ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... ·...
Transcript of ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... ·...
![Page 1: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/1.jpg)
132 351 Soil Fertility and Plant Nutritionความอดมสมบรณของดนและโภชนาการพช
อาจารยผสอน
รศ. ดร. ปทมา วตยากร แรมโบ
![Page 2: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/2.jpg)
วงจรและพฤตกรรมธาตอาหารในดน
![Page 3: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/3.jpg)
ธาตอาหารทจาเปนสาหรบพช (Essential plant elements)
ธาต (elements) คอ สสารทประกอบดวยอะตอมเพยงชนด
เดยว และไมสามารถสลายตวใหสารอนๆ ทมคณสมบตทแตกตาง
จากเดมไดอก ในปจจบนธาตทมอยเดมตามธรรมชาตและถกคนพบ
แลวมประมาณ 92 ธาต ในจานวนนมมากกวา 60 ธาตทพบใน
เนอเยอของพช
ถงแมวามธาตทงหมดมากกวา 60 ธาตทสามารถวเคราะหพบ
ในพช แตจนถงปจจบนนมเพยงไมกธาตเทานนทไดรบการยอมรบวา
เปนธาตอาหารทจาเปน (essential elements) ตอการเจรญเตบโต
และการสบพนธของพช
![Page 4: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/4.jpg)
ธาตอาหารทจาเปนสาหรบพช (ตอ)
บรรทดฐานทใชเปนหลกในการกาหนดวาธาตใดเปน essential
element สาหรบพชหรอไมนน เสนอโดย Arnon and Stout ตงแตป
ค.ศ. 1939 ดงน
1. การขาดธาตจาเปนนนทาใหพชไมสามารถดาเนนกจกรรมใหครบ
วฏจกรของชวต
2. การขาดนนเฉพาะเจาะจงกบธาตทสงสยหรอเปนปญหาเทานน
กลาวคอ ไมมธาตอนใดสามารถแทนทไดนนเอง
3. ธาตนนเกยวพนโดยตรงกบโภชนาการของพช เชน เปนองคประกอบ
ของสาร metabolite ทจาเปนในกระบวนการตางๆ ในตนพช หรอ พช
ตองการธาตนนในปฏกรยาของระบบเอนไซม
![Page 5: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/5.jpg)
การจดแบงกลมธาตอาหารทจาเปนสาหรบพช
ปรมาณธาตอาหารแตละตวทพบในเนอเยอพชนนแตกตางกน
มาก ดงนนจงมการจดแบงกลมของธาตอาหารโดยถอเกณฑของปรมาณ
ธาตอาหารทพบในพช ซงสามารถแบงออกไดเปน 2 กลมใหญ ไดแก
1. Macronutrients (มหธาต) ไดแก C, H, O, N, P, K, Ca, Mg และ S
เปนกลมธาตทพชตองการในปรมาณมาก กลม macronutrients แบง
ไดเปน 3 กลมยอย คอ
(1.1) Structural elements ไดแก C, H และ O เปนองคประกอบ
หลกของโครงสรางพชและเปนธาตเพยง 3 ตวเทานนในบรรดา
essential elements ทจดวาเปน non-mineral elements
![Page 6: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/6.jpg)
การจดแบงกลมธาตอาหารทจาเปนสาหรบพช (ตอ)
(1.2) Primary elements ไดแก N, P และ K เปนกลมธาตทพช
ตองการในปรมาณมากสงสดเปนอนดบแรกเมอเทยบกบธาตอนๆ ทเปน
mineral elements
(1.3) Secondary elements ไดแก Ca, Mg และ S ธาตทงสามตวใน
กลมนเปนธาตทพชตองการและดดใชในปรมาณสงสดเปนอนดบรองลงมา
จากธาตในกลม primary elements
2. Micronutrients (จลธาต) เปนกลมธาตทพชตองการเปนปรมาณนอย
เมอเทยบกบ macronutrients ไดแก Fe, Cu, Mn, B, Mo, Cl และ Ni
