การจัดการเทคโนโลยีการผลิตต่อการตอบสนองทางสรีรวิทยาพืช ผลิตภาพ และคุณภาพเชิงพลังงานชีวมวลเพื่อระบบการผลิตกระแสไฟฟ้าระบบการเผาไหม้

บทคัดย่อ

การพัฒนารูปแบบการผลิตชีวมวลและคุณภาพของชีวมวลมีความสําคัญอย่างยิ่งสําหรับการใช้ประโยชน์ด้านการเผาไหม้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ดังนั้น โครงการวิจัยนี้จึงประกอบด้วย 4 วัตถุประสงค์ คือ 1) เพื่อศึกษาการจัดการปุ๋ยไนโตรเจนต่อการเจริญเติบโต และผลผลิตชีวมวลของหญ้าเนเปียร์ และอ้อยอาหารสัตว์เพื่อใช้ประโยชน์ด้านพลังงานทดแทน 2) เพื่อประเมินผลของระยะปลูก และพันธุ์หญ้าเนเปียร์ และอ้อยอาหารสัตว์ ต่อลักษณะทางสรีรวิทยา ผลผลิต และสมบัติเชิงพลังงาน 3) เพื่อศึกษาอิทธิพลของการจัดการรอบการเก็บเกี่ยวต่อการเจริญเติบโต ผลผลิตชีวมวล และสมบัติเชิงพลังงานของหญ้าเนเปียร์ และอ้อยอาหารสัตว์สําหรับพลังงานทดแทน และ 4) เพื่อประเมินผลของสารโคลชิซินต่อการเปลี่ยนแปลงลักษณะสัณฐานวิทยา องค์ประกอบทางเคมี และความแปรปรวนทางพันธุกรรมเพื่อจัดกลุ่มลักษณะดังกล่าวสําหรับการใช้ประโยชน์ในด้านชีวมวล ทําการทดลองภายใสภาพไร่ ตําบลวังม้า อําเภอลาดยาว จังหวัดนครสวรรค์ ในเดือนเมษายน 2558 ถึงเดือนธันวาคม 2559 ซึ่งผลการศึกษา พบว่า การเก็บเกี่ยวทั้งสองครั้ง หญ้าเนเปียร์พันธุ์ทิฟตันให้ ผลผลิตชีวมวลสูงสุด 2.88 และ 1.67 ตันต่อไร่ อ้อยอาหารสัตว์พันธุ์ไบโอเทค 3 มีปริมาณธาตุคาร์บอนสูงสุด 45.29 กรัมต่อน้ำหนักแห้ง 100 กรัม ในการเก็บเกี่ยวครั้งที่ 1 และหญ้าเนเปียร์พันธุ์ทิฟตัน และคิงเนเปียร์ มีปริมาณธาตุคาร์บอนสูงสุด 38.26 และ 37.26 กรัมต่อน้ำหนักแห้ง 100 กรัม ในการเก็บเกี่ยวครั้งที่ 2 อ้อยอาหารสัตว์พันธุ์ไบโอเทค 2 และไบโอเทค 3 มีค่าความร้อนสูงสุด 17.61 และ 17.96 เมกะจูลต่อกิโลกรัมในการเก็บเกี่ยวครั้งที่ 1 หญ้าเนเปียร์พันธุ์ทิฟตัน และคิงเนเปียร์ มีค่าความร้อนสูงสุด 15.24 และ 14.41 เมกะจูลต่อกิโลกรัมในการเก็บเกี่ยวครั้งที่ 2 ขณะที่การได้รับปุ๋ยไนโตรเจนที่อัตรา 30 กิโลกรัมไนโตรเจนต่อไร่ต่อปี มีค่าการเจริญเติบโต และผลผลิตชีวมวลสูงกว่าการได้รับปุ๋ยไนโตรเจนที่อัตรา 15 กิโลกรัมไนโตรเจนต่อไร่ต่อปี แต่ไม่แตกต่างกันทางสถิติกับการได้รับปุ๋ยไนโตรเจนที่อัตรา 45 และ 60 กิโลกรัมไนโตรเจนต่อไร่ต่อปี ในขณะที่ระดับปุ๋ยไนโตรเจนไม่มีผลต่อปริมาณธาตุคาร์บอน ไฮโดรเจน และค่าความร้อน