ถ่านชีวภาพดัดแปลงเสริมด้วยจุลินทรีย์บำรุงจากฟางข้าวสำหรับการส่งเสริมการเจริญ ของพืชและปรับปรุงดิน
คำสำคัญ:
ถ่านชีวภาพดัดแปลง , นาข้าว , ฟางข้าว , การปรับปรุงคุณภาพดิน , ส่งเสริมการ เจริญเติบโตของพืชบทคัดย่อ
จากปัญหาสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากการกำจัดซากวัสดุเหลือทิ้งจากการเกษตรด้วยการเผาและคุณภาพดิน ที่เสื่อมโทรม การประยุกต์ใช้ถ่านชีวภาพในภาคการเกษตรกลายเป็นที่นิยมมากเนื่องจากความสามารถในการเก็บกักและปลดปล่อยธาตุอาหารรวมถึงการเพิ่มผลผลิตทางการเกษตร ซึ่งการใช้งานจริงในพื้นที่กลับพบข้อจำกัดและผลลัพธ์ที่แตกต่างกันรวมถึงความสนใจที่จะพัฒนารูปแบบของถ่านให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาประสิทธิภาพของถ่านชีวภาพดัดแปลงเสริมด้วยจุลินทรีย์บำรุงจากเศษวัสดุเหลือทิ้งจากนาข้าวเพื่อใช้ปรับปรุงดินและส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช ในการศึกษาจะทดสอบประสิทธิภาพการใช้งานถ่านชีวภาพในระดับโรงเรือนสำหรับการปลูกข้าวหอมมะลิสายพันธุ์ กข 105 โดยจะทำการศึกษาหาสัดส่วนการใส่ถ่านชีวภาพ ที่เหมาะสมที่ความเข้มข้นของถ่านชีวภาพที่แตกต่างกัน 3 ระดับ คือ 1, 2 และ 3 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ซึ่งจะเก็บตัวอย่างดินก่อนและหลังการปลูกเพื่อวิเคราะห์หาคุณภาพทางกายภาพ เคมีและชีวภาพ และเก็บตัวอย่างพืชเพื่อวัดความสูงของต้น ความยาวของราก น้ำหนักสดและน้ำหนักแห้ง จำนวนใบ จำนวนต้นต่อกอ จำนวนรวงและเมล็ด และปริมาณคลอโรฟิลล์ และทดสอบการตอบสนองในระดับการแสดงออกของยีนพืชที่ได้รับถ่านชีวภาพดัดแปลง ผลการศึกษาพบว่าการเติมถ่านชีวภาพดัดแปลงที่ 1 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ช่วยส่งเสริมให้ข้าวเจริญเติบโตดีที่สุดอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (P<0.05) ในขณะที่ถ่านชีวภาพดัดแปลงสามารถปรับปรุงคุณภาพของดินให้ดีขึ้นโดยมีปริมาณอินทรียวัตถุในดิน ไนโตรเจนทั้งหมด ปริมาณฟอสฟอรัสที่เป็นประโยชน์ และโพแทสเซียมที่สกัด ได้ในดินหลังการปลูกมีค่าสูงขึ้น จากการประเมินการแสดงออกของยีนพบว่าถ่านชีวภาพดัดแปลงสามารถเหนี่ยวนำการแสดงออกของยีน ISR ที่ช่วยเสริมฤทธิ์ ในการกระตุ้น ISR และส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช
References
Adesemoye, A.O. and J.W. Kloepper. 2009. Plant-microbes interactions in enhanced fertilizer use efficiency. Applied Microbiology and Biotechnology 85(1): 1-12.
Backer, R., S. Naid and N. Van Den Berg. 2019. The nonexpressor of pathogenesis-related genes 1 (NPR1) and related family: mechanistic insights in plant disease resistance. Frontiers in Plant Science 10: 00102.
Butnan, S., J.L. Deenik, B. Toomsan, M.J. Antal, and P. Vityakon. 2015. Biochar characteristics and application rates affecting corn growth and properties of soils contrasting in texture and mineralogy. Geoderma 237-238: 105-116.
