Effects of direct mulch-seeding cropping (DMC)-based upland rice production using different types of organic mulch on soil ecosystem engineers and chemical properties in Phon Phisai soil series
Abstract:
การศึกษาผลของการปลูกข้าวไร่ในระบบการหยอดเมล็ดโดยตรงร่วมกับการไม่ไถพรวนและการคลุมดินด้วยพืชต่างชนิดกันบนชุดดินโพนพิสัย ภายในมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตเฉลิมพระเกียรติ จังหวัดสกลนคร วางแผนการทดลองแบบสุ่มภายในบล็อกสมบูรณ์ 5 ซ้ำ ประกอบด้วย 5 ตำรับการทดลองดังนี้ 1. การปลูกข้าวไร่ที่มีการไถพรวนแบบเกษตรกร 2. การปลูกข้าวไร่ที่ไม่มีการไถพรวนร่วมกับการคลุมดินด้วยฟางข้าว 3. การปลูกข้าวไร่ที่ไม่มีการไถพรวนร่วมกับการคลุมดินด้วยถั่วท่าพระสไตโล 4. การปลูกข้าวไร่ที่ไม่มีการไถพรวนร่วมกับการคลุมดินด้วยหญ้ารูซี่ และ 5. การปลูกข้าวไร่ที่ไม่มีการไถพรวนร่วมกับการคลุมดินด้วยถั่วท่าพระสไตโลและหญ้ารูซี่ (การคลุมดิน ในตำรับการทดลองที่ 3 ถึง 5 ใช้วิธีการปลูกพืชคลุมดินชนิดต่างๆ และตัดคลุมดินในแปลง) จากนั้นทำการเปรียบเทียบการจัดการดินแบบต่างๆ กับป่าเต็งรังธรรมชาติ ผลการทดลองพบว่า การปลูกข้าวไร่ในระบบการหยอดเมล็ดโดยตรงร่วมกับการไม่ไถพรวนและการคลุมดินด้วยพืชต่างชนิดหลังจาก 1 ปี (ส.ค.49-ต.ค.50) ส่งผลให้ความหนาแน่นประชากรและมวลชีวภาพรวมของสัตว์ขนาดใหญ่ในดินมีแนวโน้มมากกว่าการจัดการปลูกข้าวไร่ที่มีการไถพรวนดินแบบเกษตรกร โดยเฉพาะการปลูกข้าวไร่แบบไม่ไถพรวนดินร่วมกับการคลุมดินด้วยถั่วท่าพระสไตโลส่งผลให้มีมวลชีวภาพรวมของสัตว์ขนาดใหญ่ในดินมากกว่าการจัดการปลูกข้าวไร่ที่มีการไถพรวนดินแบบเกษตรกรอย่างมีนัยสำคัญ แต่มวลชีวภาพรวมของสัตว์ขนาดใหญ่ในดินน้อยกว่าในป่าเต็งรัง
ในการศึกษาครั้งนี้ผู้วิจัยให้ความสำคัญกับสัตว์ขนาดใหญ่ที่เป็นกลุ่มวิศวกรระบบนิเวศดินเนื่องจากสัตว์ขนาดใหญ่ในดินเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการขับเคลื่อนกระบวนการย่อยสลายอินทรีย์วัตถุและทำให้เกิดโครงสร้างดิน ดังนั้นในปีที่ 2 จึงเก็บข้อมูลสัตว์กลุ่มนี้เท่านั้น โดยกลุ่มวิศวกรระบบนิเวศดินที่มีบทบาทสำคัญในแปลงทดลอง ได้แก่ Formicidae (มด) Oligochaeta (ไส้เดือนดิน) และ Isoptera (ปลวก) จากการทดลองพบว่า มดเป็นกลุ่มที่พบความหนาแน่นของประชากรในฤดูแล้ง (ต.ค. 2550 และ พ.ย. 2551) มากกว่าในฤดูฝน (มิ.ย. 2550 และ ก.ค. 2551) และพบมดในแปลงปลูกข้าวที่มีวิธีการจัดการแบบไม่ไถพรวนดินร่วมกับการคลุมดินมากกว่าแปลงที่มีการไถพรวนแบบเกษตรกรและป่าเต็งรัง โดยเฉพาะในแปลงปลูกข้าวไร่ที่ไม่มีการไถพรวนร่วมกับการคลุมดินด้วยถั่วท่าพระสไตโลพบประชากรมดมากที่สุด คือ 4,030 ตัวต่อตารางเมตร (ต.ค. 2550) และ 1,462 ตัวต่อตารางเมตร (พ.ย. 2551) ขณะที่ความหนาแน่นของประชากรไส้เดือนดินพบว่ามีลักษณะที่มีแนวโน้มตรงข้ามกับมด กล่าวคือ พบความหนาแน่นของประชากรไส้เดือนดินในฤดูฝน (มิ.ย. 2550 และ ก.ค. 2551) มากกว่าในฤดูแล้ง (ต.ค. 2550 และ พ.ย. 2551) และพบไส้เดือนดินในแปลงที่มีวิธีการจัดการการปลูกข้าวไร่แบบไม่ไถพรวนดินร่วมกับการคลุมดินด้วยพืชทุกชนิดมากกว่าแปลงที่มีการไถพรวนแบบเกษตรกร และป่าเต็งรัง โดยพบประชากรไส้เดือนดินมากที่สุด คือ 40 ตัวต่อตารางเมตร (มิ.ย. 2550) และ 107 ตัวต่อตารางเมตร (ก.ค. 2551) สำหรับความหนาแน่นประชากร และมวลชีวภาพของปลวกพบมากที่สุดในป่าเต็งรัง (272 ตัวต่อตารางเมตร และ 0.57 กรัมต่อตารางเมตร) ในเดือนมิ.ย. 50 นอกจากนี้พบว่าผลของการปลูกข้าวไร่ในระบบการหยอดเมล็ด โดยตรงร่วมกับการไม่ไถพรวนและการคลุมดินด้วยถั่วท่าพระสไตโล หญ้ารูซี่ และ ถั่วท่าพระสไตโลและหญ้ารูซี่ เป็นระยะเวลา 2 ปี ส่งผลให้มีปริมาณอินทรียวัตถุ ปริมาณคาร์บอนทั้งหมด และปริมาณไนโตรเจนทั้งหมดสูงขึ้น โดยเฉพาะเดือน พ.ย. 2551 แปลงปลูกข้าวไร่ที่ไม่มีการไถพรวนร่วมกับการคลุมดินด้วยถั่วท่าพระสไตโลร่วมกับหญ้ารูซี่ มีปริมาณอินทรียวัตถุ (2.48 เปอร์เซ็นต์) ปริมาณคาร์บอนทั้งหมด (14.4 กรัมต่อกิโลกรัม) และปริมาณไนโตรเจน ทั้งหมด (1.2 กรัมต่อกิโลกรัม) สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ คิดเป็น 34.85, 41.18 และ 39.53 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการจัดการปลูกข้าวไร่ที่มีการไถพรวนแบบเกษตรกร
