กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 6 นาที

เนื้อดิน

เนื้อดินเป็นคุณลักษณะที่บ่งบอกถึงชั้นบนสุดของโลก ซึ่งประกอบด้วยทราย ตะกอน และดินเหนียว เนื้อดินสามารถกำหนดได้โดยใช้วิธีเชิงคุณภาพ เช่น การสัมผัสเนื้อดิน และวิธีเชิงปริมาณ...

เนื้อดิน

เนื้อดิน

เนื้อดินเป็นคุณลักษณะที่บ่งบอกถึงชั้นบนสุดของโลก ซึ่งประกอบด้วยทราย ตะกอน และดินเหนียว[ 1 ] [ 2 ]เนื้อดินสามารถกำหนดได้โดยใช้วิธีเชิงคุณภาพ เช่น การสัมผัสเนื้อดิน และวิธีเชิงปริมาณ เช่นวิธีไฮโดรมิเตอร์ตามกฎของสโตกส์เนื้อ ดินมีประโยชน์ทางการเกษตร เช่น การกำหนดความเหมาะสมของพืชผล และการทำนายการตอบสนองของดินต่อสภาพแวดล้อมและการจัดการ เช่นภัยแล้งหรือ ความต้องการ แคลเซียม (ปูนขาว) เนื้อดินเน้นที่อนุภาคที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่าสองมิลลิเมตร ซึ่งรวมถึงทรายตะกอนและดินเหนียวระบบ การจำแนกประเภท ดินของ USDAและWRB ใช้ชั้นเนื้อดิน 12 ชั้น ในขณะที่ ระบบ UK-ADASใช้ 11 ชั้น[ 3 ] การจำแนกประเภทเหล่านี้ขึ้นอยู่กับเปอร์เซ็นต์ของทรายตะกอนและดินเหนียวในดิน

ประวัติศาสตร์

ระบบการจำแนกประเภทแรก ซึ่งเป็นระบบสากล ถูกเสนอครั้งแรกโดยAlbert Atterbergในปี 1905 โดยอิงจากการศึกษาของเขาในภาคใต้ของสวีเดน Atterberg เลือก 20 μm เป็นขีดจำกัดบนของเศษส่วนตะกอน เนื่องจากอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่านั้นไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า สารแขวนลอยสามารถจับตัวเป็นก้อนได้ด้วยเกลือการยกตัวขึ้นของเส้นเลือดฝอยภายใน 24 ชั่วโมงจะเร็วที่สุดในเศษส่วนนี้ และรูพรุนระหว่างอนุภาคที่อัดแน่นมีขนาดเล็กมากจนไม่สามารถแทรกซึมผ่านขนรากได้[ 4 ]คณะกรรมการที่หนึ่งของสมาคมวิทยาศาสตร์ดินระหว่างประเทศ (ISSS) แนะนำให้ใช้ระบบนี้ในการประชุมวิทยาศาสตร์ดินระหว่างประเทศครั้งแรกที่จัดขึ้นในวอชิงตันในปี 1927 [ 5 ]ออสเตรเลียได้นำระบบนี้มาใช้ และช่วงลอการิทึมที่เท่ากันของระบบนี้เป็นคุณลักษณะที่น่าสนใจที่ควรคงไว้[ 6 ]กระทรวงเกษตรของสหรัฐอเมริกา (USDA) ได้นำระบบของตนเองมาใช้ในปี 1938 และองค์การอาหารและเกษตรแห่งสหประชาชาติ (FAO) ได้ใช้ระบบ USDA ในแผนที่ดินโลก FAO- UNESCOและแนะนำให้ใช้

การจำแนกประเภท

แผนภาพสามเหลี่ยมแสดงลักษณะเนื้อดิน โดยแสดงประเภทเนื้อดินหลัก 12 ประเภท และมาตราส่วนขนาดอนุภาคตามที่กำหนดโดยกระทรวงเกษตรของสหรัฐอเมริกา (USDA)

