Environmental Science and Technology 999213 CASE STUDY ...biochem.flas.kps.ku.ac.th/01999213/01999213_262_chainarong_1.pdf · Energy supply , 25 .9 Industry , 19 .4 Forestry , 17

Environmental Science and Technology

999213

กรณศกษา

เกษตรยงยนเพอลดการเปลยนแปลงของสภาวะแวดลอมโลก

Chainarong RATTANAKREETAKUL

Department of Plant Pathology

Faculty of Agriculture

Kasetsart University

Kamphaeng Saen

Nakhon [email protected]

Energy supply,

25.9

Industry, 19.4

Forestry, 17.4

Agriculture, 13.5

Transportation,

13.1

Building, 7.9

Waste, waste

water, 2.8อตสาหกรรมทปลดปลอยกาซเรอนกระจก

ภาคเกษตรทปลดปลอยกาซเรอนกระจก

ปญหาทเกดจากภาคเกษตรตอการปลดปลอยแกส

• การปลดปลอยไนตรสออกไซดทเกดจากการจดการดน

• แกสมเทนทเกดจากการหมก ยอย ในสตว

• แกสมเทนทเกดจากการจดการของเสยภาคเกษตร

• แกสคารบอนไดออกไซดทเกดจากเครองจกรการเกษตร

• แกสมเทนทเกดจากการปลกขาวนาด า

การปฏวตเขยว•เรมในป 1950 จนถงชวงป 1960•การพฒนาการผลตทางการเกษตร เพอผลผลตเพยงพอตอความตองการของมนษย

•การเพาะปลกแผนใหมทมการใชพนธ เครองมอ ปย และสารเคม•มการแนะน าใหเกษตรกรในประเทศลาตนอเมรกาและเอเชย ใชประโยชนจากพนธขาวสาลและขาวทผานการปรบปรงพนธ

ความส าเรจจากการไดพนธตางๆไดถกจดใหเปนสวนหนงของการปฏวตเขยว

มลเหตเรมตน

Norman Borlaug

• ท ำงำนรวมกบมลนธรอคกเฟลเลอรทประเทศเมกซโกในป 1944

• CIMMYT เปนองคกรทเกยวของกบ

พนธขำวโพดขำวสำล

• คดเลอกพนธขาวสาลทใหผลผลตสง และตานทานตอโรคราสนม

(รางวลโนเบลสาขาสนตภาพในป 1970)

ปจจยการผลตป ยวทยำศำสตรสำมำรถเพม

ผลผลต

ได 20-100%ประสทธภำพดในสภำพ มน ำหรอระบบชลประทำนและกำรใชทถกชวงเวลำของกำร

เจรญของพช

เครองจกรกลการเกษตร

- สนบสนนกำรผลตอยำงรวดเรว

- ขยำยกำรผลตไดกวำงขวำง

การใชแรงงานสตวลดกำรใชแรงงำนสตว

ผลกระทบเชงบวกของการปฏวตเขยว

• ขำวสำลจำกสหรำชอำณำจกรใหผลผลตมำกกวำเดมถง 3เทำในชวง 50 ป หรอเทยบไดกบ 15 เทำของกำรผลตเมอ 500 ปทผำนมำ

• ธญพชเพมปรมาณมากขนเทาตวนบตงแตป 1960s

• 1970’s: กำรมสวนรวมของเกษตรกรในโลกทสำม• 1990’s: 40% ของเกษตรกรในโลกทสำม ไดเขำมำมสวน

รวม– 75% ผผลตขำวในเอเซย– 80% ผผลตขำวสำลในโลกทสำม– 70% ผผลตขำวโพดทวโลก

ตวอยาง: ในประเทศอนเดย

• คนทมฐำนะเปนผถอครองทดน• สำรเคมทำงกำรเกษตรเปนอนตรำยตอ

สขภำพและสงแวดลอม• ปจจยกำรผลตมรำคำแพง: ผลประโยชนจะ

เปนของบรษทผจดจ ำหนำยหรอเจำของผลตภณฑ

• คนทงถนฐำนจำกชนบทมำสเมอง• ระบบเครองยนตลดควำมตองกำรดำน

แรงงำน• สภำพแวดลอมทไมยงยน เนองจำกดนเสอม

โทรม กำรตกคำงของสำรเคมและโลหะหนก

•คนยากจน ไมมเงนซออาหารกน(Poor cannot afford to BUY the food) •1/3 ของประชำกรมควำมยำกจนและเดกเลกๆจ ำนวนมำกเสยชวตทกวน•คนยำกจน ไมสำมำรถเขำถงกำรกยมไดท ำใหกำรลงทนดำนปจจยกำรผลต เมลดพนธ ป ย ชลประทำน ไมเกดขน•คนทมฐำนะจงเปนผลงทน ท ำใหมฐำนะทดขน โดยกำรกดขผยำกจน

