราย) อินทรียวัตถุที่ย่อยสลายจะปลดปล่อยและสารอาหารอื่นๆ ที่พืชสามารถนำไปใช้ในการเจริญเติบโตได้ และสุดท้าย ฮิวมัสก็เหมือนกับดินเหนียว กักเก็บสารอาหารไว้ในดินผ่านประจุไฟฟ้าเคมี สารอินทรีย์มีประจุลบ ดังนั้นมันจึงมีประจุบวกที่มีประจุบวก เช่น แคลเซียม ซึ่งมีความสำคัญต่อการเจริญเติบโตของพืช

โดยสรุป อินทรียวัตถุเดิมคือสิ่งมีชีวิตที่เปลี่ยนสภาพดินเป็นฮิวมัส ฮิวมัสช่วยยึดอนุภาคดินเข้าด้วยกันเพื่อปรับปรุงโครงสร้างของดิน อุ้มน้ำในดินที่แห้งแล้ง และกักเก็บธาตุอาหารพืช อินทรียวัตถุที่ย่อยสลายทำให้ธาตุอาหารเช่นไนโตรเจนมีให้กับพืช

อินทรียวัตถุถูกเติมลงในดินในหลายรูปแบบ:

ปุ๋ยหมัก

สำหรับชาวสวนนี่อาจเป็นอินทรียวัตถุรูปแบบที่คุ้นเคยที่สุด ใบไม้ วัชพืช เศษหญ้า และวัสดุอินทรีย์อื่นๆ ส่งผลให้ฮิวมัสสร้างโครงสร้างของดินเมื่อเติมลงในดิน สารอาหารส่วนใหญ่ถูกใช้โดยสิ่งมีชีวิตที่กำลังย่อยสลายอินทรียวัตถุ สูญเสียไปกับอากาศ หรือถูกฝนชะออกไป ดังนั้นจึงไม่มีประสิทธิภาพมากนักในการเป็นแหล่งสารอาหาร จุดประสงค์หลักคือเพื่อสร้างโครงสร้างของดินและช่วยรักษาความชื้นและสารอาหารที่มีอยู่

ปุ๋ยพืชสดหรือพืชคลุมดิน

พืชที่ปลูกโดยมีวัตถุประสงค์เพียงเพื่อไถพรวนพืชผลในที่ดินเพื่อเพิ่มอินทรียวัตถุเรียกว่า ปุ๋ยพืชสดใช้เพื่อเปลี่ยนโครงสร้างของดินโดยการใส่อินทรียวัตถุลงในดินโดยตรง เทคนิคนี้ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตพืชสวนเพื่อลดเชื้อโรคที่มากับดิน และพืชเหล่านี้มีประโยชน์อย่างมากในการปราบวัชพืช

การนำเศษพืชมาผสมผสาน

หลังจากเก็บเกี่ยวพืชผลแล้ว การปฏิบัติทางการเกษตรและพืชสวนที่ดีคือการใส่วัสดุจากพืชที่เหลืออยู่ลงในดิน บางครั้งทำได้ด้วยการไถแม่พิมพ์เพื่อฝังสิ่งตกค้างทั้งหมด แต่วิธีการที่ทันสมัยกว่าคือการใช้ขั้นต่ำเปล่า หรือทิ้งสิ่งตกค้างไว้บนดินและปลูกพืชทับวัสดุที่ตายแล้วในฤดูใบไม้ผลิหน้า วิธีหลังเรียกว่าไม่จนมีประโยชน์อย่างยิ่งในการลดการพังทลายของดินที่เกิดจากอนุภาคดินที่พัดพาไปกับลมหรือเคลื่อนที่ไปกับกระแสน้ำ

การเพิ่มอินทรียวัตถุที่มีคาร์บอนมากเกินไปและไนโตรเจนไม่เพียงพออาจทำให้ดินมีไนโตรเจนหมดและเป็นอันตรายต่อการเจริญเติบโตของพืช ตัวอย่างเช่น หากคุณพยายามปรับปรุงอินทรียวัตถุในดินของคุณโดยการไถพรวนในก้อนฟางหรือขี้เลื่อย (ซึ่งทั้งสองอย่างนี้เป็นเซลลูโลสเกือบทั้งหมดซึ่งมีคาร์บอนสูงมาก) เมื่อจุลินทรีย์เริ่มทำลายฟางที่พวกเขาต้องการ เพื่อดูดซับไนโตรเจนจากดินเพียงเพื่อการเจริญเติบโตของมันเอง หากคุณใส่ปุ๋ยคอกลงในดินแทน ซึ่งเป็นการผสมผสานระหว่างฟางข้าว (คาร์บอนสูง) และของเสียจากสัตว์ (ไนโตรเจนสูง) จุลินทรีย์จะสามารถใช้ไนโตรเจนจากมูลสัตว์เพื่อการเจริญเติบโตของพวกมันเอง ในขณะที่พวกมันย่อยสลายอินทรียวัตถุและสร้างไนโตรเจนมากขึ้น ที่มีให้กับพืช

ดินสวนไม่สามารถใช้กับสวนในภาชนะได้ เพราะอัดแน่นเกินไปในกระถางและมีการระบายน้ำแย่มาก ทางที่ดีควรผสมแบบไม่ใช้ดินเช่นที่มีอยู่ในเรือนเพาะชำ หรือผสมแบบที่มีอินทรียวัตถุสูง เช่น พีทมอสหรือแกลบ เพื่อเพิ่มรูพรุนของอากาศ

ดูวิดีโอนี้เพื่อดูอย่างใกล้ชิดเกี่ยวกับอาหารเลี้ยงเชื้อแบบไร้ดิน(00:58)