![Page 7: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/7.jpg)
Mg2+0.2สาหรบการตรงandMg (Magnesium)
Ca2+0.5จากอากาศ(N,P,K)Ca (Calcium)
K+1.0และ N, SPrimaryK (potassium)
HPO42-, H2PO4
-0.2ไนโตรเจนP (Phosphorus)
Secondary
(Ca, Mg, S)
Elements
Elements
Structural
ธาต
(Element)
กลมธาตอาหารพช
(Nutrients group)
แหลงหลกของธาต
(Main source of
elements)
ความเขมขนท
พบในเนอเยอ
พช (% ของ
นาหนกแหง)
รปทพชดดไปใช
C (Carbon) 45.0 CO2
O (Oxygen) นาและอากาศ 45.0 O2, H2O
H (Hydrogen) (Air and Water) 6.0 H2O, H+, HCO3-
N (Nitrogen) ดน (Soil) 1.5 NH4+, NO3
-, N2
S (Sulfur) (N2 from air for
Nitrogen fixation
Activity)
0.1 SO42-, SO2
Mac
ronu
trien
t
(ธาต
อาหารปรม
าณมาก
)
การแบงกลมของธาตอาหารตามสดสวนของธาตอาหารทมในเนอเยอพช
ทมา: อรวรรณ (2551)
![Page 8: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/8.jpg)
Mn2+0.005(Soil)Mn (Manganese)
BO33-,H3BO30.002ดนElementsB (Boron)
Fe2+, Fe3+0.01TertiaryFe (iron)
Cl-0.01Cl (Chlorine)
Cu2+0.0006Cu (Copper)
Zn2+0.0002Zn (Zinc)
MoO42-0.00001Mo (Molybdenum)
Ni2+0.000001Ni (Nickel)
ธาต
(Element)
กลมธาตอาหารพช
(Nutrients group)
แหลงหลกของธาต
(Main source of
elements)
ความเขมขนท
พบในเนอเยอ
พช (% ของ
นาหนกแหง)
รปทพชดดไปใช
Mic
ronu
trien
t
(ธาต
อาหารปรม
าณนอย
)
ทมา: อรวรรณ (2551)
การแบงกลมธาตอาหารตามสดสวนของธาตอาหารทมในเนอเยอพช (ตอ)
![Page 9: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/9.jpg)
Nitrogen
![Page 10: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/10.jpg)
ไนโตรเจน
ไนโตรเจน จาเปนสาหรบพชเพราะเปนสวนประกอบของโปรตนและกรดนวคลอกทกชนด ดงนนจงเปนสวนประกอบสาคญของ โปรโตปลาสซม
ไนโตรเจน (N) เปนธาตอาหารทสาคญสาหรบพชมาก เพราะเปนธาตอาหารทพชตองการในปรมาณมาก ถาพชขาดไนโตรเจนจะเกดลกษณะใบสเหลองโดยเกดทใบแกกอน การเจรญเตบโตหยดชะงก
![Page 11: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/11.jpg)
ไนโตรเจนกบการเจรญเตบโตของพช (Nitrogen and plant growth)
ความเขมขนของธาต N ในพชจะมมากทสดเมอเปรยบเทยบกบ
ธาตในกลมของ mineral elements โดยทวไปแลวพชจะมปรมาณ
ไนโตรเจนประมาณ 1-5% โดยนาหนก ไนโตรเจนมความสาคญตอพช
อยางยงเพราะมนเปนสวนประกอบพนฐานของรงควตถในใบสเขยวของ
พช คอ คลอโรฟลล (Chlorophyll) ซงชวยในการสงเคราะหแสง
พชตองการไนโตรเจนในการสรางสารประกอบหลายชนด เชน
กรดนวคลอก (Nucleic acids), กรดอะมโน (amino acids), โปรตน
(Proteins), และนาตาล (sugars) อกกลมหนงของสารประกอบ
ไนโตรเจนกคอ เอนไซม (enzyme) ซงเปนตวเรงกระบวนการทาง
ชววทยา (Biological process) ในพช
![Page 12: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/12.jpg)
องคประกอบของคลอโรฟลล (Chlorophyll)