อนเดยสามารถผลตพชไดอยางพอเพยง ภายหลงการปฏวตเขยว ……………แต

1968: ขาวพนธ IR8 ใหผลผลตเพมขน ภายใตการปลกทมการควบคมวชพชขอเสย : เพลยกระโดดสน าตาลเขาท าลายไดงาย ท าใหเกดการใชสารก าจดแมลงมาก (และท าใหเพลยกระโดดสน าตาลมความตานทานสารเคม)

1973: พฒนาขาวพนธ IR26 ซงตานทานตอเพลยกระโดดสน าตาล แตเกดเพลย กระโดดสน าตาล Biotype 2 เขาท าลายแทน

1975: พฒนาขาวพนธ IR32 ซงตานทานตอ Biotype 2 แตพบวาเกด Biotype 3 ปรากฏ

การใชสารก าจดศตรพชไมไดผลในการควบคมแมลง แตสารก าจดศตรพชท าลายตวห า (predator) ท าใหปรมาณเพลยกระโดดเพมในพนทมากกวาเดม

International Rice Research Institute: IRRI

ผลกระทบเชงลบทเกดจากปฏวตเขยว

• การปฏวตเขยวไมไดชวยใหเกษตรกรลดความหวโหย

• ความหวโหยและเสถยรภาพดานอาหารของผยากจนยงไมไดรบการพจารณา

• เทคโนโลยทเกดขนมสวนสนบสนนความมงคง

• ผมผลประโยชน ซงเปนสวนนอยจะเปนเจาของพนดนและระบบเศรษฐกจ

• อาหารจะผลตจากประเทศทยากจนและหวโหยเพอใหกบประเทศทร ารวยและอดมสมบรณ

• การปฏวตเขยว เปนสวนหนงทท าใหเกดความไมยงยนในระบบเกษตรเนองจากการเขาท าลายในวตถดบเชน พนทดน ธาตอาหาร

การเกดการพงทลายของดน

เกษตรยงยนเพอลดการเปลยนแปลงของสภาวะแวดลอมโลก

The carbon cycle

CARBON EMISSIONหมายถง การปลดปลอย คารบอนในรปกาซ

คารบอนไดออกไซด รวมทงการปลดปลอยในรปของกาซมเทน

กจกรรมทเกยวของการเผาปา การใชถานหน / เผาฟอสซล การใชน ามน

ปโตรเลยม การออกซไดซของอนทรยวตถ เปนตนหรอ จากการยอยสลายของเศษซากพชและอนทรยวตถ

ในสภาพน าขงและมออกซเจนนอย เชนพนทพร และพนทนาลม เปนตน

CARBON SEQUESTRATIONหมายถงกระบวนการกกเกบ Carbon ทอยในรปกาซ

คารบอนไดออกไซด ใหอยในรปอนทไมแผคลนความรอนจากสภาวะเรอนกระจกได

กลาวคอเปลยน carbon emission ใหเปน carbon sink หรอ carbon stock

เรามสวนชวยในการเกบกกแกสคารบอนไดออกไซด.......อยางไร CARBON SEQUESTRATION

แนวโนมของโลกเกยวกบกำรเปลยนแปลงคำรบอนไดออกไซด

ยคกอนอตสำหกรรม โลกมคารบอนไดออกไซดในชนบรรยากาศเทากบ

280 ppm แตในปจจบนมอตราการเพมขน 1 – 1.4 ppm ตอป ซงหมำยถงในปจจบนคำรบอนไดออกไซดในชนบรรยำกำศมเทำกบ 455

ppm และจะไปถง 550 ppm ในไมชำ

หากตองการใหความเขมขนของคารบอนไดออกไซดในชน

บรรยากาศลดลงใหเทากบ 280 ppm จะตองมการลดลง 270 ppm

เรามสวนชวยในการเกบกกแกสคารบอนไดออกไซด.......อยางไร CARBON SEQUESTRATION

4) Carbon Capture and Storage (CCS)