ในสหรัฐอเมริกา กระทรวงเกษตรของสหรัฐอเมริกาได้กำหนดการจำแนกประเภทเนื้อดินหลักไว้ 12 ประเภท[ 3 ]การจำแนกประเภททั้ง 12 ประเภท ได้แก่ ทราย ทรายปนดินเหนียว ดินร่วนปนทราย ดินร่วนดินร่วนปนตะกอน ตะกอน ดินร่วนปนทรายเหนียว ดินร่วนปนดินเหนียว ดินเหนียวปนทราย ดินเหนียวปนตะกอน และดินเหนียวเนื้อดินจะถูกจำแนกตามสัดส่วนของส่วนประกอบแต่ละชนิด (ทราย ตะกอน และดินเหนียว) ที่มีอยู่ในดิน โดยทั่วไปแล้ว การจำแนกประเภทจะตั้งชื่อตามขนาดอนุภาคของส่วนประกอบหลัก หรือการรวมกันของขนาดอนุภาคที่พบมากที่สุด เช่น "ดินเหนียวปนทราย" หรือ "ดินเหนียวปนตะกอน" คำว่า "ดินร่วน" เป็นคำที่สี่ใช้เพื่ออธิบายคุณสมบัติที่เท่ากันของทราย ตะกอน และดินเหนียวในตัวอย่างดิน และนำไปสู่การตั้งชื่อการจำแนกประเภทเพิ่มเติม เช่น "ดินร่วนปนดินเหนียว" หรือ "ดินร่วนปนตะกอน"

การกำหนดเนื้อดินมักจะได้รับความช่วยเหลือจากการใช้แผนภาพสามเหลี่ยมเนื้อดิน[ 3 ]ตัวอย่างของ สามเหลี่ยมเนื้อดินพบได้ทางด้านขวาของหน้ากระดาษ ด้านหนึ่งของสามเหลี่ยมแสดงถึงเปอร์เซ็นต์ของทราย ด้านที่สองแสดงถึงเปอร์เซ็นต์ของดินเหนียว และด้านที่สามแสดงถึงเปอร์เซ็นต์ของตะกอน หากทราบเปอร์เซ็นต์ของทราย ดินเหนียว และตะกอนในตัวอย่างดินแล้ว สามเหลี่ยมนี้สามารถใช้เพื่อกำหนดการจำแนกประเภทเนื้อดินได้ ตัวอย่างเช่น หากดินมีทราย 70 เปอร์เซ็นต์และดินเหนียว 10 เปอร์เซ็นต์ ดินนั้นจะถูกจัดประเภทเป็นดินร่วนปนทราย สามารถใช้วิธีเดียวกันนี้ได้โดยเริ่มจากด้านใดด้านหนึ่งของสามเหลี่ยมเนื้อดิน หากใช้วิธีการสัมผัสเนื้อดินเพื่อกำหนดประเภทของดิน สามเหลี่ยมนี้ยังสามารถให้ค่าประมาณคร่าวๆ เกี่ยวกับเปอร์เซ็นต์ของทราย ตะกอน และดินเหนียวในดินได้อีกด้วย

คุณสมบัติทางเคมีและกายภาพของดินมีความสัมพันธ์กับเนื้อดิน ขนาดและการกระจายตัวของอนุภาคจะส่งผลต่อความสามารถของดินในการกักเก็บน้ำและสารอาหาร โดยทั่วไปดินเนื้อละเอียดจะมีความสามารถในการกักเก็บน้ำได้สูงกว่า ในขณะที่ดินทรายจะมีช่องว่างขนาดใหญ่ที่ทำให้เกิดการชะล้าง[ 7 ]

ดินแยกตัวออกจากกัน

การจำแนกขนาดอนุภาคที่ใช้โดยประเทศต่างๆ โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางในหน่วยไมโครเมตร (μm)

การแบ่งประเภทดินเป็นช่วงขนาดอนุภาคที่เฉพาะเจาะจง อนุภาคที่เล็กที่สุดคือ อนุภาค ดินเหนียวและจัดอยู่ในประเภทที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 0.002 มม. อนุภาค ดินเหนียว มีรูปร่างเป็นแผ่นแทนที่จะเป็นทรงกลม ทำให้มีพื้นที่ผิวจำเพาะ เพิ่ม ขึ้น[ 8 ]อนุภาคที่เล็กกว่าถัดไปคือ อนุภาค ตะกอนและมีเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง 0.002 มม. ถึง 0.05 มม. (ตามการจำแนกประเภทดินของ USDA ) อนุภาคที่ใหญ่ที่สุดคือ อนุภาค ทรายและมีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 0.05 มม. นอกจากนี้ อนุภาคทรายขนาดใหญ่สามารถอธิบายได้ว่าเป็นหยาบขนาดกลางเป็นปานกลางและขนาดเล็กเป็นละเอียดประเทศอื่นๆ มีการจำแนกประเภทขนาดอนุภาคของตนเอง[ 9 ]

