การประเมนการสญเสยดน

โดย นางสนยรตน โลหะโชต

สวนวชาการเพอการพฒนาทดน สพข.7

ขบวนการสรางดน1

ขบวนการกรอนดน2

การเปลยนแปลงสมบตของดน3

แนวคดสมการสญเสยดนสากล4

การสญเสยผลผลตและแรธาตอาหารในดน5

แนวทางปฏบตในการประเมนการสญเสยดน6

• กระบวนการทท าใหเกดพฒนาการของลกษณะตางๆทปรากฏอยในดน เชน สดน เนอดน โครงสราง ความเปนกรดเปนดาง รวมถงการเกดเปนชนตางๆ ขนในหนาตดดน ซงลกษณะเหลานเปนสงทจะบงบอกถงความแตกตางของดนแตละชนดแตละประเภท และสามารถเชอมโยงความสมพนธไปถงชนดของวตถตนก าเนด

ขบวนการสรางดน1

ชนดนอนทรยO

ชนดนแรA

ชนชะลางE

ชนสะสมB

ชนวตถตนก าเนดดนC

ชนของหนแขงR

การศกษาของ University of Minnesota (อางองจากปทมพร,2553)

• ขบวนการสรางดนเฉลยของโลก ดนลก 1 ซม. ใชเวลา 178 ป

• ขบวนการสรางดนในรฐไอโอวา สหรฐอเมรกาดนลก 1 ซม. ใชเวลา 131 ป

ดนชน..A..มความรวนซย ดนชน..B...มโครงสรางแนนแขง

โดยทวไปแลว ดนชน ..A...จะมคณสมบตเหมาะสมส าหรบการเจรญเตบโตของพช

มากกวาดนชน ..B...

ขบวนการกรอนดน2

ขบวนการกรอนดน

การกรอนโดยธรรมชาต การกรอนโดยมตวเรง

การกรอนดน คอ กระบวนการหนงหรอการทท าใหสารทหมเปลอกโลกหลดไป ละลายไป หรอ กรอนไปโดยตวการทางธรรมชาต ซงไดแก ลมฟาอากาศ สารละลาย การครดถ การน าพา แบงได 2 ประเภท

1) การกรอนดนโดยธรรมชาต (geologic or natural erosion) การกรอนทเกดขนตามธรรมชาต โดยมน าและลมเปนตวการส าคญ

2) การกรอนดนทมตวเรง (accelerated of man-made erosion)การกรอนทมนษยหรอสตวเลยงเขามาชวยเรงใหมการกรอนเพมขนจากการกรอนตามธรรมชาต

ความหมายของการกรอนดน

ขบวนการกรอน

ไหลบา

กระแทก

พดพา

กดเซาะ

การกรอนดนทมตวเรง 1) การกรอนโดยน า

1.1) การกรอนโดยเมดฝน (splash or raindrop erosion) คอ หยาดน าฟา (น าฝน) ตกลงมากระแทกกอนดนทาใหกอนดนแตกกระจาย เปนกอนเลก ซงจะงายตอการชะลาง- ความรนแรง ข นกบขนาดเมดฝนและความรนแรงของฝนทตก- เปนการกรอนดนทเกดบนพ นททใชปลกพชทวไป

1.2) การกรอนแบบแผน (sheet erosion) คอ ดนทอมตวดวยน าฝน เมอฝนตกลงมาเพยงเลกนอย น าทซมลงไปในดนหนาประมาณ 0.1-3.0 มม. เกดการเคลอนทเปนแผนบางๆ - เกดบรเวณพ นทลาดเทตา และสงเกตยาก- อนภาคดนละเอยดและอนทรยวตถจะถกชะลางไป

1.3) การกรอนแบบรอง (channel erosion) เกดจากการกรอนดนเมอมน าในปรมาณมาก มารวมตวกนแลวไหลลงสทต าท าใหเกดเปนรองน าขน- การกรอนแบบรว (rill erosion) เมอน าบนผวดนมปรมาณเพมขน ชนบางๆ ของผวดนถกชะลางออกไปมากขน อนภาคของดนถกน าชะลางออกไปเพมมากขนเรอยๆ จนเกดเปนรองน าขนาดเลกมความกวางไมเกน 40 ซม. และลกไมเกน 30 ซม.