Cruz-Méndez AS, E. Ortega-Ramírez, C.A. Lucho-Constantino, O. Arce-Cervantes, G.A. Vázquez-Rodríguez, C. Coronel-Olivares and R.I. Beltrán-Hernández. 2021. Bamboo biochar and a nopal-based Biofertilizer as improvers of alkaline soils with low buffer capacity. Applied Sciences 11(14): 6502.
Ekebafe, M.O., L.O. Ekebafe and S.O. Ugbesia. 2015. Biochar composts and composites. Science Progress 98(2): 169-176.
Dong, Y., Z. Wu, X. Zhang, L. Feng, and Z. Xiong. 2019. Dynamic responses of ammonia volatilization to different rates of fresh and field-aged biochar in a rice-wheat rotation system. Field Crops Research 241: 107568.
Fu, Z.Q. and X. Dong. 2013. Systemic acquired resistance: turning local infection into global defense. Annual Review of Plant Biology 64: 839-863.
Gaskin, J.W., R.A. Speir, K. Harris, K.C. Das, R.D. Lee, L.A. Morris and D.S. Fisherr. 2010. Effect of peanut hull and pine chip biochar on soil nutrients, corn nutrient status, and yield. Agronomy Journal 102: 623-633.
Hemwong, S. and G. Cadisch. 2012. Effect of Biochar Amendment on Soil Fertility and Lowland Rice Yield in Nakhon Phanom Province. pp. 45-48. In Nakhon Phanom University Journal 8th Nation Agricultural System Conference. Nakhon Phanom: Nakorn Phanom University.
Hu, L., L. Cao and R. Zhang. 2014. Bacterial and fungal taxon changes in soil microbial community composition induced by short-term biochar amendment in redoxidized loam soil. World Journal of Microbiology Biotechnology 30: 1085-1092.
Hussain, M., F. Muhammad, N. Ahmad, A.S. Abdullah, S. Zakaria, A. Salem, J. Ammara, O.Y. Sik and S. Kadambot. 2017. Biochar for crop production: potential benefits and risks. Journal of Soils and Sediments 17: 685-716.
Liu, Y., Z. Q. Zhu, X.S. He, C. Yang, Y.Q. Du, Y.D. Huang, P. Su, S. Wang, X.X. Zheng, and Y.J. Xue. 2018. Mechanisms of rice straw biochar effects on phosphorus sorption characteristics of acid upland red soils. Chemosphere 207: 267-277.
Lopes M.J.S., M.B. Dias-Filho, E.S.C. Gurgel. 2021. Successful plant growth-promoting microbes: inoculation methods and abiotic factors. Frontiers in Sustainable Food Systems 5: 606454.
Ma, Y., D.L. Liu, G. Schwenke and B. Yang. 2019. The global warming potential of straw-return can be reduced by application of straw-decomposing microbial inoculants and biochar in rice-wheat production systems. Environmental Pollution 252: 835-845.
Manaonok, J., S. Gonkhamdee, K. Dejbhimon, W.K. Polpinit and D. Jothityangkoon. 2017. Biochar: Its effect on soil properties and growth of wet-direct seeded rice (a pot trial). Khon Kaen Agriculture Journal 45(2): 209-220. [in Thai]
Martínez-Viveros, O., M.A., Jorquera, D.E., Crowley, G. Gajardo and M.L Mora.. 2010. Mechanisms and practical considerations involved in plant growth promotion by rhizobacteria. The Journal of Soil Science and Plant Nutrition 10: 293-319.
Munda, S., A.K. Nayak, M. Shahid, D. Bhaduri, D. Chatterjee, S. Mohanty. and N. Jambhulkar. 2023. Soil quality assessment of lowland rice soil of Eastern India: implications of rice husk biochar application. Heliyon 9(7): 1-9.
Mundy, J., and N.-H. Chua. 1988. Abscisic acid and water–stress induce the expression of a novel rice gene. The EMBO Journal 7(8): 2279-2286.
Muter, O., L. Grantina-Ievina, G. Makarenkova, D. Vecstaudza, S. Strikauska, T. Selga and C. Steiner. 2017. Effect of biochar and Trichoderma application on fungal diversity and growth of Zea mays in a sandy loam soil. Environmental Experimental and Biology 15: 289-296.