จึงสรุปได้ว่า อ้อยอาหารสัตว์ พันธุ์ไบโอเทค 2 ไบโอเทค 3 หญ้าเปียร์พันธุ์ทิฟตัน และคิงเนเปียร์ และการได้รับปุ๋ยไนโตรเจนที่อัตรา 30 กิโลกรัมไนโตรเจนต่อไร่ต่อปี มีความเหมาะสมสําหรับการผลิตชีวมวลเพื่อใช้ประโยชน์ด้านพลังงานทดแทนเนื่องจากมีธาตุคาร์บอน และมีค่าความร้อนสูงสุด ด้านการศึกษาการจัดการระยะการปลูกพืช พบว่า การปลูกในรูปแบบแถวคู่ (1.5 ? 0.6 ? 0.6) จะมีค่าดัชนีพื้นที่ใบสูงสุด ในรอบการตัดครั้งที่ 1 คือ 5.15 และพบว่า การปลูกในรูปแบบแถวคู่ (1.5 ? 0.6 ? 0.6) พบว่า การปลูกในรูปแบบแถวคู่ (1.5 ? 0.6 ? 0.6) และ การปลูกแถวเดี่ยวในระยะ 1.5 ? 0.75 เมตร ในรอบการตัดครั้งที่ 2 คือ 5.13 และ 4.49 พบว่า การปลูกในรูปแบบแถวคู่ (1.5 ? 0.6 ? 0.6) ให้ผลผลิตน้ําหนักแห้งสูงสุด ในรอบการตัดครั้งที่ 1 คือ 3.21 และครั้งที่ 2 คือ 1.46 ton rai-1 แถวเดี่ยวในระยะปลูก 1.5 ? 1 และ 1.5 ? 1.25 เมตร ในรอบการตัดครั้งที่ 2 ให้ปริมาณธาตุคาร์บอนสูงสุด คือ 50.22 และ 50.76 g 100 g -1 DM ปริมาณธาตุไฮโดรเจนสูงสุด คือ 7.97 และ 8.33g 100 g -1 DM และค่าความร้อนสูงสุดคือ 21.33 และ 21.95 MJ kg-1 นอกจากนี้หญ้าเนปียร์พันธุ์ปากช่อง 1 ในรอบการตัดครั้งที่ 1 และทิฟตัน ในรอบการตัดครั้งที่ 2 ให้ผลผลิตน้ำแห้งสูงสุด คือ 2.75 และ 1.67 ton rai-1 พันธุ์ไบโอเทค 1 ในรอบการตัดครั้งที่ 1 และไบโอเทค 3 ในรอบการตัดครั้งที่ 2 ให้ค่าความร้อนสูงสุด คือ 19.06 และ 23.25 MJ kg-1 ดังนั้นจึงสรุปได้ว่าการใช้พบว่าการปลูกในรูปแบบแถวคู่ (1.5 ? 0.6 ? 0.6) กับหญ้าเนเปียร์ และอ้อยอาหารสัตว์พันธุ์ปากช่อง 1 ทิฟตัน ไบโอเทค 1 และ 3 เหมาะสมสําหรับการผลิตพืชชีวมวลสําหรับพลังงาน เนื่องจากมีการเจริญเติบโต ให้ผลผลิตน้ำหนักแห้ง และมีสมบัติเชิงพลังงานดีที่สุด ด้านการจัดการระยะการเก็บเกี่ยว พบว่า การเก็บเกี่ยวที่ระยะ 120 วันหลังการตัดครั้งแรก มีน้ําหนักแห้งชีวมวลทั้งปีสูงสุด 4.66 ton rai-1 year-1 ค่าดัชนีพื้นที่ใบสูงสุด 6.85 ค่าการสะสมน้ําหนักแห้งต่อพื้นที่สูงสุด คือ 8.08 g cm-2 day-1 ส่วนการเก็บเกี่ยวที่ระยะ 180 วันหลังการตัดครั้งแรก มีค่า ปริมาณธาตุไฮโดรเจน 7.60 g 100g-1 DM ส่วนการเก็บเกี่ยวที่ระยะ 240 วันหลังการตัดครั้งแรก มีค่าผลผลิตชีวมวลต่อไร่สูงสุด 2.09 ton rai-1 ปริมาณธาตุคาร์บอนสูงสุด 48.36 g 100g-1 DM การเก็บเกี่ยวที่ระยะ 180 และ 240 วันหลังการตัดครั้งแรก