ผู้เขียน ดร. ทอม ไมเคิลส์ พัฒนาสิ่งนี้โต๊ะสลัดข้างต้น ซึ่งมีศักยภาพที่ดีสำหรับการใช้งานในเขตเมืองที่มีพื้นที่ขนาดเล็กสำหรับปลูกพืชสีเขียว รวมถึงลานบ้านในอพาร์ตเมนต์ โต๊ะนี้ทำด้วยไม้ขนาด 2×4 สำหรับด้านข้างและขา พร้อมผ้าฮาร์ดแวร์และผ้าแนวนอนสำหรับด้านล่างของโต๊ะ สื่อการเจริญเติบโตโดยปกติจะเป็นส่วนผสมของการปลูกแบบพรุ โต๊ะขนาดนี้มีผักสลัดเพียงพอตลอดฤดูร้อนสำหรับผู้ใหญ่สองคน คุณสามารถดัดแปลงให้มีดินลึกขึ้นเพื่อที่คุณจะปลูกมะเขือเทศหรือพริกไทยได้

เนื่องจากวัสดุปลูกเป็นแบบผสมกระถางจึงแห้งเร็ว คุณสามารถดูการปรับเปลี่ยนเล็กน้อยในตารางสลัดไฮโดรโปนิกส์นี้ ซึ่งสร้างโดย Dr. Michaels มีขนาดประมาณ 2′ x 4′ x 7.5″ ลึกและทำด้วยไม้ พลาสติกบุ และฝาโฟม ใส่สารละลายธาตุอาหารประมาณ 30 แกลลอนลงในกล่อง ปิดฝากล่อง และใส่ต้นอ่อนผักสลัด เช่น ผักกาด ผักโขม ต้นชาร์ด และคะน้าลงในรูบนฝา พืชให้สีเขียวตลอดฤดูร้อนและจำเป็นต้องเพิ่มน้ำเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย

หากต้องการดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับตารางผักสลัดไฮโดรโปนิกส์ โปรดดูที่เว็บไซต์โต๊ะสลัดไฮโดรโปนิกส์ที่ Dr. Micheals ได้โพสต์ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีสร้างตารางแบบนี้

คุณอาจพบว่าโต๊ะวางสลัด สวนคอนเทนเนอร์ หรือเตียงยกสูงสามารถทำให้คุณสัมผัสกับอาหารที่คุณรับประทานได้ในขณะที่คุณยังคงรักษาวิถีชีวิตคนเมือง

ถุงและภาชนะใส่ปุ๋ยแสดงชุดตัวเลขสามตัวคั่นด้วยขีดกลาง สิ่งนี้เรียกว่าปุ๋ยการวิเคราะห์. ตัวเลขแสดงถึงเปอร์เซ็นต์ของปุ๋ยที่เป็นไนโตรเจน (N), (P) และ (K) ตามลำดับเสมอ N, P และ K เป็นธาตุที่พืชต้องการในปริมาณมากที่สุด ไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบสำคัญที่พบในโปรตีน ฟอสฟอรัสเป็นส่วนประกอบสำคัญในโมเลกุลถ่ายโอนพลังงาน เช่น ATP และเป็นส่วนหนึ่งของกระดูกสันหลังของ DNA และโพแทสเซียมเป็นส่วนสำคัญของกลไกในการเคลื่อนย้ายสารอาหารเข้าและออกจากเซลล์ ธาตุอื่นๆ อาจมีความสำคัญในปริมาณน้อยและในสถานการณ์พิเศษ แต่ N, P และ K เป็นธาตุอาหารพืชที่พบได้บ่อยที่สุด

ปุ๋ยสำหรับสวนเอนกประสงค์ 10-10-10 มีไนโตรเจน 10% ฟอสฟอรัส 10% และโพแทสเซียม 10% ที่เหลือคือสารตัวเติมเช่นทรายหรือกรวดละเอียด ในมินนิโซตา ปุ๋ยที่มีให้สำหรับเจ้าของบ้านมักไม่มีฟอสฟอรัส เนื่องจากกฎหมายมุ่งลดการไหลบ่าของฟอสฟอรัสลงสู่ทะเลสาบของเรา ฟอสฟอรัสถือเป็นปัจจัยจำกัดการเจริญเติบโตของสาหร่าย ดังนั้นหากฟอสฟอรัสไหลออกจากสนามหญ้าและสวนลงสู่ทะเลสาบ จะทำให้เกิดสาหร่ายบาน นอกจากนี้ ดินในสวนของเราปกติจะมีฟอสฟอรัสเพียงพออยู่แล้ว โดยทั่วไปที่ไม่มีฟอสฟอรัสจะเป็น 10-0-10 ไนโตรเจนมักเป็นสารอาหารที่จำกัดการเจริญเติบโตของพืชมากที่สุด ดังนั้นจึงควรอ่านฉลากให้ละเอียด

คำเตือน: การแสวงหามูลค่าที่ดีที่สุดต่อปอนด์ของ N ไม่ใช่กลยุทธ์ที่ถูกต้องเสมอไป บางครั้งรูปแบบของสารอาหารก็มีความสำคัญ หากคุณสนใจที่จะปลูกผักสลัดไฮโดรโปนิกส์ พืชต้องการไนโตรเจนในรูปแบบเฉพาะที่เรียกว่าไนเตรต ซึ่งมักไม่พบในปุ๋ยถุงใหญ่ราคาถูก มีแนวโน้มที่จะพบได้ที่ร้านไฮโดรโปนิกส์ และราคาต่อปอนด์ของ N มากกว่ารูปแบบอื่นๆ