English
เมนู
งานวิจัย

หลักวิชาการเบื้องหลังการทำนาเปียกสลับแห้ง

เราไม่ได้คิดวิธีทำนาเปียกสลับแห้งขึ้นมาเองครับ วิธีนี้ได้รับการศึกษามาอย่างดีโดยสถาบันวิจัยข้าวนานาชาติ (IRRI) หน้านี้สรุปว่าหลักฐานบอกอะไร รวมถึงจุดที่หลักฐานยังอ่อนอยู่ด้วย

การทำนาเปียกสลับแห้งคืออะไร

การทำนาเปียกสลับแห้ง (ภาษาอังกฤษเรียกว่า Alternate Wetting and Drying หรือ AWD) คือการปล่อยให้นาแห้งไปสักระยะหลังจากน้ำที่ขังบนผิวดินหมดไป แล้วจึงเติมน้ำเข้านาใหม่ ทำสลับกันแบบนี้ไปตลอดฤดู แทนที่จะขังน้ำไว้ตลอดเวลา (IRRI, AWD fact sheet) (Bouman et al., 2007)

หลักการ “เปียกสลับแห้งแบบปลอดภัย” ของ IRRI

หัวข้อคำแนะนำของ IRRI
อุปกรณ์ท่อวัดระดับน้ำที่เจาะรูรอบท่อ ให้โผล่เหนือผิวดินประมาณ 10 ซม. และฝังลงใต้ผิวดินประมาณ 20 ซม. แล้วควักดินในท่อออก
สูบน้ำเข้าเมื่อไรเมื่อระดับน้ำในท่อลดลงถึงประมาณ 15 ซม. ใต้ผิวดิน
เติมน้ำเท่าไรเติมจนน้ำขังบนผิวดินสูงประมาณ 5 ซม.
เริ่มเมื่อไรประมาณ 1–2 สัปดาห์หลังปักดำ
ช่วงข้าวออกดอกขังน้ำไว้ตั้งแต่ประมาณหนึ่งสัปดาห์ก่อน จนถึงหนึ่งสัปดาห์หลังข้าวออกดอก
หลังข้าวออกดอกกลับมาทำเปียกสลับแห้งในช่วงข้าวสร้างเมล็ด และระบายน้ำออกก่อนเกี่ยว

ที่มา: (IRRI, AWD fact sheet) แพลตฟอร์ม NaLog ของเราใช้เกณฑ์เดียวกันนี้ คือ −15 ซม. และ +5 ซม. ดูเพิ่มเติมได้ที่หน้าเซ็นเซอร์

รอบเปียกสลับแห้งแบบปลอดภัยตามคำแนะนำของ IRRIภาพประกอบ: เติมน้ำเข้านาให้สูงประมาณ 5 ซม. ทุกครั้งที่ระดับน้ำในท่อลดลงต่ำกว่าผิวดินประมาณ 15 ซม. และขังน้ำไว้ช่วงข้าวออกดอก ไม่ใช่ข้อมูลที่วัดจริงขังน้ำไว้ช่วงข้าวออกดอก+10+50−5−10−15−20ระดับน้ำ (ซม.)ผิวดินเติมน้ำให้สูงประมาณ 5 ซม.สูบน้ำเมื่อน้ำต่ำกว่าผิวดินราว 15 ซม.เวลาหลังปักดำ → (ภาพประกอบ ไม่ใช่ข้อมูลจริง)

หลักฐานบอกอะไรบ้าง

เรื่องผลที่พบโดยทั่วไปแหล่งที่มา
การใช้น้ำเปียกสลับแห้งแบบปลอดภัยมักประหยัดน้ำชลประทานได้ 15–30% งานวิเคราะห์อภิมาน (งานวิเคราะห์รวมหลายการศึกษา) ระดับโลกพบว่าลดลง 23% สำหรับแบบแห้งไม่จัด(Bouman et al., 2007) (Richards & Sander, 2014) (Carrijo et al., 2017)
ผลผลิตแบบแห้งไม่จัด: โดยเฉลี่ยผลผลิตไม่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ถ้าปล่อยให้แห้งจัด: ผลผลิตลดลงราว 23%(Carrijo et al., 2017)
ก๊าซมีเทนต่ำกว่าการขังน้ำตลอดราว 50% โดยเฉลี่ย ค่ามาตรฐานของ IPCC ปี 2019 ชี้ว่าลดลงราว 45%(Jiang et al., 2019) (Zhao et al., 2024) (IPCC, 2019)
ก๊าซไนตรัสออกไซด์มักเพิ่มขึ้น ประโยชน์สุทธิด้านก๊าซเรือนกระจกเป็นบวกโดยเฉลี่ย แต่ไม่ได้เป็นบวกทุกพื้นที่(Jiang et al., 2019) (Chidthaisong et al., 2018)
หลักฐานจากแปลงนาในไทยปราจีนบุรี 3 ปี: ใช้น้ำน้อยลงราว 42% ก๊าซมีเทนลดลงราว 49% ผลผลิตไม่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ (พื้นที่เดียว ดินเปรี้ยวจัด)(Chidthaisong et al., 2018)
ความคุ้มค่าสำหรับเกษตรกรการทำนาเปียกสลับแห้งน่าสนใจที่สุดในพื้นที่ที่เกษตรกรต้องจ่ายค่าสูบน้ำเอง(Lampayan et al., 2015) (Richards & Sander, 2014)

