การผลิตถ่านชีวภาพมูลสัตว์โดยเตาเผาพื้นบ้านสองแบบเพื่อเป็นแนวทางเก็บกักคาร์บอน และเพิ่มธาตุอาหารพืชในดิน

Main Article Content

ภาณุเดชา กมลมานิทย์
สินธนา แก้วฝ่ายนอก
พฤกษา หล้าวงษา

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาสมบัติทางเคมีและชีววิทยาของถ่านชีวภาพจากมูลแพะและโคที่ผลิตจากการเผาด้วยเตา 2 แบบ เพื่อเป็นแนวทางใช้ประโยชน์จากถ่านในการเก็บกักคาร์บอนในดินและ เพิ่มธาตุอาหารหลักพืช (N P และ K) การทดลองประกอบด้วย 6 กรรมวิธีทดลอง ดังนี้ 1) มูลแพะสด 2) ถ่านชีวภาพมูลแพะ (เตาหลุมกลบ) 3) ถ่านชีวภาพมูลแพะ (เตาดินเหนียวก่อ) 4) มูลวัวสด 5) ถ่านชีวภาพมูลวัว (เตาหลุมกลบ) และ 6) ถ่านชีวภาพมูลวัว (เตาดินเหนียวก่อ) ผลการศึกษาพบว่าถ่านชีวภาพมูลสัตว์ที่ผลิตจากเตาทั้งสองแบบส่งผลให้ค่า pH เพิ่มสูงกว่ามูลสัตว์ที่ไม่ผ่านการเผา (P<0.05) เตาหลุมกลบส่งเสริมการเพิ่ม total N, และ total K ขณะที่เตาดินเหนียวก่อสามารถเพิ่ม total P ได้สูงสุดในมูลสัตว์ทั้งสองชนิด กรรมวิธี GM biochar (PK) ส่งผลให้ปริมาณ N และ K เพิ่มขึ้นมีค่าเท่ากับ 2.14 และ 7.25% เทียบกับมูลแพะสด (P<0.05) ขณะที่กรรมวิธี CM biochar (PK) ส่งผลให้ปริมาณ N และ K เพิ่มขึ้นสูงสุดเท่ากับ 2.55 และ 6.23% เทียบกับมูลวัวสด (P<0.05) กรรมวิธี GM biochar (MK) ส่งผลให้คาร์บอนที่ออกซิไดส์ได้ง่ายลดลงต่ำสุด (64.159 g/kg) คาร์บอนที่เสถียร (fixed C) เพิ่มขึ้นเท่ากับ 1.03% (P<0.05) การศึกษานี้พบว่าดัชนีการงอกของเมล็ด (germination index, GI) สูงสุดในกรรมวิธี GM biochar (PK) มีค่าเท่ากับ 146.94 ขณะที่กรรมวิธี CM biochar (PK) มีค่าเท่ากับ 19.05 (P<0.05) ขณะที่คาร์บอนที่ออกซิไดส์ได้ง่ายแสดงความสัมพันธ์ในทางบวกกับดัชนีการงอกเมล็ด (0.5413, P<0.05) และเปอร์เซ็นต์การงอกเมล็ด (0.6672, P<0.05) การศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าเตาดินเหนียวก่อลดปริมาณคาร์บอนที่ออกซิไดส์ได้ง่ายและสารระเหยได้มากที่สุดในถ่านชีวภาพมูลสัตว์ทั้งสองชนิด จึงเหมาะสมนำมาใช้เพื่อการเก็บกักคาร์บอนในดิน ขณะที่เตาหลุมกลบช่วยเพิ่ม total N และ total K ได้มากที่สุด จึงเหมาะสมในการใส่ลงดินเพื่อการเพิ่มธาตุอาหารพืช

Article Details

บท
บทความวิจัย (research article)

References

กรมปศุสัตว์. 2561. ข้อมูลเกษตรกรผู้เลี้ยงแพะ รายเขตปศุสัตว์และรายภาค ปี 2561. แหล่งข้อมูล: http://ict.dld.go.th. ค้นเมื่อ 30 มิถุนายน 2562.

กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและการอนุรักษ์พลังงาน. 2562. สถานการณ์พลังงานของประเทศไทย มกราคม-พฤษภาคม 2562. แหล่งข้อมูล: http://www.dede.go.th/download/stat62/frontpage_jan_may_62.pdf

โคราช สตาร์ทอัพ. 2561. ชาวนาโคราชหันมาเผาถ่านแบบเผาผีสูตรโบราณขายสร้างรายได้นับหมื่นบาทต่อเดือน. แหล่งข้อมูล: http://www.koratstartup.com/89005-2/. ค้นเมื่อ 19 ตุลาคม 2562.

