EFFECT OF BIOCHAR ON SOIL PROPERTIES IN NORTHERN THAILAND

Abstract

To study effect of biochar on soil properties in northern Thailand could divide for 2 experiments. The first study prepared to do the effect of biochar on soil physical and soil chemical properties under leachate condition from August to November 2020 and the second experiment aim to determine the effect of biochar application on soil chemical properties in sandy loam soil from January to August 2022. The experiment 1 was designed by factorial in randomized complete block design: factor A was type of soils as following S1 = sandy loam soil, S2 = sandy clay loam soil and S3 = clay and factor B was explained by different management of biochar as B1 = none-biochar, B2 = corncob biochar and B3 = rice husk biochar. The result found that corncob and rice husk biochar increased soil moisture content in sandy loam soil, sandy clay loam soil and clay soil, but decreased soil particle density both in topsoil (0-15 cm) and subsoil (15-30 cm). The addition of biochar types could increase the percentage of sandy particles but decreased silt and clay particles in both soil depths. Corncob biochar applied in sandy loam soils resulted in the highest soil pH values comparing with non-biochar both in topsoil and subsoil at 7.89 and 8.12 respectively. Corncob biochar added in clay texture (S3) had confirmed with the highest soil electrical conductivity on topsoil (342 µS cm-1), while sandy loam (S1) applying corncob biochar caused the maximum soil electrical conductivity at 383 µS cm-1in subsoil. Both biochar types in clay soil (S3) provided higher organic matter and cation exchange capacity in both topsoil and subsoil. While the sandy loam soil with corncob biochar gave the highest available phosphorus at 405 and 698 mgP kg-1 in topsoil and subsoil respectively. Sandy loam soil (S1) with corncob biochar caused the peak of potassium exchangeable in topsoil and subsoils (924 and 1,152 mgK kg-1). Application biochar types could higher offer calcium and magnesium exchangeable contents in all soil types than non-biochar both topsoil and subsoil. Corncobs and rice husk biochar applied in sandy loam soil could increase the amount of copper extractable in topsoil and subsoil. Despite adding corncobs and rice husk biochar in sandy loam and clay loam dropped the amount of copper extractable in both soil depths. The amount of iron extractable was gained by addition of two biochars in 3 soil types. Sandy clay loam mixed with corncob biochar contributed the highest manganese extractable in topsoil at 52.8 mgMn kg-1 and in subsoil at 57.9 mgMn kg-1. Interestingly, sandy loam, sandy loam soil and clay that mixed with corncobs and rice husk could increase higher amount of zinc extractable than control (without biochar) both soil depths. Regarding soil leaching, rice husk biochar tends to slow down calcium, magnesium and zinc contents loss in sandy loam soil and sandy loam. While corncobs biochar showed the fallen pattern of magnesium and zinc contents in clay soils. Experiment 2 this research aimed to study the effect of biochar from corncob and rice husk on soil properties by incubation technique in sandy loam soil. Split plot in completely design was consisting main-plot (corncob and rice husk) and sub-plot as various rates (0, 2.5 and 5.0% w/w) at 0, 60, 120 and 180 days with 4 replications. Corncob biochar at 5.0 %w/w caused the highest soil pH and electrical conductivity all incubation periods. Application both of corncob and rice husk biochar at 5.0% w/w provided with the highest of organic matter after incubation all stages. After incubation 180 days, rice husk biochar at 5.0% w/w provided the peak of cation exchange capacity (CEC) in soil sample at 7.74 cmol kg-1. The available phosphorus and exchangeable potassium were increased by applying both of corncob and rice husk biochar at rate of 5.0% w/w after incubation. Moreover, all types of biochar at rates 2.5 and 5.0% w/w could step-up the amounts of calcium and magnesium exchangeable in 60 and 120 days after incubation. Corncob and rice husk biochar at rates 2.5 and 5.0% w/w caused sulfur exchangeable forms depending on the time of incubation. Furthermore, two rates biochar of application reduced extractable copper in soil all of times after incubation. Whereas addition 2.5% w/w of both corncob and rice husk biochar declined the amounts of iron and manganese extractable. However, corncob and rice husk biochar at rate 2.5 and 5.0% w/w could improve the level of extractable zinc all stages of incubation.

