ผลของถ่านชีวภาพต่อการเปลี่ยนแปลงสมบัติทางเคมีดินบางประการ ในดินร่วนปนทราย

Main Article Content

ศรัณย์ จันทร์วงศ์
จักรพงษ์ ไชยวงศ์
สาวิกา กอนแสง
จีราภรณ์ อินทสาร

บทคัดย่อ

     ถ่านชีวภาพ คือวัสดุเหลือใช้จากการเกษตรที่ผ่านกระบวนการสลายตัวด้วยความร้อนในสภาวะไร้ก๊าซออกซิเจน (pyrolysis) โดยงานวิจัยครั้งนี้ได้นำไบโอชาร์จากซังข้าวโพดและแกลบมาทำ การศึกษาผลของถ่านชีวภาพต่อการเปลี่ยนแปลงสมบัติทางเคมีของดินบางประการด้วยการบ่มในดินร่วนปนทรายในระบบปิด ที่ระยะเวลา 0 60 และ120 วัน วางแผนการทดลองแบบ Split Plot in Completely Randomized Design จำนวน 4 ซ้ำ ปัจจัยหลัก ประกอบด้วย 1) ถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพด 2) ถ่านชีวภาพจากแกลบ ปัจจัยรองคืออัตราของถ่านชีวภาพ 1) 0% w/w 2) 2.5% w/w และ 3) 5.0% w/w พบว่าการเติมถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพด อัตรา 5.0% w/w ทำให้ค่าความเป็น กรด-ด่าง (pH) และค่าสภาพนำไฟฟ้าในดิน (EC) มีค่าสูงสุดทุกระยะเวลาของการบ่มดิน การเติมถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพด และแกลบอัตรา 5.0% w/w ทำให้มีปริมาณอินทรียวัตถุในดินสูงสุดทุกระยะการบ่มดิน การใส่ถ่านชีวภาพจากแกลบอัตรา 5.0% w/w ทำให้มีค่าความจุแลกเปลี่ยนแคตไอออนในดินสูงสุดที่ระยะการบ่ม 120 วัน การเติมถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพด และแกลบอัตรา 5.0% w/w ส่งผลให้มีปริมาณฟอสฟอรัสที่เป็นประโยชน์ และโพแทสเซียมที่แลกเปลี่ยนได้ในดินเพิ่มขึ้นในทุกระยะการบ่มดิน ถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพด และแกลบทั้งสองอัตรา 2.5 และ 5.0% w/w ทำให้ปริมาณแคลเซียมแมกนีเซียม และกำมะถันที่แลกเปลี่ยนได้ในดินเพิ่มขึ้นตามระยะเวลาการบ่มดิน การใช้ถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพด และแกลบอัตรา 2.5% w/w ส่งผลให้ปริมาณเหล็ก และแมงกานีสที่สกัดได้ในดินมีค่าลดลง การเติมถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพดและแกลบทั้งสองอัตราทำให้ปริมาณสังกะสีที่สกัดได้ในดินเพิ่มขึ้นทุกระยะการบ่มดิน แต่ไม่ส่งผลต่อปริมาณทองแดงที่สกัดได้ในดิน

Article Details

บท
บทความวิจัย

References

ประชา ตรีอินทอง นรุณ วารมิตร สราวุธ รุ่งเมฆารัตน์ จุฑามาศ ร่มแก้ว และปิยะ กิตติภาดากุล. 2556. องค์ประกอบทางเคมี และผลิตชีวมวลของตอซังข้าวโพดที่ได้รับอิทธิพลจากระยะการเก็บเกี่ยวและความหนาแน่นต้น. การประชุมวิชาการแห่งชาติ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกำแพงแสน ครั้งที่ 10, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ 6-7 ธันวาคม. มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์, จังหวัดนครปฐม. น. 165-178.