สินธนา แก้วฝ่ายนอก และ ภาณุเดชา กมลมานิทย์. 2562. การผลิตถ่านชีวภาพจากมูลแพะด้วยเตาแบบดั้งเดิมเพื่อการเก็บกักคาร์บอนและเพิ่มธาตุอาหารพืช. ใน: ประชุมวิชาการเกษตรนเรศวร ครั้งที่ 16 นวัตกรรมสร้างชาติเกษตรศาสตร์ยั่งยืน 2-3 กรกฎาคม 2562. คณะเกษตรศาสตร์ ทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยนเรศวร, พิษณุโลก.

อนุรักษ์ อรัญญนาค, พัชรินทร์ ตัญญะ, พรศิริ เลี้ยงสกุล และ พีระศักดิ์ ศรีนิเวศน์. 2561. การประเมินผลผลิตและชีวมวลในสบู่ดำลูกผสมภายในชนิดและลูกผสมข้ามชนิด. แก่นเกษตร. 46: 1191-1202.

ไอเอ็นเอ็น นิวส์. 2561. ชาวนาโคราชหันมาเผาถ่านแบบโบราณรายได้นับหมื่น. แหล่งข้อมูล: https://www.innnews.co.th /regional-news/news_36119/. ค้นเมื่อ 19 ตุลาคม 2562.

Amer, F. A., A. A. Mahmoud, and V. Sabet. 1985. Zeta-potential and surface-area of calcium carbonate as related to phosphate sorption. Soil Sci. Soc. Am. J. 49: 1137-1142.

American Standard of Testing Material. 2007. Standard test method for chemical analysis of wood charcoal. ASTM D 1762-84. ASTM, West Conshohocken, PA.

Antal, M. J. and M. Gronli. 2003. The art, science, and technology of charcoal production. Ind. Eng. Chem. Res. 42: 1619-1640.

Buckman, H.O. and N.C. Brady. 1972. The Nature and Properties of Soils. The Macmillan Company. New York.

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.

Butnan, S. and P. Vityakon. 2017. Kiln and wood types affecting charcoal quality: Charcoal use as soil amendments in Northeast Thailand. Khon Kaen Agric. J. 45: 1315-1321.

Buss, W. and O. Mašek. 2014. Mobile organic compounds in biochar - A potential source of contamination - phytotoxic effects on cress seed (Lepidium sativum) germination. J. Environ. Manag. 137: 111–119.

Cao, X. D., and W. Harris. 2010. Properties of dairy-manure-derived biochar pertinent to its potential use in remediation. Biores. Technol. 101: 5222–5228.

Curtin, D. and J. K. Syers. 1990. Mechanism of sulphate adsorption by two tropical soils. J. Soil Sci. 41: 295-304.

De Luca, T. H., M. D. MacKenzie, and M. J. Gundale. 2009. Biochar effects on soil nutrient transformations. In: J. Lehmann, and S. Joseph (eds.), Biochar for environmental management: Science and technology. Earthscan, London.

Deenik, J. L., G. Uehara, Y. Sumiyoshi, A. Sidibe, A. McClellan, and M. Antal. 2008. Charcoal volatile matter content and its effects on plant growth and biological properties of an infertile tropical soil. In: Agronomy abstracts. ASA, Madison, WI.

Deenik, J. L., A. T. McClellan, and G. Uehara. 2009. Biochar volatile matter content effects on plant growth and nitrogen transformation in a tropical soil. Western Nutrient Management Conference. Salt Lake City, Utah, U.S.A.

Fraser, B. 2010. High-tech charcoal fights climate change. Environ. Sci. Technol.44: 548-549.

Henner, P., M. Schiavon, V. Druelle, and E. Lichtfouse. 1999. Phytotoxicity of ancient gas work soils. Effect of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) on plant germination. Org. Geochem. 30: 963-969.

International Programme on Chemical Safety (IPCS). 1998. Environmental health criteria. Available: http:// www.inchem.org/documents/ehc/ehc/ehc202.htm#SectionNumber:1.3. Accessed Aug. 13, 2019.

Ishimaru, K., T. Hata, P. Bronsveld, and Y. Imamaru. 2007. Microsturctural study of carbonized wood after cell wall sectioning. J. Mater. Sci. 42: 2662-2668.

Joseph, S., C. Peacocke, J. Lehmann, and P. Munroe. 2009. Developing a biochar classification and test Methods, pp. 107-126. In: J. Lehmann and S. Joseph (eds), Biochar for environmental management: science and technology. Earthscan. London.

Joseph, S. D., M. Camps-Arbestain, Y. Lin, P. Munroe, C. H. Chia, J. Hook, L. van Zwieten, S. Kimber, A. Cowie, B. P. Singh, J. Lehmann, N. Foidl, R. J. Smernik, and J. E. Amonette. 2010. An investigation into the reactions of biochar in soil. Aust. J. Soil Res. 48: 501–515. doi:10.1071/SR10009.

Kaewpradit, W., and B. Toomsan. 2019. Impact of Eucalyptus biochar application to upland rice-sugarcane cropping systems on enzyme activities and nitrous oxide emissions of soil at sugarcane harvest under incubation experiment. J. Plant Nutr. 42: 362-373.