N เปนสวนหนงของ
องคประกอบของ Chlorophyll
drvsrs.com/innovation.htm
![Page 13: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/13.jpg)
Amino acid structure
mwsu-bio101.ning.com/xn/detail/2…ent:9915
![Page 14: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/14.jpg)
Protein structure
Peptide bond
![Page 15: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/15.jpg)
ไนโตรเจนกบการเจรญเตบโตของพช (ตอ)
พชทกาลงเจรญเตบโตตองการสารประกอบไนโตรเจนปรมาณมากใน
เซลลพชแตละเซลลสาหรบการแบงเซลล (cell division) เพอสรางเซลลใหม การ
สงเคราะหแสงของพชสามารถผลตคารโบไฮเดรตจากกาซคารบอนไดออกไซดและ
นา แตถาหากไมมไนโตรเจนแลว กไมสามารถดาเนนกระบวนการตอไปเพอการ
ผลตโปรตน กรดนวคลอค เอนไซมและสารจาเปนอนๆ ตอพชได
ดงนนในกรณทขาดไนโตรเจนรนแรงจะสงผลใหพชหยดกระบวนการ
เจรญเตบโตและการสบพนธ ความเขมขนสงของไนโตรเจนจงพบในเนอเยอทใหม
และออนนม เชน สวนปลายตนพช, ตาตนไมหรอดอกตมหรอหนอ (bud) และใบ
ออน เปนตน
การสงเคราะหแสง = 6CO2 + 6H2O + แสงอาทตย C6H12O6+ 6O2
![Page 16: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/16.jpg)
ระบบคอลลอยดดนทสมพนธกบรปตางๆ ของไนโตรเจน
หนาตดดนตามแนวดงแสดงระบบคอลลอยดดนทสมพนธกบรปตาง ๆ ของธาตอาหาร
ในดน และการดดใชธาตอาหารโดยรากพช (ปทมา, 2547)
สารละลายดน
1 μm
คอลลอยดดน
- NH4+
NH4+
NH4+
NO3-
NO3-
+ NO3-
+ NO3-
- NH4+
N in Organic matter
NO3-
รปของ N ในดนแบงเปน 2 รปหลก คอ รปอนทรยและอนนทรย
![Page 17: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/17.jpg)
sci.waikato.ac.nz/farm/content/n...ing.html
Nitrogen cycle
![Page 18: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/18.jpg)
วฏจกรไนโตรเจน (ตอ)
ไนโตรเจนเปนธาตทมมากทสดในธรรมชาต แตไนโตรเจนมกจะเปน
ธาตทจากดการเจรญเตบโตของพช เนองจากอยในรปของกาซ N2 สวนในดน
มปรมาณของ N นอยมากเมอเทยบกบสวนอนๆ ซงในปรมาณนอยนกม
สดสวนทนอยมากทเปนประโยชนตอพชโดยตรง โดยทประมาณ 90% ของ
สารประกอบไนโตรเจนอยในสวนประกอบของอนทรยวตถหรออกนยหนงกคอ
อยในรปของอนทรยไนโตรเจน (organic nitrogen)
N อนทรยจะเปนประโยชนตอพชเมอถกเปลยนมาอยในรปของ
อนนทรยไนโตรเจน (inorganic nitrogen) คอ NO3- หรอ NH4
+ อยางไรกตาม
พชสวนใหญไดรบหรอมแนวโนมทจะดดใชไนโตรเจนในรปของ NO3- มากกวา
NH4+
![Page 19: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/19.jpg)
Model structure of humic acid (Stevenson, 1982)
N in organic matter
![Page 20: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/20.jpg)
รปของ NH4+ พชจะดดใชนอยกวาเพราะวาความเขมขนสงของ
NH4+ ในพชจะเปนพษตอพชได พชสามารถใชไนโตรเจนในรปของ NO3
-
และ/หรอ NH4+ แตสารประกอบทงสองดงกลาวมปรมาณจากดในดน
และมกจะสญเสยไดงายโดยกระบวนการตางๆ เชน การชะลาง