ประภัสสร รัตนไพบูรณ์ นิกราน หอมดวง ณัฐวุฒิ ดุษฎีภคมน ปิตานา และชูรัตน์ ธารารักษ์. 2563. การวิเคราะห์คุณสมบัติของถ่านชีวภาพจากแกลบและซังข้าวโพดเพื่อปรับปรุงดิน. วารสารวิชาการพลังงานทดแทนสู่ชุมชน 3(3): 74-79.

มนตรี ปัญญาทอง และวัชระ แลน้อย. 2559. การใช้ซังข้าวโพดหมักทดแทนอาหารผสมสำเร็จรูปในไก่ลูกผสมพื้นเมือง. วารสารเกษตร. 32(1): 111-117.

รัตถชล อ่างมณี กัญจน์นรี ช่วงฉ่ำ และอรรณพ หอมจันทร์. 2560. สมบัติของไบโอชาร์ที่ผลิตจากเศษข้าวโพดและศักยภาพในการใช้วัสดุปรับปรุดิน. วารสารวิจัยและพัฒนา วไลอลงกรณ์ในพระบรมราชูปถัมภ์ 12(1): 53-63.

สายจิต ดาวสุโข และโสรญา รอดประเสริฐ. 2558. การพัฒนาคุณภาพดินโดยใช้ถ่านชีวภาพที่ผลิตจากวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตร. วารสารวิทยาศาสตร์ประยุกต์ 4(4): 95-102.

สุทธวรรณ วชิรธนุศร อรประภา เทพศิลปะวิสุทธิ์ พักตร์เพ็ญ ภูมิพันธ์ และสมชาต ชคตะการ. 2563. ผลของปุ๋ยมูลไก่และถ่านชีวภาพต่อสมบัติทางเคมีของดินและการเจริญเติบโตของผักกาดหอมพันธุ์กรีนโอ๊คที่ปลูกในสภาพดินกรด. วารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 28(2): 343-355.

เสาวคนธ์ เหมวงษ์. 2557. ผลของถ่านชีวภาพจากไม้ไผ่และแกลบต่อผลผลิตและประสิทธิภาพการดูดใช้ไนโตรเจนของขา้ วพันธุ์ชัยนาท 1. วารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี 16(1):69-75.

เสาวนีย์ วิจิตรกุสม และทวีวงศ์ ศรีบุรี. 2564. ถ่านชีวภาพและการประยุกต์ใช้เพื่อเกษตรกรรมอย่างยั่งยืน. จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, กรุงเทพฯ.

Abujabhah, I.S., R. Doyle, S.A. Bound and J.P. Bowman. 2016. The effect of biochar loading rates on soil fertility, soil biomass, potential nitrification, and soil community metabolic profiles in three different soils. Journal of soils and sediments 16(9): 2211-2222.

Addisu, A.S. and E.G. Seyoum. 2021. Effect of incubation study of coffee husk on the amendment of chemical properties on acid soil. International Journal of Research Studies in Agricultural Sciences 7(7): 35-41. Available: DOI:http://dx.doi.org/10.20431/2454-6224.0707004.

Amonette, J and S. Joseph. 2009. Characteristics of biochar: micro-chemical properties. pp. 35-45. In: J. Lehmann and S. Joseph (eds). Biochar for Environmental Management: Science and Technology. Earthscan, United Kingdom.

Batista, E.M.C.C., J. Shultz, T.T.S. Matos, M.R. Fornari, T.M. Ferreira, B. Szpoganicz, R.A. Freitas and A.S. Mangrich. 2018. Effect of surface and porosity of biochar on water holding capacity aiming indirectly atpreservation of the Amazon biome. Scientific Reports 8(1): 10677.

Beretta, A.N., A.V. Silbermann, L. Paladino, D. Torres, D. Bassahun, R. Musselli and A. Garcia- Lamohte. 2014. Soil texture analyses using a hydrometer: modification of the Bouyoucos method. Ciencia e investigación agraria: revista latinoamericana de ciencias de la agricultura 41(2): 263-271.

Brewer, C.E., R. Unger, K. Schmidt-Rohr and R.C. Brown. 2011. Criteria to select biochars for field studies based on biochar chemical properties. Bioenergy Research 4: 312-323.