ชื่อของดินที่แยกออกขีดจำกัดเส้นผ่านศูนย์กลาง (มม.) ( การจำแนกประเภท ของ USDA )ขีดจำกัดเส้นผ่านศูนย์กลาง (มม.) ( การจำแนกประเภท WRB )
ดินเหนียวน้อยกว่า 0.002น้อยกว่า 0.002
ตะกอน0.002 – 0.050.002 – 0.063
ทรายละเอียดมาก0.05 – 0.100.063 – 0.125
ทรายละเอียด0.10 – 0.250.125 – 0.20
ทรายขนาดกลาง0.25 – 0.500.20 – 0.63
ทรายหยาบ0.50 – 1.000.63 – 1.25
ทรายหยาบมาก1.00 – 2.001.25 – 2.00

ระเบียบวิธีวิจัย

สัมผัสด้วยความรู้สึก

แผนผังแสดงขั้นตอนการสัมผัสเนื้อสัมผัส

การวิเคราะห์ด้วยมือเป็นวิธีการที่ง่ายและมีประสิทธิภาพในการประเมินและจำแนกสภาพทางกายภาพของดินอย่างรวดเร็ว หากดำเนินการอย่างถูกต้อง ขั้นตอนนี้จะช่วยให้สามารถประเมินลักษณะของดินได้อย่างรวดเร็วและบ่อยครั้งโดยใช้อุปกรณ์เพียงเล็กน้อยหรือไม่ต้องใช้อุปกรณ์เลย ดังนั้นจึงเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์สำหรับการระบุความแปรผันเชิงพื้นที่ทั้งภายในและระหว่างแปลง รวมถึงการระบุการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องและขอบเขตระหว่างหน่วยแผนที่ดิน ( ชุดดิน ) เนื้อดินโดยการสัมผัสเป็นวิธีการเชิงคุณภาพ เนื่องจากไม่ได้ให้ค่าที่แน่นอนของทราย ตะกอน และดินเหนียว แม้จะเป็นเชิงคุณภาพ แต่แผนผังเนื้อดินโดยการสัมผัสสามารถเป็นวิธีที่แม่นยำสำหรับนักวิทยาศาสตร์หรือบุคคลที่สนใจในการวิเคราะห์สัดส่วนสัมพัทธ์ของทราย ตะกอน และดินเหนียว[ 10 ]

วิธีการสัมผัสเนื้อดินด้วยความรู้สึกเกี่ยวข้องกับการนำตัวอย่างดินเล็กน้อยมาทำเป็นริบบิ้น สามารถทำริบบิ้นได้โดยการปั้นดินเป็นก้อนแล้วบีบดินระหว่างนิ้วหัวแม่มือและนิ้วชี้ขึ้นเป็นริบบิ้น ปล่อยให้ริบบิ้นยืดออกและคลุมนิ้วชี้จนขาดด้วยน้ำหนักของตัวเอง การวัดความยาวของริบบิ้นจะช่วยกำหนดปริมาณดินเหนียวในตัวอย่างได้ หลังจากทำริบบิ้นแล้ว ให้ทำให้ดินหยิบเล็กน้อยเปียกชุ่มในฝ่ามือแล้วถูด้วยนิ้วชี้เพื่อกำหนดปริมาณทรายในตัวอย่าง ดินที่มีทรายสูง เช่น ดินร่วนปนทรายหรือดินเหนียวปนทราย จะมีเนื้อสัมผัสหยาบ[ 3 ]ดินที่มีตะกอนสูง เช่น ดินร่วนปนตะกอนหรือดินเหนียวปนตะกอน จะรู้สึกเรียบ[ 3 ]ดินที่มีดินเหนียวสูง เช่น ดินร่วนปนดินเหนียว จะรู้สึกเหนียว แม้ว่าวิธีการสัมผัสเนื้อดินด้วยความรู้สึกจะต้องอาศัยการฝึกฝน แต่ก็เป็นวิธีที่มีประโยชน์ในการกำหนดเนื้อดิน โดยเฉพาะในภาคสนาม[ 11 ]