(leaching) และกระบวนการอนๆ เชน biological reduction of NO3-
(denitrification) ในขณะทพชตองการไนโตรเจนในปรมาณมากสาหรบ
การเจรญเตบโต ดงนนเราจงมกกลาวกนวา ไนโตรเจนเปนธาตทมกจะ
จากดการเจรญเตบโตของพช
วฏจกรไนโตรเจน (ตอ)
![Page 21: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/21.jpg)
ไนโตรเจนเปนธาตท มการหมนเวยนตลอดเวลาระหวาง
บรรยากาศ (atmosphere) ดน (soil) และสงมชวต (living organisms)
การเปลยนรปและคาวาเลนซ (valence) ของไนโตรเจนทาใหเกดวฏจกร
ไนโตรเจน (nitrogen cycle) ซงคอการเปลยนรปจากกาซ N2 ไปเปน
สารประกอบไนโตรเจนในรปตางๆ และจากสารประกอบตางๆ เหลาน
กลบไปเปนกาซ N2 ดงเดมนนเอง
ยกตวอยางเชน กาซไนโตรเจน N2 (ประจเปน 0) เปลยนรปโดย
ปรากฏการณฟาแลบ (lighting) เปน oxide ของไนโตรเจนในรปตางๆ
และสดทายเปน NO3- (ประจ+5) นอกจากน N2 ยงสามารถเปลยนรป
เปน NH3 (ประจ -3) ไดจากกจกรรมของจลนทรย เปนตน
วฏจกรไนโตรเจน (ตอ)
![Page 22: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/22.jpg)
การตรงไนโตรเจน (Nitrogen fixation)
ถงแมวาแหลงเกบกก N ในบรรยากาศจะมมากถง 78% ของ
บรรยากาศ แตพชชนสงไมสามารถเปลยนกาซไนโตรเจนใหมาเปน
โปรตนไดโดยตรง และกอนทพชหรอสตวจะสามารถใชประโยชนจากกาซ
ไนโตรเจนในบรรยากาศได กาซไนโตรเจนตองผานกระบวนการ “ตรง”
ซงกคอการเปลยนกาซไนโตรเจน ใหเปนรปไนโตรเจนทพชใชประโยชนได
เรยกกระบวนการนวา “การตรงไนโตรเจน” (nitrogen fixation หรอ
dinitrogen fixation)
ไนโตรเจนสามารถจะถกตรงจากบรรยากาศไดทงกระบวนการ
ทางธรรมชาตและการสงเคราะหเทยม ซงจะเปลยนกาซ N2 ใหมาเปน
ไนโตรเจนในรปทพชใชประโยชนได เชน NH4+ หรอ NO3
-
![Page 23: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/23.jpg)
sci.waikato.ac.nz/farm/content/n...ing.html
Nitrogen cycle
![Page 24: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/24.jpg)
กระบวนการตรงไนโตรเจน (ตอ)
กระบวนการการตรงไนโตรเจน ม 3 กระบวนการหลก คอ
1. การตรงไนโตรเจนเมอเกดฟาแลบตามธรรมชาต (N2-fixation in natural lighting)
การตรงไนโตรเจนทเกดขนตามธรรมชาตอยางหนงกคอ ปรากฏการณฟาแลบ ซง
เรยกวาเปนแบบ non-biological nitrogen fixation หรอ abiotic nitrogen fixation
2. การตรงไนโตรเจนทางชวภาพ (biological N2 fixation หรอ biotic N2 fixation) เปน
ปรากฏการณทเกดขนเองตามธรรมชาต หมายถง ปฏกรยาการรดวซกาซไนโตรเจน
ในบรรยากาศ (reduction of atmospheric nitrogen gas (N2)) ใหเปนแอมโมเนย
(NH3) ซงปฏกรยานสามารถเกดขนไดโดยจลนทรยเฉพาะกลมทสามารถผลต
เอนไซมไนโตรจเนส (nitrogenase enzyme) ซงเปนเอนไซมททาหนาทเรงปฏกรยา
การแยกพนธะ triple bond ของกาซไนโตรเจน จลนทรยทสามารถตรงไนโตรเจนได
จะจากดอยเฉพาะกลม prokaryotic microorganisms (bacteria, cyanobacteria,
actinomycetes และ Archaea) เทานน