Effects of direct mulch-seeding cropping-based upland rice production using different types of organic mulch on soil ecosystem engineers and chemical properties in Phon Phisai soil series was investigated at Kasetsart University Chalermphrakiat Sakon Nakhon Province Campus. The experiment was laid out in Randomized Complete Block Design with 5 replications. There were 5 treatments as following: 1. rice cultivation under conventional cropping system (plow based tillage) 2. no-tillage and mulching with rice straw 3. no-tillage and mulching with Stylosanthes guianensis 4. no-tillage and mulching with Brachiaria ruziziensis 5. no-tillage and mulching with S. guianensis and B. ruziziensis (for 3th- 5th treatments, mulching are planted for ground cover then cutting the cover crop down, let it lay on the soil surface). Effects of all treatments was also compared with those of the natural dipterocarp forest. After one year, total biomass of soil macrofauna in no-tillage and mulching system with S. guianensis was statistically significantly higher than biomass of soil macrofauna in conventional cropping system. However, the total biomass of soil macrofauna in no-tillage and mulching with S. guianensis was less than the natural dipterocarp forest.
Soil ecosystem engineer has important role in driving organic matter decomposition and soil structure formation. Thus, we focus on these groups in the second year. The main groups of soil ecosystem engineer were Formicidae (ants), Oligochaeta (earthworms) and Isoptera (termites) in these experiments. The abundance of ants was found higher in the dry season (October 2007 and November 2008) than rainy season (June 2007 and July 2008) with highest density in no-tillage and mulching with Stylosanthes guianensis system (4,030 individuals.m-2 in October 2007 and 1,462 individuals.m-2 in November 2008). On the other hand, the abundance of earthworms was found higher in the rainy season (June 2007 and July 2008) than dry season (October 2007 and November 2008). Earthworms were found in no-tillage and mulching systems higher than conventional cropping system and natural dipterocarp forest. The highest number of earthworms was 40 individuals.m-2in June 2007 and 107 individuals.m-2in July 2008. While the abundance and biomass of termites were found highest (272 individual.m-2 and 0.57 g.m-2) in the natural dipterocarp forest as compared to all treatments. Furthermore, direct seeded upland rice under no tillage and different types of organic mulch systems for 2 year periods resulted in enhancing organic matter, total carbon and total nitrogen. Especially, no-tillage and mulching with S. guianensis and B. ruziziensis systems in November 2008 showed statistically significantly higher in organic matter (34.85%), total carbon (41.18%) and total nitrogen (39.53%) than those of conventional cropping system.