ระบบการจำแนกประเภทดินระดับสากลWorld Reference Base for Soil Resources (WRB) ใช้วิธีการทางเลือกในการกำหนดเนื้อดินโดยการสัมผัส โดยนำเสนอแผนผังขั้นตอนอีกแบบหนึ่ง

แผนผังแสดงขั้นตอนการหาเนื้อดินตามที่ใช้ในหนังสือ WRB ฉบับที่ 4

การร่อน

การร่อนเป็นเทคนิคการวิเคราะห์ดินที่ใช้กันมานานและยังคงใช้กันอย่างแพร่หลาย ในการร่อนนั้น ตัวอย่างดินที่มีน้ำหนักที่ทราบแล้วจะถูกร่อนผ่านตะแกรงที่มีขนาดอนุภาคละเอียดขึ้นเรื่อยๆ ปริมาณที่เก็บได้บนตะแกรงแต่ละขนาดจะถูกชั่งน้ำหนักเพื่อหาเปอร์เซ็นต์น้ำหนักในแต่ละขนาดอนุภาค

ภาพแสดงแผนผังวิธีการร่อน

วิธีนี้ใช้เพื่อกำหนดการกระจายขนาดเม็ดดินที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 75 μm เนื่องจากวิธีการร่อนมีข้อเสียอย่างมากในขอบเขตการวัดที่ต่ำกว่า ในความเป็นจริง ในกรณีของเศษส่วนที่ละเอียดกว่าที่มีปริมาณดินเหนียวและตะกอนสูง (ต่ำกว่า 60 μm) การกระจายตัวจะทำได้ยากเนื่องจากความเหนียวแน่นของอนุภาคสูง ความเหนียวของผงกับตะแกรง และประจุไฟฟ้าสถิตยิ่งไปกว่านั้น ในการร่อน อนุภาคจะผ่านช่องตาข่ายโดยใช้ด้านที่เล็กที่สุด ซึ่งหมายความว่าอนุภาคดินเหนียวและตะกอนรูปแผ่นอาจถูกร่อนไปด้วยเช่นกัน โดยทั่วไปแล้วสิ่งเหล่านี้จะนำไปสู่การประเมินเศษส่วนละเอียดต่ำกว่าความเป็นจริงอย่างมาก[ 12 ]

ในการวัดปริมาณตะกอนละเอียดและดินเหนียว (ที่มีขนาดอนุภาคต่ำกว่า 60 ไมโครเมตร) จะใช้วิธีการวัดขนาดอนุภาคแบบที่สองซึ่งเป็นอิสระจากกัน (ส่วนใหญ่มัก ใช้ ไฮโดรมิเตอร์หรือ เทคนิค ปิเปต ) กับตัวอย่างที่ได้จากตะแกรงล่างสุด การกระจายขนาดอนุภาคที่ได้จากการวิเคราะห์ด้วยตะแกรงควรนำมารวมกับข้อมูลจาก การวิเคราะห์ การตกตะกอนเพื่อให้ได้การกระจายขนาดอนุภาค ที่สมบูรณ์ ของตัวอย่าง

วิธีไฮโดรมิเตอร์

การวิเคราะห์การตกตะกอน (เช่น วิธีปิเปตต์ ไฮโดรมิเตอร์) มักใช้ในอุตสาหกรรมดินหรือในธรณีวิทยาเพื่อจำแนกประเภทตะกอน วิธีไฮโดรมิเตอร์ได้รับการพัฒนาในปี พ.ศ. 2460 [ 13 ]และยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน

วิธีการไฮโดรมิเตอร์ในการกำหนดเนื้อดินเป็นการวัดเชิงปริมาณที่ให้ค่าประมาณของเปอร์เซ็นต์ทราย ดินเหนียว และตะกอนในดินโดยอาศัยกฎของสโตกส์ซึ่งแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วในการตกตะกอนและขนาดอนุภาค[ 14 ]

