หลักการให้น้ำพืช (Principle of Irrigation)

อาจารย์ พงศ์ศักดิ์ ชลธนสวัสดิ์
ภาควิชาเกษตรกลวิธาน คณะเกษตร
มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกำแพงแสน

หลักการให้น้ำพืช (Principle of Irrigation)
ความหมายของการให้น้ำพืช

การให้น้ำแก่พืช หมายถึง การเติมน้ำลงในช่องว่างระหว่างเม็ดดิน เพื่อให้ดินมีความชุ่มชื้นพอเหมาะกับการเจริญเติบโตของพืช น้ำที่เติมลงไปจะต้องไม่มากเกินไปจนเป็นอันตรายต่อรากพืชโดยทั่วไปน้ำที่เติมลงไปจะต้องมีสัดส่วนที่เหมาะสมหรือประมาณร้อยละ 25 ขององค์ประกอบของดินที่ดี
วัตถุประสงค์ของการให้น้ำ

เพื่อให้ดินมีความชุ่มชื้นพอเหมาะกับการเจริญเติบโตของพืชพืชสามารถนำไปใช้ได้ทั้งหมด น้ำยังช่วยชะล้างหรือควบคุมความเข้มข้นของเกลือในดินบริเวณเขตรากพืชไม่ให้มีความเข้มข้นมากเกินไปจนเป็นอันตรายต่อพืช และเพื่อให้ดินอ่อนนุ่มสะดวกต่อการไถเตรียมดินและรากพืชสามารถขยายตัวได้ดีในดิน
ความสำคัญของการให้น้ำพืช

เพื่อให้พืชมีน้ำใช้อย่างเพียงพอและทันต่อความต้องการอยู่ตลอดเวลาที่ทำการเพาะปลูก ป้องกันความเสียหายของพืชจากการขาดน้ำและเพิ่มผลผลิต พืชไม่ชะงักการเจริญเติบโตจากการขาดน้ำ และช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ปุ๋ยของพืช เนื่องจากรากพืชจะดูดซึมแร่ธาตุอาหารในรูปของสารละลาย ซึ่งจำเป็นต้องใช้น้ำเป็นตัวทำละลาย
ความสำคัญและหน้าที่ของดิน

ดินเป็นวัตถุที่ประกอบด้วยสารซึ่งเกิดจากการสลายตัวและผุกร่อนของหินแร่ อินทรียวัตถุจากการเน่าผุพังสลายตัวของซากพืชและซากสัตว์ น้ำและก๊าซ ดินทำหน้าที่เป็นที่ยึดเหนี่ยวของรากพืชเพื่อพยุงลำต้นและนอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นคลังเก็บอาหารและน้ำไว้ให้พืชใช้สำหรับการเจริญเติบโต ดินที่ดีจะต้องสามารถเก็บกักน้ำหรืออุ้มน้ำไว้ให้พืชใช้ได้เมื่อฝนตกหรือเมื่อมีการให้น้ำ มีการระบายน้ำและถ่ายเทอากาศดี เพื่อให้รากพืชสามารถเจริญเติบโตลงไปในดินได้ และมีแร่ธาตุอาหารที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืชอย่างพอเพียงส่วนประกอบของดิน

ดินประกอบขึ้นด้วย 4 ส่วนโดยแบ่งตามความสำคัญต่อการเจริญเติบโตของพืช คือ

1. อนินทรีย์วัตถุ (Inorganic Materials) เป็นส่วนที่เกิดจากการสลายตัวของหินและแร่ต่างๆ มีส่วนประกอบประมาณ 45%

2. อินทรียวัตถุ (Organic Materials) เกิดจากการสลายตัวของเศษซากพืชและซากสัตว์เน่าเปื่อยผุพังทับถมกันเป็นเวลานาน มีส่วนประกอบประมาณ 5%

3. น้ำ (Water) พบอยู่ในช่องว่างระหว่างเม็ดดิน มีส่วนประกอบประมาณ 25%

4. อากาศ (Gas) เป็นที่ว่างในดิน ประกอบด้วยไนโตรเจน ออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ มีส่วนประกอบประมาณ 25%ชนิดของน้ำในดิน