- การกรอนแบบรองธาร (gully erosion) การกรอนของดน ทมความรนแรงมากกวา rill erosion เกดรองน าขนาดใหญทกวางและลกกวา rill erosion จนถงชนหนดาน (bed rock)

- การกรอนในธารน า (stream erosion) เกดตามธารน าธรรมชาต ทมน าตลอดป ท าใหดนแตกกระจายและชะแรธาตจากสองฝงไป เนองจากความแรงของกระแสน า

การกรอนของดน

การกรอนของดน ขนอยกบ• ปรมาณและความหนาแนนของฝน• ความลาดชนของพนท• ความยาวของทศทางความลาดชน• ความหนาแนนของชนดพชทปกคลม

เกดขนบนพนททความลาดชนไมมากนก อนภาคดนจะถกเคลอนยายในลกษณะแผกระจายทวไปพรอมกบน าไหลบาบนพนผวดน

การกรอนแบบแผน

เกดขนบนพนทความลาดชนเลกนอยถงปานกลาง แตไมคอยสม าเสมอเปนการสญเสยดนไปตามรองเลกๆทเกดขนบนผวดน เกดการกดเซาะของน าเรมรนแรง

การกรอนแบบรว

Gully erosion การกรอนแบบรอง

เกดบนพนททความลาดชนปานกลางหรอลาดชนสงๆ การกรอนคอนขางรนแรงรองจะมขนาดกวางและลก อาจเกดจากรองน าธรรมชาตรองทเกดจากการไถพรวน

การเปลยนแปลงสมบตของดน3

การกรอนของดน มผลทาใหคณสมบตของดนเปลยนแปลง

• - โครงสรางดนบนเสย เหนไดภายใน 2-10 ป

• - ช นดนลางโผลข นมา ภายใน 1-5 ป

• - อนทรยวตถลดลง 30% พ นทดนทราย ลาดชนมาก เหนภายใน 5-8 ป

• สวนพ นทดนรวนมความลาดเท เหนภายใน 15-20 ป

• คา pH ลดลง 1 หนวย พ นทดนทราย เหนภายใน 7-12 ป สวนพ นทดน

รวนถงดนเหนยว เหนภายใน 20-30 ป (จาก FAO. 1995. Sustainable dryland cropping in relation to soilproductivity. FAO Soils Bulletin 72. p40.)

แนวคดสมการสญเสยดนสากล4

เปนวธการทใชในการคาดคะเนการสญเสยดน เปนวธการทนยมมาก เพราะสามารถประเมนการสญเสยดนทมศกยทเกดขน เรมคดคนและพฒนา โดย Wischmeir and Smith ป ค.ศ. 1978 ตอมาในป พ.ศ. 2526 กรมพฒนาทดน(มนและคณะ) ไดน ามาปรบใชในประเทศไทย

(Universal Soil Loss Equation : USLE)

Walter H. Wischmeier Dwight D. Smith

A = R K L S C P

A = ปรมาณการสญเสยดนตอหนวยพนท(ตน/แฮกแตร/ไร)

R = ปจจยการชะลางพงทลายของฝน

K = ปจจยความคงทนของดน

L = ปจจยความยาวของความลาดเท

S = ปจจยความลาดชน

C = ปจจยการจดการพชและการจดการ

P = ปจจยมาตรการอนรกษดนและน า

สมการทใชในการประเมนการสญเสยดนสากล

A = ปรมาณการสญเสยดนตอหนวยพนท(ตน/แฮกแตร/ป)

• แฮกแตร = 6.25 ไร

• มลลเมตร = ตนตอแฮกแตร/13

ความหนาแนนเฉลยของดน = 1.3

ขนาดแปลงทดลองยาว 72.6 ฟต (22.13 เมตร)กวาง 6 ฟต (1.83 เมตร)