3) C-fix

2) Growing Plant in high density of CO2

1) Carbon-Nitrogen Fixing through organic matter1)การตรงคารบอนในรป organic matter (อนทรยวตถ)

2)การปลกพชเพอการดดกาซคารบอนไดออกไซด

3)การตรงคารบอนในวตถ C-FIX

4)การเกบกกคารบอน Carbon capture and storage (CCS)

1) การตรงคารบอนไดออกไซด (หรอไนโตรเจน) ในรปอนทรยวตถ

การเพมคารบอนในดน

• โดยการใชป ยอนทรยในการผลต

• การลดการไถพรวนในแปลงผลต

• ผลตหรอสนบสนนตามระบบเกษตรอนทรย

การตรงคารบอนจากอนทรยวตถ

เศษหญา-ใบไม จะเปนสวนทส ำคญส ำหรบนเวศนของสตวขนำดเลกๆและจลนทรย นอกจำกนยงปองกนกำรเสยหำยทเกดจำกฝนและลมใหกบดน

ฮวมส เปนสวนทสลำยตวของชนสวนพชอยำงสมบรณ ฮวมสจะมควำมเปนประจทบวกหรอลบทผว ท ำใหมธำตอำหำรตดอยกบอนภำคของฮวมส และเปนกำรเพมควำมอดมสมบรณของดน โดยปกตดนชนบนทมสด ำจะมสวนของฮวมสสะสม ในดนปำ หรอดนสมบรณมำกๆจะมอนทรยวตถสะสมไดมำกถง 10% ส ำหรบดนในชนลำงจะมฮวมสสะสมเพยง 0.5%

คาเฉลยปรมาณอนทรยวตถในดนประเทศไทย

ภาคปรมาณอนทรยวตถ (%)

ดนไร ดนนา

กลางเหนอใต

ตะวนออกเฉยงเหนอ

0.6 – 4.81.5 – 2.70.4 – 2.20.4 – 1.40

0.98 – 5.00.79 – 3.721.0 – 3.00 – 1.90

ทมำ (ปรบปรงมำจำกเกษมศร ซบซอน, 2541, หนำ 151)

ปรมาณการเปลยนแปลงของอนทรยวตถในดนตงแตป 1930 – ป 2000 และการคาดคะเนเหตการณทจะเกดขนหลงชวงป 2000 ภายหลงการด าเนนการเปลยนแปลงนโยบายเกยวกบธาตคารบอน

33.5 cm

100 cm

100 cm

น ำหนกเนอดน 1.4 ตนตอตำรำงเมตร

ดนละเอยด = 1.0-1.5 กรมตอลกบำศกเซนตเมตรดนหยำบ = 1.2-1.8 กรมตอลกบำศกเซนตเมตร

โดยเฉลยดนมน าหนก 1.3-1.4 กรมตอลกบาศกเซนตเมตร(W/V)

คณสมบตของชนดนเพอการใชเปนแหลงเกบธาตคารบอน

33.5 cm

100 m

100 m

พนท 1 ลกบาศกเมตรมน าหนกดนในระดบชนไถพรวนเทากบ 1.4 ตน (1400 Kg)พนท 0.335 ลกบาศกเมตรมน าหนกดนในระดบชนไถพรวนเทากบ 1.4 x 0.335 ตน

พนท 3350 ลกบาศกเมตรมน าหนกดนในระดบชนไถพรวนเทากบ 1.4 x 3350 ตนหรอเทากบ 4690 ตนตอเฮกแทร (4690000 กโลกรมตอเฮกแทร)

- ในดน 1 เฮกแทรมปรมาตรของดนชนไถพรวนเทากบ 4700 ตน

- การเพมอนทรยวตถในดนใหมากขนเพยง 1 % จะเทากบ 47 ตนของอนทรยวตถตอเฮกแทรจะถกเกบกกเอาไวในดน

- อนทรยวตถทเพมขน 47 ตน จะประมาณไดเทากบ 27 ตนของคารบอนในดน (อนทรยวตถมธาตคารบอนเทากบ 58%)