Khater, E. G. 2015. Some physical and chemical properties of compost. Int. J. Waste Resources. 5: 172. doi:10.4172/2252-5211.1000172

Konaka, T., S. Yabuta, C. Mazereku, Y. Kawamitsu, H. Tsujimoto, M. Ueno, and K. Akashi. 2019. Use of carbonized fallen leaves of Jatropha Curcas L. as a soil conditioner for acidic and undernourished soil. Agronomy. 9: 236. doi:10.3390/agronomy9050236

Ngatia, L. W., Y. P. Hsieh, D. Nemours, R. Fu, and R. W. Taylor. 2017. Potential phosphorus eutrophication mitigation strategy: Biochar carbon composition, thermal stability and pH influence phosphorus sorption. Chemosphere. 180: 201-211.

Oktiawan, W., B. Zaman, and Purwono. 2018. Use of a germination bioassay to test compost maturity in Tekelan Village. E3S Web of Conferences 31, 05012. Doi.org/10.1051/e3sconf/20183105012.

Olsen, S. R., and L. E. Sommers. 1982. Phosphorus, pp. 403–430. In: A. L., Page et al. (eds.), Methods of soil analyses. Part 2. Chemical and microbiological properties. ASA and SSSA, Madison, WI.

Palm, C. A., C. N. Gachengo, R. J. Delve, G. Cadisch, and K. E. Giller. 2001. Organic inputs for soil fertility management in tropical agroecosystems: application of an organic resource database. Agric. Ecosyst. Environ. 83: 27-42.

Paradelo, R., R. Devesa-Rey, J. Cancelo-González, R. Basanta, M. T. Pena, F. DíazFierros, and M. T. Barral. 2012. Effect of a compost mulch on seed germination and plant growth in a burnt forest soil from NW Spain. J. Soil Sci. Plant Nutr. 12: 73-86.

Puttaso, A., P. Vityakon, P. Saenjan, V. Trelo-ges, and G. Cadisch. 2011. Relationship between residue quality, decomposition patterns, and soil organic matter accumulation in a tropical sandy soil after 13 years. Nutr. Cycl. Agroecosys. 89: 159-174.

Rajkovich, S., A. Enders, K. Hanley, C. Hyland, A. R. Zimmerman, and J. Lehmann. 2012. Corn growth and nitrogen nutrition after additions of biochars with varying properties to a temperate soil. Biol. Fertil. Soils. 48: 271–284.

Rogovska, N., D. Laird, R. M. Cruse, S. Trabue, and E. Heaton. 2012. Germination Tests for Assessing Biochar Quality. J. Environ. Qual. 41: 1–9.

Ronsse, F., S. van Hecke, D. Dickinson, and W. Prins. 2013. Production and characterization of slow pyrolysis biochar: influence of feedstock type and pyrolysis conditions. Bioenergy. 5: 104-115.

Sohi, S. P., S. E. Loez-Capel, E. Krull, and R. Bol. 2009. Biochar’s roles in soil and climate change: A review of research needs. CSIRO Land Water Sci. Rep. 5: 17-31.

Sowunmi, A., J. R. Bastidas-Oyanedel, and J. E. Schmidt. 2015. Carbon Emissions from Livestock Manure in Arid Regions-Technical Study on the United Arab Emirates. Environ. Nat. Resour. Res. DOI: 10.5539/enrr.v5n3p1

Spokas, K. A. 2010. Evaluation of sorbed organics on biochars and potential impacts. In: Agron. Abstracts. ASA, CSSA, and SSSA, Madison, WI.

Walkley, A. 1947. A critical examination of a rapid method for determining organic carbon in soils - effect of variations in digestion conditions and of inorganic soil constituents. Soil. Sci. 63: 251-264.

Yuan, J. H., R. K. Xu, and H. Zhang. 2011. The forms of alkalis in the biochar produced from crop residues at different temperatures. Biores. Technol. 102: 3488-3497.

Yuan, L., X. Cao, L. Zhao, X. Xu, and W. Harris. 2014. Phosphorus release from dairy manure, the manure-derived biochar, and their amended soil: effects of phosphorus nature and soil property. J. Environ. Qual. 43: 1504-1509.

Zhang ,T., L. Liu, Z. Song, G. Ren, Y. Feng, X. Han, and G. Yang. 2013. Biogas production by co-digestion of goat manure with three crop residues. PLoS ONE 8: e66845.https://doi.org/10.1371/journal.pone. 0066845

Zhang, H., R. P. Voroney, and G. W. Price. 2015. Effects of temperature and processing conditions on biochar chemical properties and their influence on soil C and N transformations. Soil Biol Biochem. Doi: 10.1016/j.soilbio.2015.01.006.

Zhang, X., B. Gao, Y. Zheng, X. Hu, A. E. Creamer, M. D. Annable, and Y. Li. 2017. Biochar for volatile organic compound (VOC) removal: Sorption performance and governing mechanisms. Biores. Technol. 245: 606-614.