ความลาดชน 9% ไถขนลงตามความลาดชน

R = ปจจยการชะลางพงทลายของฝน

R = 0.4668x - 12.1415

X คอ คาปรมาณฝนเฉลยรายป (มลลเมตร/ป)

R คอ คอคาปจจยการกดกรอนของฝน (rainfall and runoff erosivity factor) เปนคาความสมพนธของพลงงานจลนของเมดฝนทตกกระทบผวหนาดน กบ ปรมาณความหนาแนนของฝน

ปรมาณน าฝน R - Factor900 408

950 431

1000 455

1050 473

1100 501

1150 524

1200 548

1250 571

1300 595

1350 618

1400 642

1450 665

1500 688

1550 712

1600 735

1650 758

1700 782

1750 805

1800 828

K = ปจจยความคงทนของดนK คอคาปจจยความคงทนตอการพงทลายของดน

(soil erodibility factor) เปนคาเฉพาะแตละชนของดน (soil horizon)

เกบตวอยางดนมาวเคราะห อานจากคาแผนภม nomograph

คา K ไดจากการศกษาในแปลงทดลองมาตรฐาน ค านวณปรมาณดนแลวหารดวยคา R ของฝนทตกแตละครง

การประเมนอยางงาย โดยใชแผนภม (Nomograph) ในการอานหาคา Kfactor จากคณสมบตของดน 5 ประการ ประกอบดวย (1) % silt + % very fine

sand (2) % sand (3) % organic matter (4) โครงสรางของดน (5) permeability

L คอ คาของปจจยความยาวลาดเท (slope length factor) เปนค าทไมมขนาดหรอหนวย (เปนค าทไมไดใชความยาวของความลาดเททแทจรง)

ปจจยความยาวของความลาดเอยง (slope length)

S คอ ปจจยความลาดชนของความลาดเท (slope steepness factor)

สตรส าเรจLS - Factor

ความชน S % ความลาดเท LS

A 0-2 1.2 150 0.226

B 2-5 2 150 0.323

C 5-12 5 100 0.567

D 16-20 12 50 0.927

E 20-35 20 50 2.753

F 30-50 35 50 4.571

G 50-75

H >75

C = ปจจยการจดการพชและการจดการ

C คอ ปจจยการจดการพช (crop management factor) เปนค าทไมมขนาดหรอหนวย แตแสดงความหมายถงอตราสวนการสญเสยดนระหวางพนททมการปลกพชชนดใดชนดหนงปกคลมอย

• คา C factor เปนผลทไดจากการศกษา เกบบนทกขอมลตะกอนดนในแปลงทดลอง หนวยงานทมการศกษาเกยวกบเรองนในประเทศไทย ไดแก กองอนรกษดนและน า กรมพฒนาทดน

(ปจจบนเปลยนชอเปนส านกวจยและพฒนาการจดการดน) กรมปาไม และคณะวนศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

P = ปจจยมาตรการอนรกษดนและน า

P = ปจจยมาตรการอนรกษดนและน า

• P factor เปนคาแสดงสดสวนของการสญเสยดนระหวางมาตรการอนรกษดนและน าหนงๆ กบแปลงทดลองมาตรฐานทมการไถพรวน ขน-ลงตามความลาดเอยงและปลอยวางไมมพชปกคลม เปนคาตวเลขไมมหนวยคานอยทสดตงแต 0.1 ส าหรบขนบนไดดน (Terracing) จนถง 1ส าหรบแปลงทดลองมาตรฐาน

• Wolman (1985)สรปวาการสญเสยหนาดน 2.5 เซนตเมตร ท าใหผลผลตขาวสาลลดลง 2-10% ของทควรจะได แมในบรเวณทดนดและลกมากการสญเสยหนาดน 25 เซนตเมตร กท าใหผลผลตขาวโพดลดลงถงครงหนง

• Lal (1976) รายงานวา ดนอลฟาโซลล (Alfisols)เมอสญเสยหนาดน 12-13เซนตเมตร ผลผลตขาวโพดลดลง 50%