![Page 25: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/25.jpg)
กระบวนการตรงไนโตรเจน (ตอ)
3. การตรงไนโตรเจนทางเคม (Chemical หรอ Artificial N2 – fixation)
เปนการนาธาตไนโตรเจนมาเปลยนเปนสารประกอบเคมทสามารถ
นาไปผลตและใชเปนปยเคมไนโตรเจน (Chemical Nitrogen
fertilizers)
จะเหนไดวาการตรงไนโตรเจนเกดขนไดจากกระบวนการทงทาง
ชวภาพและทางเคม ซงอาจจะเกดขนเองตามธรรมชาตหรอจากการ
สงเคราะห อยางไรกตาม ทกกระบวนการตองอาศยพลงงานในรปแบบ
ใดรปแบบหนงในการเปลยนรปของกาซ N2 ใหเปนรปทเปนประโยชนได
![Page 26: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/26.jpg)
อนทรยไนโตรเจนในดน (soil organic nitrogen)
อนทรยไนโตรเจนในดนม >90% ของ N ทงหมดในดน
เปนสวนประกอบของโปรตน (20-40%) และสารประกอบโมเลกล
เชงซอนอนๆ ซงสวนใหญของสารนจะอยในรปของ amine group
(-NH2) ซงเปนสวนประกอบของ amino acid และ amino sugars
นอกจากนกเปนสวนประกอบของ Hexosamines (5-10%),
purine และ pyrimindine derivative (~1%), และสารประกอบ
เชงซอนตางๆ ซงเกดจาก ปฏกรยาของ ammonium กบ lignin,
เกดจากกระบวนการ polymerization ของ quinones กบ
สารประกอบ nitrogen, และเกดจากการ condensation ของ
sugar และ amines
![Page 27: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/27.jpg)
การปลดปลอยไนโตรเจนจากอนทรยไนโตรเจนในดน
(Mineralization of Soil Organic Nitrogen)
ไนโตรเจนในอนทรยวตถสวนใหญอยในรปของ amine group ซง N
จะจบกบ C หนงอะตอม และ H สองอะตอมดวย covalent bond ทาให N
ไมสามารถแตกตวออกมาได
อนทรยวตถตองผานการยอยสลายอยางนอยบางสวนจงจะทาให N
เรมเปนประโยชนได ซงกจกรรมของจลนทรยดนจะคอยๆ ยอยสลาย
(decompose) อนทรยวตถ ทาให organic N ถกเปลยนใหเปน inorganic N
ซงเราเรยกกระบวนการนวา Mineralization
![Page 28: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/28.jpg)
sci.waikato.ac.nz/farm/content/n...ing.html
Nitrogen cycle
![Page 29: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/29.jpg)
การปลดปลอยไนโตรเจนจากอนทรยไนโตรเจนในดน (ตอ)
กระบวนการ Mineralization เกดขนโดยปฏกรยาอยางเปนขนตอน 3
ขนตอนดวยกนคอ aminization, ammonification และ nitrification
• ขนตอนท 1 Aminization เปนการยอยสลายสารประกอบอนทรยซบซอน
โดยจลนทรยหลายชนดในกลม heterotrophs ไดแก bacteria, fungi และ
actinomycetes โดยขนตอนสดทายเปนการยอยสลายโปรตนและ
ปลดปลอย N ออกมาในรปของ amines, amino acid และ urea ดงสมการ
ขนตอนท 1 Aminization
Proteins R-C-COOH + R-NH2 + C=O + CO2 + พลงงาน
จลนทรยยอยสลาย H NH2
Amino acid Amines Urea
NH2 NH2H2O
![Page 30: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/30.jpg)
การปลดปลอยไนโตรเจนจากอนทรยไนโตรเจนในดน (ตอ)
ขนตอนท 2 Ammonification
• ขนตอนท 2 Ammonification เปนกระบวนการทางชววทยาท organic N เปลยนรป