ตามกฎนี้ อนุภาคจะทรงตัวเนื่องจากน้ำหนักและแรงโน้มถ่วง อย่างไรก็ตาม ยังมีแรงเพิ่มเติมอีกสองแรงที่กระทำในทิศทางตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ของอนุภาค ซึ่งเป็นตัวกำหนดสภาวะสมดุลที่อนุภาคจะตกลงมาด้วยความเร็วคงที่ เรียกว่าความเร็ว ปลาย

วิธีไฮโดรมิเตอร์ต้องใช้โซเดียมเฮกซาเมตาฟอสเฟตซึ่งทำหน้าที่เป็นสารช่วยกระจายตัวเพื่อแยกกลุ่มอนุภาคดิน ดินจะถูกผสมกับสารละลายโซเดียมเฮกซาเมตาฟอสเฟตบนเครื่องเขย่าแบบวงโคจรข้ามคืน จากนั้นสารละลายจะถูกถ่ายเทไปยังกระบอกตวงขนาด 1 ลิตรและเติมน้ำลงไป สารละลายดินจะถูกผสมด้วยลูกสูบโลหะเพื่อกระจายอนุภาคดิน[ 14 ]อนุภาคดินจะแยกตัวตามขนาดและจมลงด้านล่าง อนุภาคทรายจะจมลงด้านล่างของกระบอกตวงก่อน อนุภาคตะกอนจะจมลงด้านล่างหลังจากทราย อนุภาคดินเหนียวจะแยกตัวออกมาอยู่เหนือชั้นตะกอน

การวัดจะดำเนินการโดยใช้ไฮโดรมิเตอร์ดินไฮโดรมิเตอร์ดินจะวัดความหนาแน่น สัมพัทธ์ ของของเหลว (ความหนาแน่นของของเหลวเมื่อเทียบกับความหนาแน่นของน้ำ) ไฮโดรมิเตอร์จะถูกหย่อนลงในกระบอกที่มีส่วนผสมของดินในเวลาต่างๆ กัน คือ 45 วินาทีเพื่อวัดปริมาณทราย 1 ชั่วโมงครึ่งเพื่อวัดปริมาณตะกอน และระหว่าง 6 ถึง 24 ชั่วโมง (ขึ้นอยู่กับวิธีการที่ใช้) เพื่อวัดปริมาณดินเหนียว บันทึกค่าที่ปรากฏบนไฮโดรมิเตอร์ (เหนือสารละลายดิน) [ 14 ]ใช้ตัวอย่างควบคุม (ประกอบด้วยน้ำและสารกระจายตัวเท่านั้น) เพื่อสอบเทียบไฮโดรมิเตอร์ ค่าที่บันทึกจากการอ่านจะถูกนำมาใช้ในการคำนวณเปอร์เซ็นต์ดินเหนียว ตะกอน และทราย โดยนำค่าตัวอย่างควบคุมไปลบออกจากค่าที่อ่านได้ทั้งสามค่า การคำนวณมีดังนี้: [ 14 ]

เปอร์เซ็นต์ตะกอน = (มวลแห้งของดิน – ค่าที่วัดได้จากไฮโดรมิเตอร์ทราย – ค่าที่วัดได้จากตัวอย่างควบคุม) / (มวลแห้งของดิน) * 100

เปอร์เซ็นต์ดินเหนียว = (ค่าที่อ่านได้จากไฮโดรมิเตอร์วัดดินเหนียว – ค่าที่อ่านได้จากตัวอย่างควบคุม) / (มวลแห้งของดิน) * 100

เปอร์เซ็นต์ทราย = 100 – (เปอร์เซ็นต์ดินเหนียว + เปอร์เซ็นต์ตะกอน)