Pandey, A., D.Q. Vu, T.P.L. Bui, T.L.A. Mai, L.S. Jensen and A. de Neergaard. 2014. Organic matter and water management strategies to reduce methane and nitrous oxide emissions from rice paddies in vietnam. Agriculture, Ecosystems and Environment 196: 137-146.
Pieterse, C.M., S.C. Van Wees, E. Hoffland, J.A. Van Pelt and L.C. Van Loon. 1996. Systemic resistance in Arabidopsis induced by biocontrol bacteria is independent of salicylic acid accumulation and pathogenesis-related gene expression. The Plant Cell 8(8): 1225-1237.
Prayogo, C., Jones, J.E., Baeyens and G.D. Bending. 2013. Impact of biochar on mineralisation of C and N from soil and willow litter and its relationship with microbial community biomass and structure. Biology and Fertility of Soils 50: 695-702.
Rubin, R.L., T.R. Anderson and K.A. Ballantine, 2020. Biochar simultaneously reduces nutrient leaching and greenhouse gas emissions in restored wetland soils. Wetlands 40: 1981-1991
Streubel, J.D., H.P. Collins, M. Garcia-Perez, J. Tarara, D. Granatstein and C.E. Kruger. 2011. Influence of contrasting biochar types on five soils at increasing rates of application. Soil Science Society of America Journal 75: 1402-1413.
Strickland, J.D.H. and T.R. Parsons. 1972. A Practical Hand Book of Seawater Strick land Analysis. 2 nd Edition. Ottawa: Fisheries Research Board of Canada Bulletin. 310 p.
Thomas, N.C., B. Schwessinger, F. Liu, H. Chen, T. Wei, Y.P. Nguyen. and P.C Ronald. 2016. XA21-specific induction of stress-related genes following Xanthomonas infection of detached rice leaves. PeerJ 4: e2446.
Thussagunpanit, J., K. jutamanee, W. Chai-arree, and L. Kaveeta. 2012. Increasing photosynthetic efficiency and pollen germination with 24-epibrassinolide in rice (Oryza sativa L.) under heat stress. The Journal of Botany 4(Special Issue): 135-143.
Walkley, A. and I.A. Black. 1934. An examination of the Degtjareft method for determining soil organic matter and a proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Sci. 37: 29-38.
Wang, J. and S. Wang. 2019. Preparation, modification and environmental application of biochar: a review. Journal of Cleaner Production 227: 1002-1022.
Westfall, C.S., J. Herrmann, Q. Chen, S. Wang and J.M. Jez. 2010. Modulating plant hormones by enzyme action: the GH3 family of acyl acid amido synthetases. Plant Signaling and Behavior 5(12): 1607-1612.
Wu, J., S.G. Kim, K.Y. Kang, J.G. Kim, S.R. Park, R. Gupta and S.T. Kim. 2016. Overexpression of a pathogenesis-related protein 10 enhances biotic and abiotic stress tolerance in rice. The Plant Pathology Journal 32(6): 552.
Xiaoyu, L., J. Zhou, Z. Chi, J. Zheng, L. Li, X. Zhang, J. Zheng, K. Cheng, R. Bian, G. Pan. 2019. Biochar provided limited benefits for rice yield and greenhouse gas mitigation six years following an amendment in a fertile rice paddy. CATENA 179: 20-28.
Zhang, H., R. Voroney and G. Price. 2015. Effects of temperature and processing conditions on biochar chemical properties and their influence on soil C and N transformations. Soil Biology and Biochemistry 83: 19-28.
Downloads
เผยแพร่แล้ว
How to Cite
ฉบับ
บท
License
Copyright (c) 2024 วารสารวิจัยและส่งเสริมวิชาการเกษตร
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
บทความนี้ได้รับการเผยแพร่ภายใต้สัญญาอนุญาต Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0) ซึ่งอนุญาตให้ผู้อื่นสามารถแชร์บทความได้โดยให้เครดิตผู้เขียนและห้ามนำไปใช้เพื่อการค้าหรือดัดแปลง หากต้องการใช้งานซ้ำในลักษณะอื่น ๆ หรือการเผยแพร่ซ้ำ จำเป็นต้องได้รับอนุญาตจากวารสาร