ไปเปน Ammonia (NH3) หรอ ammonium ions (NH4+) โดยทหลงจากขนตอนท 1
amine และ amino acids ทถกปลดปลอยมาจากกระบวนการ Aminization จะถก
จลนทรยอกกลมหนงยอยสลายตอซงปฏกรยาขนสดทายของกระบวนการนคอการ
hydrolysis ของ amino group ซงจะปลดปลอย N ออกมาในรปของ inorganic
NH4+ จลนทรยทมบทบาทในกระบวนการนมทงประเภท aerobic และ anaerobic
ซงอยในกลมของ bacteria, fungi และ actinomycetes อยางไรกตามในสภาพ
aerobic environments อตราของปฏกรยาจะเกดไดดและเรวกวา
R-NH2 + H2O NH3 + R-OH + พลงงาน
+ H2O NH4 + OH-
![Page 31: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/31.jpg)
การปลดปลอยไนโตรเจนจากอนทรยไนโตรเจนในดน (ตอ)
• ขนตอนท 3 Nitrification เปนชดของกระบวนการ oxidation ทเรมจาก NH4+
และมผลตภณฑสดทายเปน NO3- ดงสมการสรปของกระบวนการดงน
Nitrosomonas Nitrobacter
Nitrification: NH4+ NO2
- NO3-
Nitrification ประกอบดวยกระบวนการ 2 ขนตอน ในขนตอนแรก ammonium (NH4+)
จะถกเปลยนไปเปน nitrite (NO2-) โดยจลนทรยทเรยกวา Nitrosomonas และ ในขนตอน
ท 2 nitrite จะถกเปลยนไปเปน nitrate (NO3-) โดยจลนทรยทเรยกวา Nitrobacter
ขนตอน 1: 2 NH4+ + 3 O2 2 NO2
- + 2 H2O + 4 H+
(-3) (+3) เพม oxidation state ของ N
Nitrosomonas
ขนตอน 2: 2 NO2- + O2 2 NO3
-
(+3) (+5) เพม oxidation state ของ N
Nitrobacter
![Page 32: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/32.jpg)
กระบวนการ Nitrogen immobilization
พชและจลนทรยจะดดใช (absorb) ammonium และ nitrate ions (NH4+
และ NO3-) เพอจะนาไปสรางโปรตนและสารประกอบอนๆ ทม N เปนองคประกอบ
การดดใชหรอเรยกวา absorption เปนสวนหนงของกระบวนการทเรยกวา
assimilation
N immobilization คอการเปลยนรปของ inorganic N (NH4+ และ NO3
-)
ใหเปน organic N ซงคอรปทไมเปนประโยชนตอพช หรออกนยหนงเปนการกกเกบ
ไวในพชและจลนทรย
กระบวนการ mineralization และ immobilization เกดขนไปดวยกน
แตมผลสวนทางกนหรอดาเนนไปในทศทางตรงกนขาม กระบวนการ
mineralization ทาใหอนทรยวตถสลายตว ในขณะทกระบวนการ immobilization
สรางอนทรยวตถ เมอนาปรมาณของผลผลตจากกระบวนการทงสองมาหกลบกน
จะไดผลสทธ ซงอาจเปนผลสทธของ mineralization (net mineralization) หรอผล
สทธของ immobilization (net immobilization)
![Page 33: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/33.jpg)
การตรงแอมโมเนยม (Ammonium Fixation)
โดยปกตแลว NH4+ จะถกดดซบ (absorb) ไวทผวของคอลลอยด
ดนซงเรยกวาเปน exchangeable NH4+ ซงสามารถแลกเปลยนกบ
cations ตวอนๆ ทอยในสารละลายดนไดอยและเปนประโยชนตอพชได
แตเมอใดท NH4+ ถกดกจบ (trapped) หรอตรง (fixed) ในระหวางชน
(interlayer) ของแรดนเหนยว เรยกกลไกนวา Ammonium fixation ซงจะ
ทาให NH4+ ไมสามารถแลกเปลยนกบ cations ตวอนๆ ในสารละลาย