การศึกษาผลของถ่านชีวภาพต่อสมบัติของดินบางประการในเขตพื้นที่ภาคเหนือของประเทศไทย แบ่งการทดลองออกเป็น 2 การทดลอง คือ การทดลองที่ 1. ศึกษาผลของถ่านชีวภาพต่อการเปลี่ยนแปลงสมบัติทางฟิสิกส์ และเคมีดินบางประการภายใต้การชะละลายในดิน ทำการศึกษาระหว่างเดือนสิงหาคม-พฤศจิกายน พ.ศ. 2563 การทดลองที่ 2 คือ ผลของถ่านชีวภาพต่อการเปลี่ยนแปลงสมบัติทางเคมีดินบางประการในดินร่วนปนทรายภายใต้สภาพการบ่มดิน ทำการศึกษาระหว่างเดือนมกราคม-สิงหาคม พ.ศ. 2565 โดยการทดลองที่ 1 วางแผนการทดลองแบบแฟคทอเรียลสุ่มในบล็อกสมบูรณ์ (Factorial in Randomized Complete Block Design) ประกอบด้วย 2 ปัจจัย ปัจจัยที่ 1 คือประเภทของดินที่ต่างกัน 3 ชุดดิน คือ S1 = ดินร่วนปนทราย, S2 = ดินร่วนเหนียวปนทราย, S3 = ดินเหนียว ปัจจัยที่ 2 คือการจัดการเติมถ่านชีวภาพ ได้แก่ B1 = ไม่ใส่ถ่านชีวภาพ, B2 = ถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพด, B3 = ถ่านชีวภาพจากแกลบ ผลการทดลอง พบว่าการเติมถ่านชีวภาพทั้งสองชนิดส่งผลให้ความชื้นในดินร่วนปนทราย ดินร่วนเหนียวปนทราย และดินเหนียวมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับการไม่เติมถ่านชีวภาพ และทำให้ความหนาแน่นอนุภาคของดินมีค่าลดลงหลังจากเติมถ่านชีวภาพทั้ง 2 ชนิดในดินระดับบน (0-15 ซม.) และดินดับล่าง (15-30 ซม.) การเติมถ่านชีวภาพทั้งสองชนิดส่งผลทำให้อนุภาคดินทรายมีปริมาณเพิ่มขึ้น ขณะเดียวกันทำให้อนุภาคดินทรายแป้งและอนุภาคดินเหนียวมีปริมาณลดลงในดินทั้งสองระดับความลึก การเติมถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพดในดินร่วนเหนียวปนทรายทำให้ค่าความเป็นกรด-ด่างของดินเพิ่มขึ้นสูงสุดจากดินที่ไม่เติมถ่านชีวภาพทั้งสองระดับความลึกคือ 7.89 และ 8.12 ตามลำดับ ดินเหนียวที่เติมถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพดทำให้ค่าสภาพนำไฟฟ้าในดินระดับบนสูงสุดคือ 342 µS cm-1 ขณะที่ดินร่วนเหนียวปนทรายที่เติมถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพดทำให้สภาพนำไฟฟ้าในดินระดับล่างมีค่าสูงสุดคือ 383 µS cm-1 การเติมถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพดและแกลบในดินเหนียวส่งผลให้ปริมาณอินทรียวัตถุและค่าความจุแลกเปลี่ยนแคตไอออนในดินมีค่าสูงสุดในดินระดับบนและดินระดับล่าง ขณะที่ดินร่วนปนทรายที่เติมถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพดทำให้ปริมาณฟอสฟอรัสที่เป็นประโยชน์ในดินสูงที่สุดทั้งสองระดับคือ 405 และ 698 mgP kg-1 ตามลำดับ ส่วนการเติมถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพดในดินร่วนเหนียวปนทรายส่งผลให้ปริมาณโพแทสเซียมที่แลกเปลี่ยนได้ในดินมีค่าสูงสุดในดินระดับบนและดินระดับล่าง (924, และ 1,152 mgK kg-1) การเติมถ่านชีวภาพทั้งสองชนิดส่งผลให้ปริมาณแคลเซียมและแมกนีเซียมที่แลกเปลี่ยนได้ในดินทั้ง 3 ชุดดิน มีค่าเพิ่มขึ้นจากดินที่ไม่เติมถ่านชีวภาพ การเติมถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพดและแกลบในดินร่วนปนทรายส่งผลให้ปริมาณทองแดงที่สกัดได้ในดินมีค่าเพิ่มขึ้น ขณะที่การเติมถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพดและแกลบในดินร่วนเหนียวปนทรายและดินเหนียวทำให้ปริมาณทองแดงที่สกัดได้ในดินมีปริมาณลดลงทั้งสองระดับความลึก