environmental science and technology 999213 case study...
TRANSCRIPT
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