ดนได และเราเรยกวาเปน non-exchangeable NH4+ ซงไมเปน
ประโยชนตอพช
![Page 34: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/34.jpg)
การตรงแอมโมเนยม (ตอ)
โดยทวไปแลวในดน NH4+ สามารถถกตรงไดโดยแรดนเหนยวทม
ชนทยดหยนไดคอประเภท 2:1 clay minerals โดยการแลกเปลยนกบ Ca2+,
Mg2+, Na+ และ H+ แรดนเหนยวทม ammonium fixation สวนใหญคอ
montmorillonite, illite และ vermiculites
กระบวนการท NH4+ ถกดกจบไวในระหวางชนของ clay minerals
คลายกบ K+ ใน Mica การตรง NH4+ อาจจะเกดขนเองเมอดนแหง หรอ เมอ
ดนมอณหภมสงทาใหนาทอยระหวางชนออกมาและ NH4+ เขาไปแทนท
NH4+ จะเปนประโยชนอกครงเมอชนของแรดนเหนยวมการขยายตวตอนทม
ความชนเพมขน
![Page 35: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/35.jpg)
ไดอะแกรมของ NH4+ ทเกยวของกบแรดนเหนยวประเภท 2:1
Fixed NH4+ or K+
Exchangeable Ca2+, Mg2+, Na+, H+
Si-O layer
Al-O-OH layer
Exchangeable NH4+ or K+
Soil solution NH4+ or K+
Soil solution Ca2+, Mg2+, Na+, H+
![Page 36: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/36.jpg)
การสญเสยไนโตรเจนในรปกาซ
(Gaseous Losses of Nitrogen)
ไนโตรเจนในดนสามารถสญเสยไปในบรรยากาศไดในรปของ
กาซหลายชนด ไดแก กาซไนโตรเจน (molecular nitrogen (N2)), กาซ
แอมโมเนย (ammonia (NH3)), และกาซในรปของออกไซดตางๆ ของ
ไนโตรเจน เชน nitric oxide (NO) และ nitrous oxide (N2O) เปนตน
การสญเสยไนโตรเจนจากดนในรปของกาซทพบบอยคอกระบวนการ
denitrification, urea hydrolysis และ ammonia volatilization
กระบวนการตางๆ ททาใหสญเสยไนโตรเจนจากระบบดน
![Page 37: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/37.jpg)
sci.waikato.ac.nz/farm/content/n...ing.html
Nitrogen cycle
![Page 38: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/38.jpg)
การสญเสยไนโตรเจนในรปกาซ (ตอ)
กระบวนการ Denitrification
กจกรรมของจลนทรยดนตองการ O2 ดงนนเมอดนขาด O2 หรออยในสภาพ
นาขง (anaerobic conditions) ไมมชองวางใหอากาศผาน กจะมจลนทรยกลมหนงท
สามารถดงเอา oxygen ทมนตองการจากโมเลกลของสารประกอบไนโตรเจนในดนคอ
nitrite (NO2-) และ nitrate (NO3
-) เมอเกดการดงเอา oxygen จากสารประกอบ
ไนโตรเจนไปใชซงกคอ การรดวซ nitrate ใหเปน nitrite และในทสดกจะเกดกาซ
nitrous oxide (N2O) และ nitrogen (N2) กลบคนสบรรยากาศ เรยกกระบวนการนวา
denitrification ซงในสภาพนาขงทเออตอการเกดกระบวนการนตองม สารประกอบ
อนทรยเพยงพอเพอเปนแหลงพลงงานและเปนตวใหไฮโดรเจน (Hydrogen donors)
สวน NO3- ในดนกทาหนาทเปนตวรบ อเลคตรอน (electron accepter) นนเอง
+5 +3 +2 +1 0
NO3- NO2
- NO N2O N2
สมการแสดงกระบวนการ Denitrification และตวเลขแสดงคา valence ของ N
![Page 39: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/39.jpg)
การสญเสยไนโตรเจนจากดนในรปของกาซโดย Urea hydrolysis