เส้นผ่านศูนย์กลางของ Stokes ที่กำหนดโดยวิธีการตกตะกอนคือเส้นผ่านศูนย์กลางของทรงกลม ที่มีความเร็ว ในการตกตะกอนและความหนาแน่นเท่ากับอนุภาค[ 15 ]นี่คือเหตุผลที่การวิเคราะห์การตกตะกอนใช้ได้ดีเมื่อสมมติว่าอนุภาคเป็นทรงกลม มีความหนาแน่นใกล้เคียงกัน มีปฏิสัมพันธ์น้อยมาก และมีขนาดเล็กพอที่จะทำให้การไหลของของเหลวยังคงเป็นแบบราบเรียบ[ 16 ]การเบี่ยงเบนจากสมการของ Stokes เป็นสิ่งที่คาดหวังได้ในกรณีของอนุภาคที่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอ เช่น อนุภาคดินเหนียวซึ่งส่วนใหญ่มีลักษณะเป็นแผ่นหรือทรงกระบอก ตำแหน่งที่เสถียรในระหว่างการตกตะกอนของอนุภาคที่มีรูปร่างดังกล่าวคือตำแหน่งที่มี พื้นที่ หน้าตัด สูงสุด ตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่[ 16 ]ด้วยเหตุนี้แรงต้านการลากของอนุภาคจึงเพิ่มขึ้นและความเร็วในการตกตะกอนลดลง เส้นผ่านศูนย์กลางของอนุภาคเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร็วในการตกตะกอน ดังนั้น ด้วยความเร็วที่ต่ำลง เส้นผ่านศูนย์กลางที่คำนวณได้จึงลดลง ทำให้เกิดการประเมินค่าเศษส่วนขนาดละเอียดสูงเกินไป[ 16 ]

การวิเคราะห์การตกตะกอนแสดงให้เห็นขีดจำกัดสำหรับอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่า 0.2 ไมครอนอยู่แล้ว เนื่องจากอนุภาคขนาดเล็กดังกล่าวมีการเคลื่อนที่แบบบราวน์ในสารแขวนลอยและไม่ตกตะกอนอีกต่อไปตามกฎของสโตกส์[ 17 ]การวิเคราะห์การตกตะกอนสามารถดำเนินการได้อย่างต่อเนื่องด้วยความแม่นยำและความสามารถในการทำซ้ำสูง การกระจายขนาดอนุภาคของดินที่มีอนุภาคละเอียดจำนวนมาก (ตะกอนและดินเหนียว) ไม่สามารถทำได้โดยการวิเคราะห์ตะแกรงเพียงอย่างเดียว ดังนั้นจึงใช้การวิเคราะห์การตกตะกอนเพื่อกำหนดช่วงล่างของการกระจายขนาดอนุภาค

การเลี้ยวเบนของแสงเลเซอร์

การเลี้ยวเบนของเลเซอร์เป็นเทคนิคการวัดเพื่อกำหนดการกระจายขนาดอนุภาคของตัวอย่าง ไม่ว่าจะกระจายอยู่ในของเหลวหรือเป็นผงแห้ง เทคนิคนี้อาศัยคลื่นแสงที่หักเหเมื่อกระทบกับอนุภาคในตัวอย่าง[ 18 ]เส้นผ่านศูนย์กลางทรงกลมเทียบเท่าที่วัดได้คือเส้นผ่านศูนย์กลางของทรงกลมที่มีรูปแบบการเลี้ยวเบนบนพื้นที่หน้าตัดเหมือนกับอนุภาคที่ตรวจสอบ[ 19 ]

มุมการเลี้ยวเบนขึ้นอยู่กับขนาดอนุภาค ดังนั้นรูปแบบการเลี้ยวเบนจึงขึ้นอยู่กับปริมาณสัมพัทธ์ของอนุภาคขนาดต่างๆ ที่มีอยู่ในตัวอย่างนั้น จากนั้นรูปแบบการเลี้ยวเบนนี้จะถูกตรวจจับและวิเคราะห์โดยใช้แบบจำลองการเลี้ยวเบนของMieและFraunhoferผลลัพธ์ของการวัดคือการกระจายขนาดอนุภาค (PSD) [ 18 ]

ด้วยวิธีการเลี้ยวเบนของแสงเลเซอร์ ไม่เพียงแต่จะสามารถกำหนดการกระจายขนาดอนุภาคและค่า D ที่ถ่วงน้ำหนักตามปริมาตรที่สอดคล้องกันได้เท่านั้น แต่ยังสามารถกำหนดเปอร์เซ็นต์ของอนุภาคในกลุ่มขนาดหลักที่ใช้ในการจำแนกประเภทดินได้อีกด้วย