Camps-Arbestain, M., Q. Shen, T. Wang, L.V. Zwieten and J. Novak. 2017. Available nutrients in biochar. pp. 109-125. In: B. Singh, M. Camps-Arbestain and J. Lehmann (eds.). Biochar: a guide to analytical methods. Csiro publishing, Australia.

Cheng, C.H., J. Lehmann and M.H. Engelhard. 2008. Natural oxidation of black carbon in soils: Changes in molecular form and surface charge along a climosequence. Geochimica et Cosmochimica Acta 72(6): 1598-1610.

Chintala, R., J. Mollinedo, T.E. Schumacher, D.D. Malo and J.L. Julson. 2014. Effect of biochar on chemical properties of acidic soil. Arch. Agron Soil Sci. 60(3): 393-404. Available: https://doi.org/10.1016/j.gca.2008.01.010.

Deenik, J.L., A. Diarra, G. Uehara, S. Campbell, Y. Sumiyoshi and M.J. Antal Jr. 2011. Charcoal ash and volatile matter effects on soil properties and plant growth in an acid Ultisol. Soil Science 176(3): 336-345. Available: DOI:10.1097/SS.0b013e31821fbfea.

Downie, A., A. Croky and P. Munroe. 2009. Physical properties of biochar. pp 13-34. In: J. Lehmann and S. Joseph (eds). Biochar for Environmental Management: Science and Technology. Earthscan, United Kingdom.

Dume, B., D. Ayele, A. Regassa and G. Barecha. 2016. Interactive effects of biochar in soil related to feedstock and pyrolysis temperature. American–Eurasian Journal of Agricultural and Environmental Sciences 16(3): 442-448. Available: DOI:10.5829/idosi.aejaes.2016.16.3.12880.

Dume, B., D. Ayele, A. Regassa and G. Berecha. 2017. Improving available phosphorus in acidic soil using biochar. Journal of Soil Science and Environmental Management 8(4): 87-94. Available: https://doi.org/10.5897/JSSEM2015.0540.

Feng, H., J. Guo, S. Malghani, M. Han, P. Cao, J. Sun, X. Xu, X. Xu and W. Wang. 2021. Effect of soil moisture and temperature on microbial regulation of methane fluxes in a poplar plantation. Forests 12(4): 407. Available: https://doi.org/10.3390/f12040407.

Food and Agriculture Organization of the United Nations. 2008. FAO Fertilizer and Plant Nutrition Bulletin. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome.

Graber, E.R., B. Singh, K. Hanley and J. Lehmann. 2017. Determination of cation exchange capacity in biochar. pp. 74-84. In: B. Singh, M. Camps-Arbestain and J. Lehmann (eds.). Biochar: a guide to analytical methods. Csiro publishing, Australia.

Hailegnaw, N.S., F. Mercl, K. Pračke, L. Praus, J. Száková and P. Tlustoš. 2020. The Role of Biochar and Soil Properties in Determining the Available Content of Al, Cu, Zn, Mn, and Cd in Soil. Agronomy 10(6): 885. Available: https://doi.org/10.3390/agronomy10060885.

Hass, A., J.M. Gonzalez, I.M. Lima, H.W. Godwin, J.J. Halvorson and D.G. Boyer. 2012. Chicken manure biochar as liming and nutrient source for acid appalachian soil. Journal of Environmental Quality 41(4): 1096-1106. Available: https://doi.org/10.2134/jeq2011.0124.

Inal, A., A. Gunes, O. Sahin, M.B. Taskin and E.C. Kaya. 2015. Impacts of biochar and processed poultry manure, applied to a calcareous soil, on the growth of bean and maize. Soil use and Management 31(1): 106-113. Available: https://doi.org/10.1111/sum.12162.

Jabin, P.P.N. and B. Rani. 2020. Effect of biochar and farmyard manure on soil chemical properties at different periods of incubation. Journal of Soils and Crops 30(2): 213-220.