และการเติมถ่านชีวภาพทั้งสองชนิดทำให้ปริมาณเหล็กที่สกัดได้ในดินทั้ง 3 ชนิด มีปริมาณลดลงทั้งดินระดับบนและดินระดับล่าง ดินร่วนเหนียวปนทรายที่เติมถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพดมีปริมาณแมงกานีสที่สกัดได้ในดินมีค่าสูงสุดในดินระดับบนคือ 52.8 mgMn kg-1 และดินระดับล่างคือ 57.9 mgMn kg-1 ปริมาณสังกะสีที่สกัดได้จากการเติมถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพดและแกลบในดินร่วนปนทราย ดินร่วนเหนียวปนทรายและดินเหนียวที่ทำให้มีค่าเพิ่มขึ้นจากตำรับควบคุม (ไม่เติมถ่านชีวภาพ) ทั้งสองระดับความลึก ในส่วนของการชะละลายในดินถ่านชีวภาพจากแกลบมีแนวโน้มในการชะลอการสูญเสียปริมาณแคลเซียม แมกนีเซียมและสังกะสีในดินร่วนปนทรายและดินร่วนเหนียวปนทราย ขณะที่ถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพดมีช่วยชะลอการสูญเสียปริมาณแมกนีเซียม และสังกะสีในดินในดินเหนียว การทดลองที่ 2 ศึกษาผลของถ่านชีวภาพต่อการเปลี่ยนแปลงสมบัติทางเคมีดินบางประการในดินร่วนปนทรายภายใต้สภาพการบ่มดิน วางแผนการทดลองแบบสปริทพลอทสุ่มสมบูรณ์ (split plot in completely randomized design) ประกอบด้วยปัจจัยหลัก (main plot) คือชนิดของถ่านชีวภาพ 1. ถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพด 2. ถ่านชีวภาพจากแกลบ ปัจจัยรอง (sub plot) คืออัตราของถ่านชีวภาพในอัตรา 0%, 2.5% และ 5.0% w/w ทำการบ่มร่วมกับดินร่วนปนทรายที่ระยะเวลา 0, 60, 120 และ 180 วัน จำนวน 4 ซ้ำ (replications) พบว่าการเติมถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพด อัตรา 5.0% w/w ทำให้ค่าความเป็นกรด-ด่าง และค่าสภาพนำไฟฟ้าในดินมีค่าสูงสุดทุกระยะเวลาของการบ่มดิน การเติมถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพด และแกลบอัตรา 5.0% w/w ทำให้มีปริมาณอินทรียวัตถุในดินสูงสุดทุกระยะการบ่มดิน การใส่ถ่านชีวภาพจากแกลบอัตรา 5.0% w/w ทำให้มีค่าความจุแลกเปลี่ยนแคตไอออนในดินสูงสุดที่ระยะการบ่ม 180 วัน คือ 7.74 cmol kg-1 ซึ่งการเติมถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพดและแกลบอัตรา 5.0% w/w ส่งผลให้มีปริมาณฟอสฟอรัสที่เป็นประโยชน์ และโพแทสเซียมที่แลกเปลี่ยนได้ในดินเพิ่มขึ้นในทุกระยะการบ่มดิน ถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพดและแกลบทั้งสองอัตรา 2.5 และ 5.0% w/w ทำให้ปริมาณแคลเซียมและแมกนีเซียมที่แลกเปลี่ยนได้ในดินเพิ่มขึ้นที่ระยะการบ่มดิน 60, 120 วัน การเติมถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพดและแกลบทั้งสองอัตราส่งผลให้ปริมาณกำมะถันที่แลกเปลี่ยนได้ในดินมีค่าเพิ่มขึ้นตลอดระยะการบ่มดิน ขณะเดียวกันการเติมถ่านชีวภาพทั้งสองชนิดและทั้งสองอัตราทำให้ปริมาณทองแดงที่สกัดได้ในดินมีค่าลดลงตลอดระยะการบ่มดิน การใช้ถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพดและแกลบอัตรา 2.5% w/w ส่งผลให้ปริมาณเหล็กและแมงกานีสที่สกัดได้ในดินมีค่าลดลง การเติมถ่านชีวภาพจากซังข้าวโพดและแกลบทั้งสองอัตราทำให้ปริมาณสังกะสีที่สกัดได้ในดินเพิ่มขึ้นทุกระยะการบ่มดิน