เมื่อเปรียบเทียบกับเทคนิคอื่นๆ การเลี้ยวเบนของแสงเลเซอร์เป็นวิธีที่รวดเร็วและคุ้มค่าในการวัดขนาดอนุภาคและวิเคราะห์ตัวอย่างดินได้อย่างรวดเร็ว ข้อดีอย่างมากคือเครื่องมือการเลี้ยวเบนของแสงเลเซอร์มีหน่วยกระจายอนุภาคในตัว (เช่น การกระจายอนุภาคด้วยแรงดันอากาศหรือ การกระจายอนุภาคด้วยคลื่น อัลตราซาวนด์) ดังนั้นจึงสามารถวัดตัวอย่างแห้งได้โดยไม่ต้องเตรียมตัวอย่างเพิ่มเติม ซึ่งจำเป็นสำหรับการวิเคราะห์โดยการร่อนและการตกตะกอน นอกจากนี้ เนื่องจากตัวอย่างสามารถกระจายตัวได้อย่างเหมาะสม จึงไม่จำเป็นต้องใช้เทคนิคการวัดสองวิธีที่แตกต่างกันเพื่อให้ได้ช่วงการกระจายขนาดอนุภาคที่ครบถ้วน รวมถึงปริมาณตะกอนและดินเหนียวด้วย

ทฤษฎีการเลี้ยวเบนของเลเซอร์ของ Fraunhofer และ Mie ต่างก็ถือว่าอนุภาคมีรูปร่างทรงกลม ซึ่งส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัดเล็กน้อย เนื่องจากอนุภาคขนาดเล็กในตัวอย่างดิน เช่น ดินเหนียวและตะกอนโดยเฉพาะ มีรูปร่างยาวและไม่เป็นเนื้อเดียวกัน[ 20 ]เส้นผ่านศูนย์กลางของอนุภาคในวิธีการเลี้ยวเบนของเลเซอร์จะถูกกำหนดโดยสัมพันธ์กับปริมาตรศักยภาพ ซึ่งคำนวณจากภาพการเลี้ยวเบนของแสงที่ขอบของหน้าตัดอนุภาค ปริมาตรของอนุภาคดินเหนียวคือเส้นผ่านศูนย์กลางของหน้าตัดแผ่น ซึ่งในการคำนวณจะถือว่าเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางของทรงกลม ดังนั้นขนาดของอนุภาคจึงมักถูกประเมินสูงเกินไปเมื่อเทียบกับที่วัดได้จากการวิเคราะห์การตกตะกอน[ 20 ]

ข้อผิดพลาดที่เกิดจากการสมมติว่าอนุภาคมีรูปร่างทรงกลมนั้นขึ้นอยู่กับระดับความไม่สมมาตรด้วย คุณสมบัติทางแสงของอนุภาคที่ไม่สมมาตร เช่นดัชนีหักเหและดัชนีดูดกลืนแสง จะเปลี่ยนแปลงไปตามทิศทางของอนุภาคเมื่อเทียบกับลำแสงเลเซอร์ซึ่งทิศทางนี้ก็เปลี่ยนแปลงได้เช่นกัน ดังนั้น ที่ทิศทางของอนุภาคที่แตกต่างกัน จะได้ค่าหน้าตัดที่วัดได้แตกต่างกัน และรูปแบบการเลี้ยวเบนที่ได้ก็จะแตกต่างกันด้วย

สำหรับดินเหนียวที่มีขนาดใกล้เคียงกับความยาวคลื่นของลำแสงเลเซอร์ทฤษฎี Mieจะเป็นที่ต้องการ ซึ่งต้องอาศัยความรู้ที่แม่นยำเกี่ยวกับดัชนีหักเหเชิงซ้อนของวัสดุอนุภาค รวมถึงสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสง[ 21 ]เนื่องจากพารามิเตอร์เหล่านี้มักจะหาได้ยาก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สัมประสิทธิ์ การดูดกลืนแสงสำหรับอนุภาคและเม็ดดินต่างๆทฤษฎี Fraunhoferซึ่งพิจารณาเฉพาะปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนของแสงที่ขอบของอนุภาคเท่านั้น จึงมักถูกแนะนำสำหรับดินธรรมชาติ[ 20 ]

