"ดิน” คุณค่าสู่ทุกสรรพชีวิตบนโลก

สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน) ได้โพสต์ข้อมูลความรู้ผ่านเฟซบุ๊ก เมื่อวันที่ 27 ธันวาคม 2562 เกี่ยวกับเรื่อง “ดิน” คุณค่าสู่ทุกสรรพชีวิตบนโลก โดยระบุว่า “ดิน” เป็นทรัพยากรที่สำคัญต่อสิ่งมีชีวิตบนโลกใบนี้ ความเข้าใจต่อดินย่อมส่งผลให้มนุษย์เรามีความเป็นอยู่ที่ดีตามมาด้วย ข้อมูลมากมายเกี่ยวกับดินที่เราต้องทำความเข้าใจหนึ่งในนั้นก็คือ “ความชื้นในดิน” ซึ่งเป็นต้วชี้วัดที่สำคัญของภัยพิบัติทางธรรมชาติ 2 ชนิดด้วยกัน คือ “น้ำท่วม” และ “ภัยแล้ง” ในพื้นที่ที่ดินอุ้มน้ำไว้เต็มที่แล้ว มีความชื้นในดินสูง ไม่สามารถที่จะซับน้ำได้อีก น้ำก็จะไหลบนผิวดินแทน เมื่อเกิดในพื้นที่กว้างมากๆก็นำไปสู่ปัญหา “น้ำท่วม” สำหรับพื้นที่ที่ความชื้นในดินมีแนวโน้มลดต่ำลงเรื่อยๆตั้งแต่ช่วงต้นๆฤดูแล้งอย่างเช่นปัจจุบันนี้ อีกไม่นานพื้นที่ดังกล่าวก็จะประสบกับปัญหา “ภัยแล้ง” เมื่อข้อมูลความชื้นในดินมีความสำคัญต่อชีวิตบนโลกขนาดนี้ แล้วที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์เค้าเก็บข้อมูลความชื้นในพื้นที่กว้างๆ ณ เวลาเดียวกันได้อย่างไร ? ดิน ถือเป็นแหล่งที่อยู่อาศัยเกิดวัฒนธรรมและอารยธรรมของชุมชนต่างๆ เป็นต้นกำเนิดเกษตรกรรมแหล่งอาหารของสิ่งมีชีวิตบนโลก และยังเป็นแหล่งสำคัญของระบบกักเก็บน้ำที่สำคัญของโลกเรา เนื่องจากดินประกอบด้วยสองส่วนที่สำคัญ คือ ส่วนที่เป็นของแข็ง เช่น กรวด ทราย ตะกอน อินทรีวัตถุ และส่วนที่เป็นของเหลว ก็คือ “น้ำ” อยู่ในรูปแบบความชื้นในดิน ถ้ามีมากก็จะกลายเป็นน้ำซึมหรือน้ำใต้ดิน น้ำเหล่านี้จะค่อยๆซึมลงที่ต่ำ รวมกันกลายเป็นแม่น้ำลำคลองทำให้เรามีน้ำใช้ได้ตลอดปี โดยลักษณะการเก็บน้ำของดินนั้น น้ำจะไหลซึมเข้าไปอยู่ในช่องว่างระหว่างเม็ดดิน และยึดติดกับเม็ดดินด้วยแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของน้ำกับโมเลกุลของดิน และโมเลกุลของน้ำกับโมเลกุลของน้ำ ทำให้น้ำสามารถยึดเกาะอยู่ในดินได้ ถ้าหากไม่มีแรงดังกล่าวน้ำที่อยู่ในดินน้ำ ก็จะไหลลงสู่ด้านล่างตามแรงดึงดูดของโลก ทำให้ดินไม่สามารถอุ้มน้ำไว้ให้พืชใช้ได้ “ดินที่อุดมสมบูรณ์” หนึ่งในปัจจัยที่สำคัญคือความชื้นต้องเหมาะสมกับการเติบโตของพืชแต่ละชนิด จึงจะส่งผลให้ผลผลิตทางการเกษตรอุดมสมบูรณ์ตามมาด้วย เพราะฉะนั้นการศึกษาและทำความเข้าใจความชื้นในดิน ทั้งในระดับท้องถิ่น เช่น สวนหลังบ้าน แปลงเกษตร เป็นต้น และระดับภูมิภาค เช่น จังหวัด ภาค หรือประเทศ เป็นต้น จึงนับว่าสิ่งจำเป็นและมีประโยชน์ทั้งทางตรงและทางอ้อมหลากหลายๆด้านต่อมนุษย์เรา ดังที่กล่าวมาข้างต้น ในระดับท้องถิ่น สามารถวัดความชื้นในดินได้หลายวิธี ทั้งวิธีเปรียบเทียบระหว่างน้ำหนักของความชื้นดินกับน้ำหนักของดินอบแห้ง ซึ่งเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการหาค่าความชื้นดิน หรือจะใช้เครื่องมืออิเลคทรอนิกส์วัดการต้านทานไฟฟ้าหรือการนำไฟฟ้าของน้ำในดิน แล้วแปลงเป็นค่าของปริมาณของน้ำในดิน ซึ่งมีวางจำหน่ายในท้องตลาดมากมายหลากหลายรูปแบบ สามารถรู้ผลได้ทันที ในระดับภูมิภาคนี่คงจะลำบากถ้าเราวัดโดยใช้เครื่องมือวัดแต่ละที่ กว่าจะครบทั้งจังหวัดหรือทั้งประเทศคงใช้เวลานานหลายเดือน แต่รู้หรือไม่ว่ามนุษย์เราพัฒนาเซ็นเซอร์ติดตั้งบนดาวเทียมที่สามารถตรวจวัดความชื้นในดินได้แล้วตั้งแต่ปี พ.