โครงสร้างและความพรุนของดิน

โครงสร้างของดินคือการจัดเรียงตัวของอนุภาคดินรวมกันเป็นเม็ดดิน และเครือข่ายของช่องว่างระหว่างเม็ดดิน ซึ่งควบคุมการเคลื่อนที่ของน้ำ อากาศ และรากพืชในดิน

Definition

โครงสร้างของดินคือวิธีการที่อนุภาคปฐมภูมิของทราย ตะกอน และดินเหนียวถูกยึดรวมกันเป็นเม็ดดิน และการจัดเรียงตัวของรูพรุนระหว่างเม็ดดินนั้น; ความพรุนคือสัดส่วนของปริมาตรดินที่ถูกครอบครองโดยช่องว่างรูพรุนเหล่านั้น

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมการก่อตัวและความเสถียรของเม็ดดิน ชนิดของโครงสร้างดิน การกระจายขนาดรูพรุนและความพรุนรวม และการวัดความหนาแน่นรวมและการอัดแน่น ในขณะที่เนื้อดินเป็นลักษณะที่สืบทอดมา โครงสร้างดินเป็นพลวัตและได้รับอิทธิพลอย่างมากจากอินทรียวัตถุ ชีววิทยา และการจัดการ

Core questions

• อนุภาคดินยึดเกาะกันเป็นเม็ดดินที่เสถียรได้อย่างไร?
• โครงสร้างดินมีกี่ประเภท และมีความสำคัญอย่างไร?
• ความพรุน การกระจายขนาดรูพรุน และความหนาแน่นรวม อธิบายเครือข่ายรูพรุนได้อย่างไร?
• อินทรียวัตถุ ชีววิทยา และการจัดการ ส่งผลต่อโครงสร้างดินอย่างไร?

Key concepts

• เม็ดดินและความเสถียรของเม็ดดิน
• เม็ดดินขนาดเล็กและเม็ดดินขนาดใหญ่
• ประเภทโครงสร้าง (เม็ดกลม, ก้อนเหลี่ยม, แผ่น, แท่งปริซึม)
• ความพรุนรวมและการกระจายขนาดรูพรุน
• ความหนาแน่นรวมและการอัดแน่น
• สารยึดเกาะอินทรีย์และชีวภาพ

Key theories

ลำดับชั้นและการทำให้เม็ดดินเสถียร

เม็ดดินก่อตัวเป็นลำดับชั้น โดยที่ดินเหนียว สารยึดเกาะอินทรีย์ รากพืช เส้นใยรา และผลิตภัณฑ์จากจุลินทรีย์จะยึดอนุภาคเข้าด้วยกันเป็นเม็ดดินขนาดเล็ก จากนั้นจึงเป็นเม็ดดินขนาดใหญ่ โดยมีอินทรียวัตถุเป็นศูนย์กลางของความเสถียร

เครือข่ายรูพรุนและความพรุนแบบสองรูปแบบ

ความพรุนรวมแบ่งออกเป็นรูพรุนโครงสร้างขนาดใหญ่ระหว่างเม็ดดินที่นำอากาศและการระบายน้ำ และรูพรุนเนื้อดินขนาดเล็กภายในเม็ดดินที่เก็บกักน้ำ ดังนั้นโครงสร้างจึงควบคุมความสมดุลระหว่างการระบายอากาศ การระบายน้ำ และการเก็บกักน้ำ

Mechanisms

อนุภาคดินเหนียวจะรวมตัวกันและถูกยึดไว้ด้วยโมเลกุลอินทรีย์ พอลิแซ็กคาไรด์ เส้นใยรา และสารคัดหลั่งจากรากพืชให้เป็นเม็ดดิน การยึดเกาะนี้ได้รับการเสริมแรงจากการเปียกและแห้ง และจากกิจกรรมทางชีวภาพ และอินทรียวัตถุเป็นตัวช่วยให้เกิดความเสถียรที่สำคัญ ดินที่มีเม็ดดินดีจะมีรูพรุนขนาดใหญ่จำนวนมากสำหรับอากาศและการระบายน้ำ ควบคู่ไปกับรูพรุนละเอียดสำหรับการเก็บกักน้ำ ในขณะที่การอัดแน่นจะทำให้รูพรุนยุบตัวลง เพิ่มความหนาแน่นรวม และขัดขวางการเจริญเติบโตของราก การระบายอากาศ และการซึมผ่านของน้ำ

Clinical relevance

โครงสร้างดินที่ดีช่วยเพิ่มการซึมผ่านของน้ำ การระบายอากาศ การแทรกซึมของราก และความต้านทานต่อการกัดเซาะ ในขณะที่การอัดแน่นและการเสื่อมสภาพของโครงสร้างจะลดผลผลิตและเพิ่มการไหลบ่าของน้ำ การจัดการอินทรียวัตถุ การไถพรวน และการสัญจรเพื่อสร้างและปกป้องโครงสร้างดินจึงเป็นเป้าหมายหลักของการจัดการดิน

History

งานวิจัยตั้งแต่กลางศตวรรษที่ 20 เป็นต้นมาได้เชื่อมโยงการรวมตัวของดินเข้ากับอินทรียวัตถุและกิจกรรมทางชีวภาพ ซึ่งนำไปสู่แบบจำลองลำดับชั้นของเม็ดดินและวรรณกรรมจำนวนมาก ซึ่งสังเคราะห์ในบทความทบทวน เช่น Bronick และ Lal เกี่ยวกับวิธีการที่การปฏิบัติการจัดการสร้างหรือทำให้โครงสร้างดินเสื่อมโทรม

Key figures

• Rattan Lal
• Daniel Hillel
• J. M. Oades

Seminal works

• bronick2005
• hillel1998
• brady2016

Frequently asked questions

การอัดแน่นของดินคืออะไร และเหตุใดจึงเป็นอันตราย?

การอัดแน่นคือการที่อนุภาคดินถูกบีบอัดเข้าหากัน โดยปกติเกิดจากเครื่องจักรหรือการเหยียบย่ำ ซึ่งทำให้รูพรุนขนาดใหญ่ยุบตัวลงและเพิ่มความหนาแน่นรวม; สิ่งนี้จำกัดการเจริญเติบโตของราก ลดการระบายอากาศและการซึมผ่านของน้ำ และเพิ่มการไหลบ่าของน้ำและการกัดเซาะ

อินทรียวัตถุช่วยปรับปรุงโครงสร้างดินได้อย่างไร?

อินทรียวัตถุและจุลินทรีย์และรากพืชที่แปรรูปอินทรียวัตถุนั้นจะผลิตสารเหนียวและเส้นใยราที่ยึดอนุภาคเข้าด้วยกันเป็นเม็ดดินที่เสถียร สร้างโครงสร้างที่เป็นรูพรุนและร่วนซุยที่สามารถเก็บกักน้ำได้ดี แต่ก็ระบายน้ำและระบายอากาศได้ดีเช่นกัน