วิธีการเพิ่มเติม

มีวิธีการเชิงปริมาณเพิ่มเติมอีกหลายวิธีในการกำหนดเนื้อดิน ตัวอย่างของวิธีการเหล่านี้ ได้แก่ วิธีการใช้ปิเปต วิธีการตกตะกอนด้วยรังสีเอกซ์ วิธีการอินทรียวัตถุอนุภาค (POM) และวิธีการแบบรวดเร็ว[ 22 ]

การตกตะกอนด้วยรังสีเอ็กซ์

เทคนิค การตกตะกอน ด้วยรังสีเอกซ์เป็นเทคนิคแบบผสมผสานที่รวมการตกตะกอนและการดูดซับรังสีเอกซ์เข้าด้วยกัน ขนาดอนุภาคคำนวณจากความเร็วการตกตะกอนสุดท้ายของอนุภาคโดยใช้กฎของสโตกส์การดูดซับรังสีเอกซ์ใช้ในการกำหนดความเข้มข้นของมวล สัมพัทธ์ สำหรับแต่ละชั้นขนาดโดยใช้กฎของเบียร์-แลมเบิร์ต-บูเกอร์

ดูเพิ่มเติม

อ่านเพิ่มเติม

  • สำนักงานอนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาติ (ไม่มีวันที่ระบุ) สืบค้นข้อมูลเมื่อวันที่ 29 พฤศจิกายน 2017 จาก [https://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/detail/soils/edu/?cid=nrcs142p2_054311 usda.gov]{{dead link|date=June 2025|bot=medic}}{{cbignore|bot=medic}}
  • Prescott JA, Taylor JK, Marshall TJ (1934) "ความสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบเชิงกลของดินและการประเมินเนื้อดินในภาคสนาม" วารสารของคณะกรรมการชุดแรกของสมาคมวิทยาศาสตร์ดินระหว่างประเทศ 1, 143–153
  • Rowell D (1994) วิทยาศาสตร์ดิน วิธีการและการประยุกต์ใช้ Longman Scientific & Technical (1994), 350 หน้า[1]
  • ลักษณะเนื้อดิน โดย อาร์บี บราวน์ มหาวิทยาลัยฟลอริดา สถาบันวิทยาศาสตร์การอาหารและการเกษตร
  • Toogood JA (1958) "แผนภาพการจำแนกประเภทเนื้อสัมผัสแบบง่าย" Canadian Journal of Soil Science 38, 54–55
  • Whitney M (1911) "การใช้ดินทางตะวันออกของภูมิภาคที่ราบใหญ่" กระทรวงเกษตรแห่งสหรัฐอเมริกา วารสารดินฉบับที่ 78
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Soil_texture&oldid=1339436179 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ เนื้อดิน

เนื้อดินเป็นคุณลักษณะที่บ่งบอกถึงชั้นบนสุดของโลก ซึ่งประกอบด้วยทราย ตะกอน และดินเหนียว เนื้อดินสามารถกำหนดได้โดยใช้วิธีเชิงคุณภาพ เช่น การสัมผัสเนื้อดิน และวิธีเชิงปริมาณ...

ประวัติศาสตร์

ระบบการจำแนกประเภทแรก ซึ่งเป็นระบบสากล ถูกเสนอครั้งแรกโดย Albert Atterberg ในปี 1905 โดยอิงจากการศึกษาของเขาในภาคใต้ของสวีเดน Atterberg เลือก 20 μm เป็นขีดจำกัดบนของเศษส่วนตะกอน เนื่องจากอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่านั้นไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า...

การจำแนกประเภท

ในสหรัฐอเมริกา กระทรวงเกษตรของสหรัฐอเมริกาได้กำหนดการจำแนกประเภทเนื้อดินหลักไว้ 12 ประเภท [ 3 ] การจำแนกประเภททั้ง 12 ประเภท ได้แก่ ทราย ทรายปนดินเหนียว ดินร่วนปนทราย ดินร่วน ดินร่วน ปนตะกอน ตะกอน ดินร่วนปนทรายเหนียว ดินร่วนปนดินเหนียว ดินเหนียวปนทราย...

ดินแยกตัวออกจากกัน

การแบ่งประเภทดินเป็นช่วงขนาดอนุภาคที่เฉพาะเจาะจง อนุภาคที่เล็กที่สุดคือ อนุภาค ดินเหนียว และจัดอยู่ในประเภทที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 0.002 มม.