1. น้ำอิสระ (Gravitational Water หรือ Free Water) : น้ำที่ไหลลงสู่ที่ต่ำกว่าเนื่องจากแรงดึงดูดของโลก (แรงดึงดูดของโลก > แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของน้ำต่อโมเลกุลของน้ำและโมเลกุลของน้ำต่อโมเลกุลของดิน)

2. น้ำซับ (Capillary Water) : น้ำในช่องว่างที่มีขนาดเล็กไม่ถูกระบายออกด้วยแรงดึงดูดของโลก และยังคงมีการเคลื่อนที่อยู่ด้วยแรงดูดซับ (Capillary Force)

3. น้ำเยื่อ (Hygroscopic Water) : น้ำซึ่งยึดติดแน่นกับเม็ดดิน ไม่สามารถที่จะทำให้เคลื่อนที่ได้ด้วยแรงดึงดูดของโลกดินเก็บน้ำไว้ได้อย่างไร?

ลักษณะการเก็บน้ำของดินนั้น น้ำจะไหลซึมเข้าไปอยู่ในช่องว่างระหว่างเม็ดดิน และยึดติดกับเม็ดดินด้วยแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของน้ำกับโมเลกุลของดิน และโมเลกุลของน้ำกับโมเลกุลของน้ำ ทำให้น้ำสามารถยึดเกาะอยู่ในดินได้ ถ้าหากไม่มีแรงดังกล่าวน้ำที่อยู่ในดินน้ำ ก็จะไหลลงสู่ด้านล่างตามแรงดึงดูดของโลก ทำให้ดินไม่สามารถอุ้มน้ำไว้ให้พืชใช้ได้

ดินสามารถเก็บน้ำไว้ได้โดยที่น้ำจะแทรกตัวอยู่ ระหว่างช่องว่างของดิน และยึดเหนี่ยวกันไว้ด้วยแรงยึดเหนี่ยวของน้ำในดิน ซึ่งประกอบด้วยแรงสองแรงคือ

1. Adhesive Force เป็นแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของดินกับโมเลกุลของน้ำ

2. Cohesive Force เป็นแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของน้ำกับโมเลกุลของน้ำ รวมเรียกว่า แรงยึดเหนี่ยวของน้ำในดิน (Capillary Force) = Adhesive Force + Cohesive Forceความชื้นที่พอเหมาะสำหรับพืช (Field Capacity)

เป็นจุดที่ความชื้นในดินพอเหมาะกับการเจริญเติบโตของพืชมากที่สุด ไม่สามารถหาค่าเป็นตัวเลขได้แน่นอนเนื่องจากยังคงมีการเคลื่อนที่ของน้ำซับ โดยทั่วไปจะกำหนดให้ที่ความชื้นหลังฝนตกหนักหรือหยุดให้น้ำ 2-3 วันเป็นความชื้นที่พอเหมาะกับการเจริญเติบโตของพืชมากที่สุดจุดเหี่ยวเฉาถาวร (Permanent Wilting Point)

เป็นความชื้นในดินเมื่อพืชไม่สามารถดูดมาใช้ได้เพียงพอกับการคายน้ำ พืชจะเริ่มมีการจากใบที่อ่อนที่สุดไปยังใบที่แก่ที่สุดจนกระทั่งเหี่ยวเฉาอย่าถาวรถึงแม้จะให้น้ำแก่พืชพืชก็จะไม่เจริญเติบโตเช่นเดิม โดยมากความชื้นที่จุดนี้เป็นความชื้นที่มีน้ำอยู่น้อยมากพืชดูดมาใช้ได้แต่เป็นปริมาณน้อยมากไม่เพียงพอกับการใช้น้ำของพืช จึงแสดงอาการเหี่ยวเฉาแต่เมื่อให้น้ำกับพืชอีกพืชก็ไม่ฟื้น ดังนั้นก่อนที่ความชื้นจะลดลงจนถึงจุดนี้จำเป็นจะต้องให้น้ำแก่พืชระดับความชื้นวิกฤต (Critical Moisture Level) หรือจุดวิกฤต (Critical Point)