มีค่าความร้อนเชิงพลังงานสูงสุด 18.13 และ 18.01 MJ kg-1 ตามลําดับ แต่การเก็บเกี่ยวที่ระยะ 180 วันหลังการตัดครั้งแรก มีค่าปริมาณเถ้าสูง 12.84 g 100g-1 DM และหญ้าเนเปียร์ไต้หวัน เอ148 มีค่าประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสงสูงสุด 3.76 g cm-2 day-1 หญ้าเนเปียร์เชียงราย 2 มีจํานวนใบต่อต้นสูงสุด 11 ใบ อ้อยไบโอเทค 2 และหญ้าเน-เปียร์ทิฟตัน มีจํานวนต้นต่อกอสูงสุด 22 และ 20 ต้น และหญ้าเนเปียร์ทิฟตัน มีปริมาณธาตุไฮโดรเจนสูงสุด 6.08 g 100g-1 DM และค่าความร้อนเชิงพลังงานสูงสุด 18.04 MJ kg-1 สรุปได้ว่าการปลูกพืชเพื่อประโยชน์เชิงพลังงาน ควรปลูกหญ้าเนเปียร์ทิฟตัน ที่ระยะการเก็บเกี่ยวที่ 240 วัน เนื่องจากมีปริมาณธาตุคาร์บอน และธาตุไฮโดรเจนสูง ซึ่งเป็นธาตุหลักที่สําคัญในพืช ชีวมวลเชิงพลังงาน และมีค่าความร้อนเชิงพลังงานสูงสุด ด้านการศึกษาการประเมินผลของสารโคลชิซินต่อการเปลี่ยนแปลงลักษณะสัณฐานวิทยา องค์ประกอบทางเคมี และความแปรปรวนทางพันธุกรรมเพื่อจัดกลุ่มลักษณะดังกล่าวสําหรับ การใช้ประโยชน์ในด้านชีวมวล พบว่า สามารถจัดกลุ่มความหลากหลายทางพันธุกรรมของพืชทดลอง โดยเทคนิคเอแอฟเอลพีได้ 3 กลุ่ม มีค่าดัชนีความเหมือนอยู่ในช่วง 0.034-0.843 คัดเลือกพันธุ์ที่มีพันธุกรรมแตกต่างกันเพื่อชักนําให้เกิดการกลายพันธุ์โดยสารโคลชิซิน พบว่า สารโคลซิซินสามารถเพิ่มองค์ประกอบของผลผลิต ได้แก่ ความสูงของลําต้น จํานวนใบต่อต้น ความยาวของใบ ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางลํา จํานวนข้อต่อต้น และค่าความเขียวของใบ โดยมีค่าแตกต่างจากชุดควบคุม นอกจากนี้ ปริมาณเซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส ลิกนิน และเถ้า มีค่าเปลี่ยนแปลงจากต้นควบคุมหลังจากชักนําให้เกิดการกลายพันธุ์ และพบว่าต้นดังกล่าวมีความแปรปรวนของระดับดีเอ็นเอ และระดับ ploidy ซึ่งหญ้าเนเปียร์ที่มีปริมาณดีเอ็นเอเปลี่ยนแปลงจากชุดควบคุมมีความสัมพันธ์กับลักษณะทางสัณฐานวิทยา และองค์ประกอบทางเคมี และสามารถจัดกลุ่มลักษณะสัณฐานวิทยา และองค์ประกอบทางเคมี เพื่อใช้ในเชิงพลังงานชีวมวล โดยปริมาณเซลลูโลสมีความสัมพันธ์ทางบวกกับขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางลําต้น น้ำหนักแห้ง และจํานวนข้อต่อต้น ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่เหมาะสมสําหรับใช้ในด้านชีวมวล

คำสำคัญ