• Zimbabwe, Stocking (1988)รายงานวาการกรอนของดนท าใหมการสญเสยอนทรยคารบอน ไนโตรเจน และฟอสฟอรส เปนจ านวน 15.6 , 1.6 และ 0.24 ลานตนตอป

การสญเสยผลผลตและแรธาตอาหารในดน5

แนวทางปฏบตในการประเมนการสญเสยดน6

• T (Soil Loss Tolerances) : คาการสญเสยดนทยอมรบไดเปนระดบสงสดของการกรอนของดนทยอมใหเกดขนไดโดยไมท าใหผลผลตพชลดลง มคาระหวาง 5.-12.5 ตนตอเฮคแตรตอป

• การสญเสยดนสงสดทยอมรบไดส าหรบดนในประเทศไทยเปน 2 ตนตอไรตอป หรอเทยบเทากบ 0.96 มลลเมตรตอป

คาการสญเสยดนสงสดทยอมใหเกดขนได (T) ใชเปนเกณฑการพจารณา มาตรการอนรกษดนและน าทเหมาะสม ซงควรใหคาการสญเสยดนไมสงกวาคา T เพอทจะรกษาพนทท าการเกษตรอน

อดมสมบรณไวใหยงยน

• การคาดคะเนการสญเสยดนชนดนบน ไดแกชน …A..

ซงเปนชนผวดนทถกรบกวนหรอชนดนอนนทรยทคลกเคลาดวยอนทรยวตถ และชนดน ...E...ซงเปนชนทอนภาคดนเหนยวและแรธาตตางๆถกชะลางไปสะสมในชนดนลางๆ

การจดชนรนแรงของการชะลางพงทลายของดนในประเทศไทย

ชนความรนแรงของการชะลางพงทลาย

อตราการสญเสยดน

ตน/ไร/ป มลลเมตร/ป

ชน 1: นอย 0 - 2 0 – 0.96

ชน 2: ปานกลาง 2 - 5 0.96 – 2.4

ชน 3: รนแรง 5 - 15 2.4 – 7.2

ชน 4: รนแรงมาก 15 - 20 7.2 – 9.6

ชน 5: รนแรงมากทสด มากกวา 20 มากกวา 9.6

• ปจจยและความรนแรงของผลกระทบตอการ ชะลางพงทลายของดนสามารถน ามาจดได 3 กลม คอ

• 1 . ปจจยทมผลกระทบมากและปจจยทเกดขนตามธรรมชาต ไมสามารถควบคมได ไดแก คา R (ฝน) และ LS (ความลาดชน)

• 2. ปจจยทมผลกระทบปานกลาง และปจจยทเกดตามธรรมชาต ไมสามารถควบคมได ไดแก คา K (การถกชะลางของดน ซงขนอยกบชนดและสวนประกอบของโครงสรางดน)

• 3. ปจจยทมผลกระทบปานกลาง และเกดจาการกระท าของมนษย สามารถควบคมได ไดแก คา C (การจดการพช) และ P (การอนรกษดนและน า)

ดงนนเมอพจารณาทง 3 กลมปจจยดงกลาว การควบคมการชะลางพงทลาย จงจ าเปนตองปรบปรงการจดการพช ( C ) และการอนรกษดนและน า ( P )

29E

29D

29C

62

33B

31B

29C

• ดนในพนทดอนเขตดนแหงเขตดนแหงเปนเขตพนทสวนใหญของประเทศ โดยเฉพาะพนทสวนใหญของภาคเหนอ ภาคตะวนออกเฉยงเหนอ และภาคกลาง โดยทวไปมฝนตกนอยและตกกระจายไมสม าเสมอ ปรมาณฝนตกเฉลยนอยกวา 1,500 มลลเมตรตอป กลมชดดนทพบไดแก กลมชดดนท 28,

29, 30, 31, 35, 36, 37, 38, 40, 41, 44, 46, 47, 48, 49, 52, 55, 56, 60

ค าอธบายแผนทดน

• Nm-clD/d5,E1 (กลมชดดนท 29)

