การใช้สารปรับปรุงคุณภาพดินจากถ่านชีวภาพที่เติมกำมะถัน เพื่อลดก๊าซเรือนกระจกและเพิ่มสารหอม 2AP ในข้าวขาวดอกมะลิ 105
Application of Soil Amendments from Sulfur-Biochar for Greenhouse Gas Mitigation and Increase 2-Acetyl 1-Pyrroline (2AP) of Khao Dawk Mali 105
Keywords:
การปล่อยก๊าซเรือนกระจกต่อผลผลิตข้าว , สารหอม 2AP , ถ่านชีวภาพ , กำมะถัน, greenhouse gas intensity, 2-acetyl-1-pyrroline (2AP), biochar, sulfurAbstract
การลดก๊าซเรือนกระจกจากการปลูกข้าวโดยให้ได้ผลผลิตข้าวสูงและมีคุณภาพความหอมเพิ่มขึ้นเป็นประเด็นที่สำคัญในการพัฒนาการเกษตรอย่างยั่งยืน จึงได้ทำการศึกษาอิทธิพลของการใส่ถ่านชีวภาพที่เติมกำมะถันต่อการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ผลผลิตและปริมาณสารหอม 2-acetyl-1-pyrroline (2AP) ในข้าวขาวดอกมะลิ 105 ในนาข้าวของเกษตรกรในพื้นที่ ต.ศรีไค อ.วารินชำราบ จ.อุบลราชธานี วางแผนการทดลองเป็น 4 ทรีตเมนต์ ได้แก่ 1) Control (C) แปลงที่ไม่มีการเติมสารปรับปรุงดิน/ปุ๋ย 2) S-biochar1 (S1) แปลงที่มีการใส่สารปรับปรุงดินที่ประกอบด้วยถ่านชีวภาพ ผงกำมะถันและปุ๋ย แอมโมเนียมซัลเฟต 3) S-biochar2 (S2) แปลงที่มีการใส่สารปรับปรุงดินที่ประกอบด้วยถ่านชีวภาพ และผงกำมะถัน 4) Fertilizer (F) แปลงที่มีการใส่ปุ๋ยแอมโมเนียมซัลเฟตเป็นปุ๋ยรองพื้น และยูเรียเป็นปุ๋ยแต่งหน้า โดยแปลง S1, S2 และ F ใส่สารปรับปรุงคุณภาพดินหรือปุ๋ยเคมีตามทรีตเมนต์ ในช่วงต้นข้าวแตกกอ (Day 59) และช่วงต้นข้าวตั้งท้อง (Day 138) โดยติดตามวัดปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั้ง CH4 และ N2O ตลอดฤดูเพาะปลูก ผลการศึกษาพบว่าผลผลิตข้าวสูงขึ้น อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (P<0.05) จากการใช้สารปรับปรุงคุณภาพดินที่ทำจากถ่านชีวภาพที่เติมกำมะถันและแอมโมเนียม ซัลเฟตในแปลง S1 ให้ผลผลิตสูงสุด 665.71 กิโลกรัม/ไร่ ทำให้ค่าการปล่อยก๊าซเรือนกระจกต่อผลผลิตข้าว (Greenhouse gas intensity: GHGI) มีค่าน้อยที่สุด 4.90 kgCO2 /kg ส่วนปริมาณสารหอม 2AP ในเมล็ดข้าว มีค่า 3.46, 3.35, 3.28 และ 3.05 ppm ในแปลง C, S2, F และ S1 ตามลำดับ ซึ่งประเด็นการเพิ่มความหอมของข้าวควรต้องมีการศึกษาร่วมกับการจัดการน้ำแบบเปียกสลับแห้งด้วย Greenhouse gas mitigation from rice cultivation with increased yield and aroma compound in rice is an important issue for sustainable agricultural development. The influence of biochar containing sulfur was evaluated on greenhouse gas emissions, yield, and 2-acetyl-1-pyrroline (2AP) aroma compound of the Khao Dawk Mali 105 cultivated in rice field located on Srikai Sub-district, Warin Chamrap, Ubon Ratchathani. The experimental design consists of 4 treatments 1) Control (C) no soil amendment/fertilizer, 2) S-biochar1 (S1) added soil amendment of biochar containing sulfur and ammonium sulfate fertilizer, 3) S-biochar2 (S2) added soil amendment of biochar containing sulfur 4) Fertilizer (F) added ammonium sulfate fertilizer as basal and urea as top-dress. Treatments S1, S2, and F were applied with soil amendment or chemical fertilizer in tillering stage (Day 59) and reproductive stage (Day 138). Greenhouse gas emissions (CH4 and N2O) were investigated throughout the cultivation season. The results showed that rice grain yield was significantly increased (P<0.05) by soil amendment of biochar containing sulfur and ammonium sulfate (S1), 665.71 kg/rai, resulting in the total greenhouse gas intensity (GHGI) was smallest, 4.90 kgCO2/kg yield. 2AP in grain were 3.46, 3.35, 3.28, and 3.05 ppm in treatments C, S2, F, and S1, respectively. The issue of increasing aroma compounds in rice will be studied with water management of alternate wetting and drying.References
Bateman, E. J. & Baggs, E. M. (2005). Contributions of nitrification and denitrification to N2O emissions from soils at different water-filled pore space. Biology and Fertility of Soils, 41(6), 379–388.