- ธาตคารบอนทอยในดนน เกดจากกระบวนการสงเคราะหแสงของพช ดงนนปรมาณคารบอนทอยในดน 27 ตนตอเฮกแทร จะเกดจากการดดกลนแกสคารบอนไดออกไซดประมาณ 100 ตน

จะเหนไดวา การเพมขนเพยง 1 % ของคารบอนในดนของพนท 5 พนลานเฮกแทร จะเปนการลดแกสคารบอนไดออกไซดเทากบ 500 พนลานตนจากสภาพบรรยากาศ

สารประกอบอนทรยในดน(Organic compound)

อนทรยวตถในดน(Soil organic Matter)

จลนทรยในดน(Soil microorganisms)

อนทรยวตถทไมแปรสภำพ(Unaltered materials)

ฮวมส(Humus)

สำรฮวมค(Humic substances)

สำรทไมใชฮวมค(Nonhumic substances)

กรดฮวมคกรดฟลวคฮวมน

คำรโบไฮเดรทไขมนอะมโน

• ภาพจาก National Geographic ฉบบ กนยายน 51

• ภาพจาก National Geographic ฉบบ กนยายน 51

การหมกฟาง

การไมเผานา

ปยพชสด

พชยนตน เชนตนเมเปลอำย 20 ป สำมำรถใชแกสคำรบอนไดออกไซดเทำกบ30 กโลกรมคำรบอนตอปตนสนสำมำรถใช แกสคำรบอนไดออกไซดเทำกบ 20 กโลกรมคำรบอนตอป .

30 kg of CO2/year/tree

Sugar maple tree

2) การตรงคารบอนไดออกไซดในพช

New plantings

Older trees

การทดสอบประสทธภาพในการตรงคารบอนไดออกไซดโดยพช

จากการตดแตงทรงพม

• ปรมาณจ านวนพชตอพนท

• มวลของน าหนกพชทอยในพนท

• การตงคารบอนตอพนท

Delayed Vase แจกน

6 x 4 m

416 trees ha-1

Transverse Y รป Y

4.5 x 2 m

1,111 trees ha-1

การตดแตงตนพช และผลทมตอการตรงคารบอนไดออกไซด

การตดแตงกงแบบ Y

การกระจายตวของธาตคารบอนในตนพชขนาดเลก (2 ป)

* (values calculated in the second year from the planting)

Leaves

(1.5 t ha-1 CO2)

Pruning material

(0.6 t ha-1 CO2)

Permanent structures

(2.8 t ha-1 CO2)

TOTAL

(2.1 t ha-1 CO2)

Leaves

(2.9 t ha-1 CO2)

Pruning material

(1.8 t ha-1 CO2)

Permanent structures

(6.7 t ha-1 CO2)

TOTAL

(3.7 t ha-1 CO2)

Delayed Vase Transverse Y

Roots

(1.5 t ha-1 CO2)

Roots

(3.4 t ha-1 CO2)

* (values calculated in the fifth year from the planting)

Fruits

(1.9 t ha-1 CO2)

Leaves

(2.9 t ha-1 CO2)

Pruning material

(5.8 t ha-1 CO2)

Permanent structures

(19.6 t ha-1 CO2)

TOTAL

(8.7 t ha-1 CO2)

Fruits

(4.2 t ha-1 CO2)

Leaves

(5.3 t ha-1 CO2)

Pruning material

(7.9 t ha-1 CO2)

Permanent str.

(35.5 t ha-1 CO2)

TOTAL

(13.2 t ha-1 CO2)

Delayed Vase

Roots

(9.1 t ha-1 CO2)

Roots

(15.9 t ha-1 CO2)