Nm = ชดดนหนองมดcl = ดนรวนเหนยว D = ความลาดชน 12– 20 % d5= ดนลกมากE1=การกรอนเลกนอยชดดนหนองมด มเนอดนบนเปนดนรวนปนดนเหนยว มความลาดชน 12– 20 % ดนลกมาก และกรอนเลกนอย

ขอจ ากดการใชประโยชนความอดมสมบรณต า พนททมความลาดชนสง ดนจะถกชะลางพงทลายไดงายขอเสนอแนะในการใชประโยชน เพมความอดมสมบรณแกดนและเพมผลผลตพชโดยใชปยอนทรยรวมกบปยเคม จดท าระบบอนรกษดนและน าทเหมาะสมโดยใชวธพชหรอวธกล หรอทงสองวธรวมกน

ขอมลชนความลาดเทของพนท

Slope classes % slope

A 0 – 2

B 2 – 5

C 5 – 12

D 12 – 20

E 20 – 35

F >35

ความลกดน(ซม.)

classes ความลกดน

d1 = ตนมาก 0-25

d2 = ตน 25-50

d3 = ลกปานกลาง 50-100

d4 = ลก 100-150

d5 = ลกมาก >150

การกรอน

classes การกรอน

E0 ไมมการกรอน

E1 กรอนเลกนอย

E2 กรอนปานกลาง

E3 กรอนรนแรง

E4 กรอนรนแรงมาก

ชนความรนแรงของการชะลางพงทลาย

อตราการสญเสยดน

ตน/ไร/ป พนท(ไร)

ชน 1: นอย 0 - 2 42

ชน 2: ปานกลาง 2 - 5 459

ชน 3: รนแรง 5 - 15 470

ชน 4: รนแรงมาก 15 - 20 346

ชน 5: รนแรงมากทสด มากกวา 20 529

• ตวอยางท 1 ประมาณคาการสญเสยดนเฉลยตอปของแปลงปลกขาวโพดเลยงสตว จงหวดเชยงราย บนชดดนดอยปย (กลมชดดน 30) เนอดนเปนพวกดนรวนเหนยว (clay loam) พนทลาดเอยง

10 % ความลาดเอยงยาว 30 เมตร การจดการปลกขาวโพดมคาC factor 0.474 มการไถพรวนดนขนลงตามความลาดเอยง

• การค านวณ จากสมการ USLE A = R K L S C P

• ปรมาณน าฝนเฉลยของจงหวดเชยงราย เทากบ 1,250 มลลเมตรตอป

• ประเมนคา R factor จากสมการ : R = 0.4996 X – 12.1415• ค านวณคา R ได = 0.4996 (1,250) – 12.1415 = 612.36• ตารางคา K factor ดน clay loam จงหวดเชยงราย อานคาไดเทากบ 0.24• ค านวณคา L S factor จากสมการ ได คา L = 1.164 คา S = 1.1237

• ไถพรวนดนขนลงตามความลาดเอยง คา P = 1.0

• คานวณ A = 612.36 x 0.24 x 1.164 x 1.1237 x 0.474 x 1.0

• = 91.12 ตนตอเฮกแตรตอป หรอเทากบ 14.58 ตนตอไรตอป

A มากกวา 2 ตนตอไรตอป

• ตวอยางท 2• จากตวอยางท 1 การสญเสยดนเฉลยตอปของแปลงปลกขาวโพดเลยง

สตว จงหวดเชยงราย บนชดดนดอยปย (กลมชดดน 30) เนอดนเปนพวกดนรวนเหนยว (clay loam) พนทลาดเอยง 10 % ความลาดเอยงยาว 30 เมตร การจดการปลกขาวโพดมคา C factor 0.474 มการไถพรวนดนขนลงตามความลาดเอยง มการสญเสยดน = 91.12 ตนตอเฮกแตรตอป หรอเทากบ 14.58 ตนตอไรตอป :ซงมากกวาคาทยอมรบไดคอ 12.5 ตนตอเฮกเตอรตอป