คือ จำนวนความชื้นที่พืชนำไปใช้ได้ ที่ยังเหลืออยู่ในระดับที่เริ่มจะกระทบกระเทือน ต่อผลผลิตผลผลิตอาจลดต่ำลงหรือไม่ได้คุณภาพ ยกตัวอย่างเช่น ช่วงที่พืชต้องการน้ำมากในการเจริญเติบโต คือช่วงที่พืชเริ่มออกดอกออกผลซึ่งในช่วงนี้ถ้าพืชขาดน้ำหรือไม่มีการให้น้ำแก่พืชผลผลิตที่ได้ก็จะลดลง เนื่องจากเป็นช่วงหัวเลี้ยวหัวต่อในการให้ผลผลิต ส่วนจะลดลงมากน้อยแค่ไหนย่อมขึ้นอยู่กับว่าพืชที่ปลูกให้ผลผลิตอะไร เช่นดอก ผล หรือเมล็ดและระยะเวลาในการขาดน้ำด้วย อัตราการไหลซึมของน้ำผ่านผิวดิน (Infiltration Rate)

อัตราของน้ำที่ขังอยู่บนผิวดินไหลซึมเข้าไปในดินต่อหนึ่งหน่วยเวลา ซึ่งจะเป็นค่าที่ใช้กำหนดในการออกแบบเลือกปริมาณการจ่ายน้ำของหัวจ่ายน้ำ โดยเฉพาะการเลือกหัวสปริงเกลอร์จำเป็นจะต้องเลือกหัวที่มีอัตราการจ่ายน้ำ ไม่มากกว่าความสามารถของดินที่จะซึมซับน้ำที่ให้ไว้ได้ทัน ถ้าหากอัตราการจ่ายน้ำของหัวสปริงเกลอร์ มากกว่าความสามารถที่ดินจะดูดซับไว้ได้ทัน ก็จะทำให้เกิดการขังบนผิวดินหรือไหลเลยต้นพืชไปทำให้เกิดการสูญเสียน้ำไปโดยเปล่าประโยชน์ ลักษณะที่พืชได้รับน้ำจากดินและการใช้น้ำของพืช (Consumptive Use of Water) พืชจะใช้น้ำจากดินด้วยสองลักษณะ คือน้ำจากที่ที่มีความชื้นสูงกว่าจะแพร่ไปสู่ที่ที่มีความชื้นต่ำกว่าหรือแห้งกว่ารอบๆ รากขนด้วยแรงดูดซับและอีกวิธีหนึ่งคือ รากพืชจะพยายามเจริญเข้าหาบริเวณที่มีความชื้นสูงหรือที่ที่มีน้ำอยู่มาก ส่วนการใช้น้ำของพืชก็จะมีสองลักษณะเช่นกัน คือหนึ่งพืชใช้น้ำไปในการเจริญเติบโต หรือขบวนการลำเลียงแร่ธาตุอาหารจากรากขึ้นสู่ลำต้นแล้วคายออกที่ใบเราเรียกว่า"การคายน้ำหรือการหายใจ (Transpiration)" และอีกส่วนหนึ่งเกิดจากการระเหยของน้ำบริเวณรอบๆ ต้นพืชหรือน้ำที่เกาะอยู่ตามใบและลำต้นพืช เพื่อช่วยลดอุณหภูมิรอบๆต้นพืชซึ่งก็ถือเป็นการใช้น้ำของพืชด้วย เรียกว่า "การระเหย (Evaporation)" ทั้งสองส่วนรวมกันถือว่าเป็นการใช้น้ำของพืช เรียกว่า "การคายระเหย (Evaportranspiration)"แหล่งน้ำที่พืชใช้ได้

1. ความชื้นหรือน้ำที่เหลืออยู่ในดินหลังจากทำการเก็บเกี่ยวพืชผลไปแล้ว

2. น้ำฝนที่ตกลงในพื้นที่เพาะปลูกในส่วนที่เป็นประโยชน์สำหรับพืชคือส่วนของน้ำในที่พืชสามารถดูดนำไปใช้ได้