ศ. 2523 หรือประมาณเกือบ 40 ปีมาแล้ว เพื่อทำหน้าที่ตรวจวัดค่าความชื้นในดินในแต่ละภูมิภาคของโลก และเก็บบันทึกเป็นข้อมูลให้กับการศึกษานักวิทยาศาสตร์มาโดยตลอด มันทำงานโดยตรวจวัดจากคลื่นไมโครเวฟที่ตกกระทบกับชั้นดินชั้นบนสุดแล้วสะท้อนกลับมายังเซนเซอร์บนดาวเทียม โดยตามคุณสมบัติพื้นฐานของคลื่นไมโครเวฟจะไวต่อค่าคุณสมบัติทางไฟฟ้าของน้ำที่อยู่ในดิน ดินที่มีน้ำแทรกซึมอยู่หรือมีความชื้นสูงก็จะสะท้อนคลื่นไมโครเวฟกลับไปยังเซนเซอร์ดาวเทียมที่แตกต่างจากดินที่มีความชื้นน้อยกว่าหรือดินแห้ง ด้วยคุณสมบัติดังกล่าวจึงทำให้มนุษย์เราสามารถตรวจวัดปริมาณความชื้นในดินได้จากอวกาศ ที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์ไทยได้ทำการศึกษาเปรียบเทียบผลของค่าความชื้นในดินจากเซนเซอร์ตรวจวัดความชื้นดินในท้องถิ่นเทียบกับค่าที่ได้จากดาวเทียม SMAP ของนาซ่า ณ ช่วงเวลาเดียวกัน ผลที่ได้คือ ข้อมูลค่าความชื้นในดินจากทั้งสองแหล่งมีค่าใกล้เคียงกันและสอดคล้องไปในทิศทางเดียวกัน ปัจจุบันมีดาวเทียมจำนวนหนึ่งที่ปฎิบัติหน้าที่เพื่อการตรวจสอบปริมาณความชื้นในดินโดยเฉพาะ อาทิเช่น ดาวเทียม SMAP (Soil Moisture Active Passive) ของ NASA ดาวเทียม SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) ของ ESA เป็นต้น ข้อมูลที่ได้ก็เผยแพร่บนเว็บไซต์มีทั้งเผยแพร่ฟรีและคิดค่าบริการบางส่วน ซึ่งข้อมูลดังกล่าวเราเองอาจจะคุ้นมากนักเพราะเราไม่ใช่ผู้ใช้โดยตรง แต่จะเป็นประโยชน์อย่างมากต่อนักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาในด้านภัยพิบัติโดยเฉพาะในเรื่องที่เกี่ยวกับน้ำ เช่น น้ำท่วม ภัยแล้ง เป็นต้น ช่วยให้โมเดลการคาดการณ์น้ำท่วมหรือภัยแล้งแม่นยำขึ้น นอกจากนี้ ข้อมูลความชื้นในดินยังนำมาใช้ในการศึกษาด้านการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เพราะความชื้นในดินจะส่งผลต่อการแลกเปลี่ยนพลังงานระหว่างพื้นดินและบรรยากาศ เพราะการระเหย น้ำจากดินต้องใช้พลังงานมากและมีผลโดยตรงต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศในพื้นที่นั้น ๆ นอกจากนี้แล้วยังสามารถนำมาเป็นข้อมูลสนับสนุนการแจ้งเตือนพี่น้องเกษตรกรล่วงหน้าเกี่ยวกับแนวโน้มปัญหาของน้ำต่อภาคการเกษตร และอื่นๆอีกมากมาย สำหรับประเทศไทย กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัย และนวัตกรรม โดยสำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน) หรือจิสด้า ได้ทำการวิเคราะห์และผลิตแผนที่ความชื้นของผิวดิน ด้วยข้อมูลจากดาวเทียม SMAP ทั้งรายวัน และราย 7 วัน โดยใครที่สนใจก็สามารถเข้าไปดาวน์โหลดฟรีได้ที่ http://drought.gistda.or.th/ (คลิกแถบดาวน์โหลดข้อมูลย้อนหลัง) เพื่อไว้เป็นข้อมูลสำหรับในพื้นที่ของท่านได้ อ้างอิง - “หลักการให้น้ำพืช” มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกำแพงแสน - Measuring soil moisture, UNSPIDER