Transverse Y

การกระจายตวของธาตคารบอนในตนพชขนาด 5 ป

สภาวะการตรงคารบอนในดนชวงระยะของการตรง

คารบอนสภาวะการตรง

เดอน ชนสวนของพช หรอเศษพช

ป สลายตวเปนอนทรยวตถในดน (Soil Organic Matter; SOM)ทมโมเลกลใหญ

สบป สลายตวเปนอนทรยวตถในดน (Soil Organic Matter; SOM)ทมโมเลกลขนาดเลก

ศตวรรษ อนทรยวตถในดน (Soil Organic Matter; SOM)ทยดตดกบ clay mineral

มาตรฐานเกษตรอนทรยการลดคารบอนโดยการปฏบตตามระบบมาตรฐาน

การปองกนโรคแมลงและเมลดพนธอนทรย

•ปองกนโรค แมลง และวชพชดวยวธการเพาะปลก

ทเหมาะสม, วธกล, การรกษาแมลงทเปน

ประโยชน

•การใชสารก าจดแมลงชวภาพอยางจ ากด

•หามใชสารเคมก าจดแมลง

•ใชเมลดพนธ/กงพนธอนทรย เมลดพนธทวไป

สามารถใชไดภายใตเงอนไขทก าหนดเทานน

•หามใช GMO

การจดการดนอยางยงยน

•ปยพชสด

•พชคลมดน, การคลมดน

•การท าปยหมก (เศษพช, มลสตว)

•การใชปยแรธาตอยางระมดระวง

•หามใชปยเคม (เชน หามใชยเรย)

ระบบเกษตรอนทรยกบการตรงคารบอนในรปของอนทรยวตถ

สภาพของแปลงการผลตทมการจดการแบบเกษตรอนทรย 20 ปเปรยบเทยบการจดการปกต

เกษตรกรรมและวฎจกรคารบอน• เราสามารถเพมอนทรยวตถจากเศษซาก

พชทเหลออยในดนได โดยอนทรยวตถจะสนบสนนการเจรญของพช

• การใชป ยคอกในแปลงผลตจะเปนการคนคารบอนกลบสดน

• การไถแปลง การเผา การใชเครองมอหนกจะเปนการเพมปรมาณคารบอนไดออกไซดไปในชนบรรยากาศดงนนการเกษตรแบบลดการไถพรวนจะลดการปลดปลอยกาซคารบอนไดออกไซด

1 2

3) การเกบกกคารบอน Carbon capture and storage (CCS)

3

4) การตรงคารบอน C-FIX

CARBON EMISSIONหมายถง การปลดปลอย คารบอนในรปกาซ

คารบอนไดออกไซด รวมทงการปลดปลอยในรปของกาซมเทน

CARBON SEQUESTRATIONหมายถงกระบวนการกกเกบ Carbon ทอยในรปกาซ

คารบอนไดออกไซด ใหอยในรปอนทไมแผคลนความรอนจากสภาวะเรอนกระจกได

CARBON CREDITหมายถง Carbon ทเกดจากกระบวนการลด Carbon

emission มาอยในรปของ Carbon sink และไดรบการรบรอง

CARBON TRADEหมายถง การซอขาย Carbon ทเปน credit carbon

ซงไดรบการรบรอง (registered) ทงดานต าแหนงของพนท (coordinates) ขนาดของพนท/images และปรมาณของ credit carbon (ไดจากการประเมน จาก biomass Organic Carbon)

การคาเกษตรภายใตระบบ carbon credit

คารบอนเครดต คอการซอขายสทธในการปลอยกาซเรอน

กระจก โดยประเทศพฒนาแลวจะเปนผซอสทธ สวน

ประเทศก าลงพฒนาจะเปนผขายสทธ โดยคำรบอนเครดต

เกดขนจำกขอตกลงพธสำรเกยวโต (Kyoto Protocol) ซงอยภำยใต

อนสญญำสหประชำชำตวำดวยกำรเปลยนแปลงสภำพภมอำกำศ

มผลบงคบใชเมอ 16 กมภำพนธ 2548

สำระส ำคญของพธสำรเกยวโตคอประเทศพฒนำแลว หรอประเทศ

ผซอคำรบอนเครดตทเปนภำคพธสำรเกยวโต จ ำนวน 41 ประเทศ

มพนธกรณในกำรลดปรมำณกำรปลอยกำซเรอนกระจก (อำท กำซ

คำรบอนไดออกไซด กำซมเทน กำซไนตรสออกไซด เปนตน)

ระหวำงป 2551-2555 ใหไดรอยละ 5.2 จำกปรมำณกำรปลอยในป

2533 ซงหำกไมสำมำรถลดปรมำณกำซเรอนกระจกตำมปรมำณท

ก ำหนดจะตองถกปรบ โดยคำปรบในกรณของประเทศในกลม

สหภำพ ยโรประหวำงป 2551-2555 สงถง 100 ยโร (ประมำณ

5,000 บำท) ตอ 1 ตนคำรบอนไดออกไซด