3. แหล่งน้ำใต้ดินที่ไหลซึมขึ้นมาตามช่องว่างระหว่างเม็ดดิน

4. น้ำชลประทานหรือการให้น้ำพืชซึ่งเป็นน้ำที่ให้โดยมนุษย์เป็นปริมาณน้ำที่พืชต้องการเพิ่มเติมนอกเหนือจากสามส่วนแรกปริมาณน้ำฝนที่เป็นประโยชน์ต่อพืช

ปริมาณน้ำฝนที่เป็นประโยชน์ต่อพืช หมายถึงปริมาณน้ำฝนที่ตกลงในพื้นที่เพาะปลูกและดิน สามารถเก็บกักไว้ให้พืชใช้ได้ทั้งหมด ปริมาณน้ำฝนที่ตกลงในพื้นที่จะต้องไม่มากจนเป็นอันตรายต่อพืชการกำหนดการให้น้ำแก่พืช

คำถาม ?

1. เมื่อไรจึงควรให้น้ำแก่พืช

2. ควรจะให้น้ำแก่พืชเป็นปริมาณมากน้อยเท่าใด

การที่จะตอบคำถามได้จะต้องทราบข้อมูลต่างๆ ดังนี้ข้อมูลที่ต้องทราบก่อนการให้น้ำพืช

ปริมาณน้ำที่พืชต้องการที่ระยะเวลาต่างๆ การให้น้ำพืชจะต้องให้เมื่อพืชต้องการเป็นสิ่งที่ดีที่สุด แต่ในทางปฏิบัติแล้วพืชต้องการน้ำอยู่ตลอดเวลา เนื่องจากพืชใช้น้ำตลอดเวลาแต่ปริมาณน้ำที่ต้องการในแต่ละช่วงเวลาอาจจะแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับช่วงของอายุการเจริญเติบโต สภาพอากาศ เป็นต้น ดังนั้นจึงมีความจำเป็นที่จะต้องเก็บน้ำไว้ให้พืชได้ใช้อยู่ตลอดเวลานั่นหมายความว่าดิน จะต้องมีความสามารถในการเก็บน้ำไว้ได้อย่างพอเพียงต่อความต้องการของพืช แต่เมื่อพืชดูดน้ำจากดินไปใช้ปริมาณน้ำในดินก็จะลดลง ถ้าหากไม่มีฝนตกลงมาหรือไม่มีการให้น้ำแก่ดิน เพื่อชดเชยน้ำที่สูญเสียไปเมื่อถึงจุดๆ หนึ่งพืชจะชะงัก เนื่องจากมีน้ำใช้ไม่เพียงพอกับการคายน้ำ จึงจำเป็นต้องทราบจุดต่ำสุดที่จะยอมให้น้ำในดินลดลงได้ เมื่อน้ำในดินลดลงจนเกือบจะถึงจุดที่ยอมให้ลดลงได้ ก็มีความจำเป็นที่จะต้องทำการให้น้ำแก่พืชก่อนที่จะกระทบกระเทือนต่อพืช สิ่งที่ต้องทราบอีกอย่างหนึ่งก็คือปริมาณน้ำที่ดินสามารถเก็บกักเอาไว้ได้ ซึ่งจะเป็นตัวกำหนดว่าพืชจะสามารถใช้น้ำได้นานเท่าไหร่โดยไม่มีการให้น้ำแก่ดิน นอกจากนี้สิ่งที่สำคัญที่สุดก็คือปริมาณน้ำที่จะหามาทำการชลประทานหรือให้แก่พืช หากรู้ว่าควรจะให้น้ำเมื่อไร ปริมาณเท่าไร แต่ไม่สามารถจัดหาน้ำมาได้ตามปริมาณความต้องการ ก็จะไม่เกิดประโยชน์อะไรจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีแหล่งน้ำที่เพียงพอทั้งปริมาณและคุณภาพ

http://www.ku.ac.th/e-magazine/april44/agri/water.html