Liang, B., J. Lehmann, D. Solomon, J. Kinyangi, J. Grossman, B.O. Nell, J.O. Skjemstad, J. Thies, F.J. Luizao, J. Petersen and E.G. Neves. 2006. Black Carbon Increases Cation Exchange Capacity in soils. Soil science society of America journal 70(5): 1719-1730. Available: https://doi.org/10.2136/sssaj2005.0383.

Liu, Y., M. Yang, Y. Wu, H. Wang, Y. Chen and W. Yu. 2011. Reducing CH4 and CO2 emissions from waterlogged paddy soil with biochar. Journal of Soils and Sediments 11: 930-939.

Mohan, D., K. Abhishek, A. Sarswat, M. Patel, P. Singh and C.U. Pittman Jr. 2018. Biochar production and applications in soil fertility and carbon sequestration–a sustainable solution to crop-residue burning in India. RSC advances 8(1): 508-520. Available: DOI:10.1039/C7RA10353K.

Ngalani, G.P., F.D. Kagho, N.N.C. Peguy, P. Prudent, J.A. Ondo and E. Ngameni. 2022. Effects of coffee husk and cocoa pods biochar on the chemical properties of an acid soil from West Cameroon. Archives of Agronomy and Soil Science 69(5): 744-758. Available: https://doi.org/10.1080/03650340.2022.2033733.

Shah, T., S. Khan and Z. Shah. 2017. Soil respiration, pH and EC as influenced by biochar. Soil and Environment 36(1): 77-83. Available: DOI: 10.25252/SE/17/51184.

Singh, B., M.M. Dolk, Q. Shen and M. Camps- Arbestain. 2017. Biochar pH, electrical conductivity and liming potential. pp. 23-38. In: B. Singh, M. Camps-Arbestain and J. Lehmann (eds.). Biochar: a guide to analytical methods. Csiro publishing, Australia.

Tabatabai, M.A. 1983. Sulfur. pp. 501-538. In: A.L. Page (eds.). Methods of soil analysis part 2. America Society of Agronomy Monograph. No. 9. Madison, Wisconsin. USA.

Tsai, C.C and Y.F. Chang. 2019. Carbon dynamics and fertility in biochar-amended soils with excessive compost application. Agronomy 9(9): 511. Available: https://doi.org/10.3390/agronomy9090511.

Vidana-Gamage, D.N., R.B. Mapa, R.S. Dharmakeerthi and A. Biswas. 2016. Effect of rice-husk biochar on selected soil properties in tropical Alfisols. Soil Research 54(3): 302-310.

Available: https://doi.org/10.1071/SR15102.

Walkley, A and I.A. Black. 1947. Chromic acid titration method for determination of soil organic matter. Soil Science Society of America Journal 63: 257.

Wang, T., M. Camps-Arbestain, M. Hedley and P. Bishop. 2012. Predicting phosphorus bioavailability from high-ash biochars. Plant and soil 357: 173-187.

Wayne, E.S. 1980. Handbook on reference method for soil testing. 2nd Edition. University of Georgia, Athens, USA.

Wünscher, R. 2013. A comparison of different phosphorus extraction methods with the phosphorus uptake of wheat. Universität für Bodenkultur Wien, Vienna.

Yanai, Y., K. Toyota and M. Okazaki. 2007. Effects of charcoal addition on N2O emissions from soil resulting from rewetting air-dried soil in short-term laboratory experiments. Soil science and plant nutrition 53(2): 181-188. Available: https://doi.org/10.1111/j.1747-0765.2007.00123.x.

Yusiharni, E and R. Gilkes. 2012. Minerals in the ash of Australian native plants. Geoderma 189: 369-380. Available: https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2012.06.035.

Zhang, F., C. Huang, M. Yang, J. Zhang and W. Shi. 2019. Rainfall simulation experiments indicate that biochar addition enhances erosion of loess-derived soils. Land degradation & development 30(18): 2272-2286. Available: https://doi.org/10.1002/ldr.3399.