ปยไนโตรเจนในรปของยเรย (Urea – CO(NH2)2) เปนปยทมปรมาณการใชสง
มากทวโลก และนยมใชกนมากในกลมเกษตรกรในประเทศไทย ดงนนเราจงควรทราบ
ถงปฏกรยาของ urea ในดนดวย เมอเราใสปยยเรยลงไปในดนกจะเกดกระบวนการ
hydrolysis ของ urea ขนดงสมการ
ปฏกรยาของ urea ในดน
สมการท 1: CO(NH4)2 + 2 H2O (NH4)2CO3
สมการท 2: (NH4)2CO3 + 2 H+ 2NH4+ + HCO3
- + H+ 2NH4+ + CO2 + H2O
กาซ
สมการท 3: NH4+ + OH- NH3 + H2O หรอ NH4
+ NH3 + H+ (pH>7.0)
กาซกาซ
![Page 40: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/40.jpg)
การสญเสยไนโตรเจนจากดนในรปของกาซ
โดย Ammonia Volatilization
นอกจากปย Urea แลว ปยแอมโมเนยมหรอปยอนๆ ทใหไนโตรเจนออกมาใน
รปของ NH4+ (ammonium หรอ ammonium-producing fertilizers) กเกดการสญเสย
ไนโตรเจนในรปของกาซ NH3 ไดเชนกน ซงการสญเสยไนโตรเจนในกระบวนการ
ammonia volatilization นจะมประมาณ 0-50% ของปยทใสลงไปในดน ทงนขนอยกบ
ปจจยหลายประการ เชน รปแบบของปย, วธการใสปย, คา pH, คา cation exchange
capacity (CEC) และ ระยะการเจรญเตบโตของพช เปนตน
Ammonium (NH3) ทเกดขนหรอใสลงไปในดนในรปของปยตางๆ นน ถาใน
ดนม H+ เพยงพอ NH3 กจะดดซบ H+ กลายเปน NH4+ และกมโอกาสถกดดซบบนผว
คอลลอยดได ทาใหการสญเสยโดยการระเหยนอยลง ผลการทดลองบางงานพบวา
กระบวนการ ammonia volatilization จะเกดตาทสดในดนทม CEC สง ความชนสง
และม pH ตา สวนการสญเสยทมากมายนนจะเกดขนเมอใสปยไนโตรเจนในดนทราย
ดาง (alkaline sandy soils) โดยไมมการปลกพช
![Page 41: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/41.jpg)
การสญเสย NO3- โดยการชะลาง (Nitrate leaching)
การสญเสยธาตอาหารจากดนในรปของ NO3- ไดรบความสนใจ
อยางมากเนองจากทาใหสงแวดลอมโดยเฉพาะแหลงนามการปนเปอนของ
NO3- ทสงมากเกนไปจนทาใหนาไมเหมาะในการนามาบรโภค NO3
- เปน
สารทละลายไดดมากในนาและไมถกดดซบโดย soil colloids ดงนนมนจง
ถกชะลางไปกบนาสชนใตผวดนไดงาย การ leaching ของ NO3- เกดขน
เมอม NO3- ในดนมากเกนไปและไมถกใชโดยพชจงทาใหถกชะลางออก
จากบรเวณรากพชไปกบนาและลงสนาใตดนในทสด ซงเปนสาเหตให
ปนเปอนในนาดมและมปญหาตอสขภาพ ดงนน การใสปยไนโตรเจนจง
ควรใสในอตราทเหมาะสมในชวงระหวางการปลกพช
![Page 42: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/42.jpg)
![Page 43: ความอุดมสมบ ูรณ ของดนและโภชนา ...8... · 2014-02-18 · กรดนิวคลีอิก (Nucleic acids), กรดอะมิโน](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041712/5e48883c2e850f76e52a12b2/html5/thumbnails/43.jpg)
เอกสารอางองและอานเพมเตม
ปทมา วตยากร. 2547. ความอดมสมบรณของดนขนสง. ภาควชาทรพยากรทดน
และสงแวดลอม คณะเกษตรศาสตร มหาวทยาลยขอนแกน. 423 หนา.
อรวรรณ ฉตรสรง. 2551. ความอดมสมบรณของดน. ภาควชาปฐพศาสตรและ
อนรกษศาสตร คณะเกษตรศาสตร มหาวทยาลยเชยงใหม. 253 หนา.