Cao, Y., Shan, Y., Wu, P., Zhang, P., Zhang, Z., Zhao, F. & Zhu, T. (2021). Mitigating the global warming potential of rice paddy fields by straw and straw-derived biochar amendments, Geoderma, 396: 115081, 9p.
Cai, F., Feng, Z. & Zhu, L. (2017). Effects of biochar on CH4 emission with straw application on paddy soil, Soil and Landscape Ecology
Changsri, R., Sudtasarn, G., Khongsuwan, P., Rakchum, P., Suriyaarunroj, D., Chuenban, T. & Wongboon, W. (2016). Factors affecting the quality of Thai Hom Mali rice, Thai Rice Research Journal, 7(1), 20-44. (in Thai)
Chidthaisong, A., Cha-un, N., Rossopa, B., Buddaboon, C., Kunuthai, C., Sriphirom, P., Towprayoon, S., Tokida, T., Padre, A. T. & Minamikawa, K. (2018). Evaluating the effects of alternate wetting and drying (AWD) on methane and nitrous oxide emissions from a paddy field in Thailand. Soil Science and Plant Nutrition, 64(1), 31-38.
Chinachanta, K., Herrmann, L., Lesueur, D., Jongkaewwattana, S., Santasup, C. & Shutsrirung, A. (2020). Influences of farming practices on soil properties and the 2-Acetyl-1-pyrroline content of Khao Dawk Mali 105 rice grains. Applied and Environmental Soil Science, 2020: 8818922, 14p.
Myhre, G., D. Shindell, F.-M. Bréon, W. Collins, J. Fuglestvedt, J. Huang, D. Koch, J.-F. Lamarque, D. Lee, B. Mendoza, T. Nakajima, A. Robock, G. Stephens, T. Takemura and H. Zhang, 2013: Anthropogenic and Natural Radiative Forcing. In: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.
Jaimun, C., Aumtong, S., Chaipimonplin, T. & Chotamonsak, C. (2019). Affecting factors on greenhouse gas emission under rice cultivation with alternate wetting and drying water management. Journal of Agri. Research & Extension, 37(2), 47-59. (in Thai)
Jongkaewwattana, S., Meechoui, S., Tulyathan, V., Wongpornchai, S., Polthanee, A. & Pholwattana, A. (2005). Influences of environmental and farming practices on qualities of Khao Dawk Mali 105 rice, In Proceeding Multiple Cropping Center Seminar. (pp. 125-133). Thailand: Chiang Mai. (in Thai)
Kim, J., Yoo, G., Kim, D., Ding, W. & Kang, H. (2017). Combined application of biochar and slow-release fertilizer reduces methane emission but enhances rice yield by different mechanisms. Applied Soil Ecology, 117- 118, 57-62.
Kludze, H.K., DeLaune, R.D. and Patrick, W.H. (1993). Aerenchyma formation and methane and oxygen exchange in rice. Soil Science Society of American Journal, 57(2), 386-391
Mungkung, R., Gheewala, S.H., Poovarodom N. and Towprayoon, S. (2011). Carbon Footprinting of Rice Products. Kasetsart Engineering Journal, 75,53-60(in Thai)
Qi, L., Pokharel, P., Chang., S. X., Zhou, P., Niu, H., He, X., Wang, Z. & Gao, M. (2020). Biochar application increased methane emission, soil carbon storage and net ecosystem carbon budget in a 2-year vegetable-rice rotation. Agriculture, Ecosystems and Environment, 292: 106831, 12p.
Sanchez-Garcia, M., Roig, A., Sanchez-Monedero, M. A. & Cayuela, M. L. (2014). Biochar increases soil N2O emissions produced by nitrification-mediated pathways. Frontiers in Environmental Science, 2(25), 1– 10. doi:10.3389/fenvs.2014.00025
Sriburi, T. & Wijitkosum, S. (2016). Biochar amendment experiments in Thailand: Practical examples, In Bruckman, V.J., Varol, E.A., Uzun, B.B. & Liu, J., Biochar A Regional Supply Chain Approach in View of Climate Chang Mitigation. (p.368-389). Cambridge: Cambridge University Press.
Sudtasarn, G., Sukviwat, W., Maneenin, P. & Maneejan, D. (2020). Quality and aroma of Khao Dawk Mali 105 rice variety grown inside and outside of Hom Mali Rice recommended planting areas. In Proceeding Rice and Temperate Cereal Crops Annual Conference 2020. (pp. 37-40). Thailand: Khon Kaen. (in Thai)
Thammasom, N., Vityakon, P., Lawongsa, P. & Saenjan, P. (2016). Biochar and rice straw have different effects on soil productivity, greenhouse gas emission and carbon sequestration in Northeast Thailand paddy soil. Agriculture and Natural Resources, 50, 192-198.
Yoo, G., Kim, Y. J., Lee, Y. O., Ding, W. (2016). Investigation of greenhouse gasemissions from the soil amended with rice straw biochar. KSCE Journal of Civil Engineering, 20(6), 2197–2207. doi:10.1007/s12205-015- 0449-2
Zheng, X., Huang, Y., Wang, Y., Wang, M., 2003. Seasonal characteristics of nitric oxide emission from a typical Chinese rice–wheat rotation during the non-waterlogged period. Global Change Biology, 9(2), 219–227.