• การแกไข คอ เปลยนมาตรการอนรกษดนและน าใหม (คา P ) เพอใหไดคาการสญเสยดนไมเกน 12.5 ตนตอเฮกเตอรตอป โดยพจารณาเปลยน P จากสมการ

• การแกไข คอ เปลยนมาตรการอนรกษดนและน าใหม (คา P ) เพอใหไดคาการสญเสยดนไมเกน 12.5 ตนตอเฮกเตอรตอป โดยพจารณาเปลยน P จากสมการ

• A2/A1 = P2/P1

• เมอ A1 = การสญเสยดนปจจบน = 91.12

• A2 = การสญเสยดนทยอมรบได = 12.50

• P1 = คา P ในแปลงปจจบน = 1

• P2 = คา P ของระบบอนรกษทจะเปลยนใหม คอ การปลกพชบนคนดนตามแนวระดบ = 0.6

• คานวณ A2 = 0.6 X 91.12 / 1.0 = 54.67 ตนตอเฮกแตรตอป

• สรป คา A มากกวาคาทยอมรบไดคอ 12.5 ตนตอเฮกเตอรตอป

• ตวอยางท 3

• จากตวอยางท 2. ปรมาณการสญเสยดนยงสงกวา 12.5 ตนตอเฮคแตรตอป การแกไขตอไป คอ เปลยนความยาวของความลาดเทใหส นลง จากเดมมระยะ 30 เมตร คานวณความยาวใหมจากสมการ( L – ปจจยความยาวของความลาดเอยง) และปลกพชสลบเปนแถบขวางความลาดเท

• P= 0.3

• L2/L1 = A2/A1

• L2 = (12.5/54.67) x 1.164

• = 0.27

• จากสมการค านวณคา L = ( λ / 22.13 )0.5

• พ นทลาดชน 5.1 – 21.0 %

• 0.27 =( λ/22.13 )0.5

• λ = (ระยะทางตามแนวราบของแปลง) = 1.61 ม.

• หมายเหต

• สามารถใชแทนคาในเวบไซต http://www.quickmath.com/webMathematica3/quickmath/equations/solve/basic.jsp

A R K L S C P

6.34 612.36 0.24 0.27 1.1237 0.474 0.3

A = 6.34 ตนตอเฮกแตรตอป หรอเทากบ 1.01 ตนตอไรตอป

• ตวอยางท 4

• พ นทปลกชาของจงหวดเชยงราย ความลาดเอยง 7% ยาว 90 เมตร

• - ปรมาณน าฝนเฉลยของจงหวดเชยงราย เทากบ 1,250 มลลเมตรตอป

• - ปลกพชตามแนวระดบมคา P = 0.5

• - การปลกชา C = 0.150

• - % slope คา S = 0.7

• - ความยาวลาดเอยง 90 ม. คา L = 2.02

A R K L S C P

15.59 612.36 0.24 2.02 0.7 0.150 0.5

จงเสนอใหทาคนดน (Terracing) ระยะหาง 20 เมตร บนคนดนปลกพชตามแนวระดบ ความยาวของความลาดเอยง (slope length) เปลยนจาก 90 เมตร

เปน 20 เมตร คานวณคา L factor มคา = 0.95 และคา LS2 = 0.95 x 0.70 = 0.665

คานวณคา การสญเสยดนใหม ใชสมการA2/A1 = LS2/LS1

A2 = (0.665/1.414) x 15.59 = 7.327 ตนตอเฮคแตรตอป

• สรป หลกการคดการประเมนการสญเสยดน

• A = RKLSCP

• R factor – พจารณาจากปรมาณน าฝนเฉลย ในพ นททตองการศกษา

• K factor – พจารณาจากกลมชดดน ศกษาจากแผนทกลมชดดน

• LS factor – พจารณาจากสภาพภมประเทศ / ความลาดชน

• CP factor – สภาพการใชประโยชนทดน/การปลกพช ศกษาจากแผนทการใชทดน/รปแบบอนรกษดนและน า