ข้อจำกัดที่เราให้ความสำคัญ

สารหนูและแคดเมียม

การปล่อยให้ดินแห้งลึกขึ้นอาจลดสารหนูในเมล็ดข้าวได้ (Linquist et al., 2015) แต่การทำแบบปลอดภัยที่ 15 ซม. อาจไม่ช่วยลด(Carrijo et al., 2018) และแคดเมียมอาจเพิ่มขึ้นเมื่อดินแห้ง (Carrijo et al., 2022) เราจึงไม่กล่าวอ้างใด ๆ เรื่องความปลอดภัยของอาหาร

ก๊าซไนตรัสออกไซด์

การทำนาเปียกสลับแห้งลดก๊าซมีเทนได้ส่วนหนึ่ง แต่แลกกับก๊าซไนตรัสออกไซด์ที่เพิ่มขึ้น ในงานวิจัยของไทย ความแตกต่างของศักยภาพในการทำให้โลกร้อนสุทธิในฤดูแล้งไม่มีนัยสำคัญทางสถิติ (Chidthaisong et al., 2018)

การเข้าถึงน้ำ

การทำนาเปียกสลับแห้งต้องสูบน้ำเข้าและระบายน้ำออกได้ จึงไม่แนะนำสำหรับนาที่พึ่งน้ำฝนอย่างเดียว(Richards & Sander, 2014) ข้อนี้จำกัดพื้นที่ในอีสานที่ใช้วิธีนี้ได้

ฤดูกาลและดิน

ฝนในฤดูฝนอาจทำให้นาไม่แห้ง (Sander et al., 2017) และถ้าระดับน้ำใต้ดินตื้น น้ำในท่ออาจไม่เคยลดลงถึง −15 ซม. ทำให้ประหยัดน้ำได้น้อยลง (Bouman et al., 2007)

อีกเหตุผลหนึ่งที่การวัดสำคัญ: ถ้านาไม่เคยแห้งจริง ประโยชน์ด้านก๊าซมีเทนของการทำนาเปียกสลับแห้งอาจแทบไม่มีเลย(Richards & Sander, 2014) การบันทึกว่านาแห้งลงไปลึกแค่ไหนและนานเท่าไร คือช่องว่างที่เซ็นเซอร์และ NaLog ของเราออกแบบมาเพื่อเติมเต็ม

ความรู้หมุนเวียนใน KhawTECH อย่างไรวงจร: งานวิจัยที่ตีพิมพ์ใช้ประกอบการตัดสินใจ การตัดสินใจกำหนดการออกแบบอุปกรณ์และซอฟต์แวร์ จากนั้นนำไปใช้ในแปลงนา ผลการวัดในแปลงกลายเป็นหลักฐานใหม่ ส่วนที่ยังขาดคือการวัดผลในแปลงนา ซึ่งแปลงทดลองจะช่วยเติมเต็มหลักฐานมาก่อนคำกล่าวอ้างงานวิจัยIRRI งานวิเคราะห์อภิมานการตัดสินใจเกณฑ์ การออกแบบวิศวกรรมเซ็นเซอร์ NaLog AIแปลงนานาของครอบครัวการวัดผลสิ่งที่ยังขาด

ทำไมการวัดจริงจึงสำคัญ

งานวิจัยบอกว่าการทำนาเปียกสลับแห้งได้ผลอย่างไรในแปลงทดลอง ขั้นตอนต่อไปคือการวัดผลจริงในนาข้าวจริง นั่นคือสิ่งที่เซ็นเซอร์และNaLog ของเราสร้างมาเพื่อทำครับ

แหล่งอ้างอิง

  1. IRRI Rice Knowledge Bank (Lampayan, Yadav, Humphreys). Saving Water with Alternate Wetting Drying (AWD). Fact sheet. www.knowledgebank.irri.org
  2. Bouman, B.A.M., Lampayan, R.M., Tuong, T.P. (2007). Water Management in Irrigated Rice: Coping with Water Scarcity. IRRI, Los Baños. books.irri.org
  3. Richards, M., Sander, B.O. (2014). Alternate wetting and drying in irrigated rice: Implementation guidance for policymakers and investors. CCAFS/IRRI Practice Brief. cgspace.cgiar.org
  4. Carrijo, D.R., Lundy, M.E., Linquist, B.A. (2017). Rice yields and water use under alternate wetting and drying irrigation: A meta-analysis. Field Crops Research 203, 173–180. doi:10.1016/j.fcr.2016.12.002
  5. Jiang, Y., et al. (2019). Water management to mitigate the global warming potential of rice systems: A global meta-analysis. Field Crops Research 234, 47–54. doi:10.1016/j.fcr.2019.02.010
  6. Zhao, C., Qiu, R., Zhang, T., Luo, Y., Agathokleous, E. (2024). Effects of AWD irrigation on methane and nitrous oxide emissions from rice fields: A meta-analysis. Global Change Biology 30, e17581. doi:10.1111/gcb.17581
  7. IPCC (2019). 2019 Refinement to the 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, Vol. 4, Ch. 5 Cropland. www.ipcc-nggip.iges.or.jp
  8. Chidthaisong, A., et al. (2018). Evaluating the effects of alternate wetting and drying (AWD) on methane and nitrous oxide emissions from a paddy field in Thailand. Soil Science and Plant Nutrition 64(1), 31–38. doi:10.1080/00380768.2017.1399044
  9. Linquist, B.A., et al. (2015). Reducing greenhouse gas emissions, water use, and grain arsenic levels in rice systems. Global Change Biology 21, 407–417. doi:10.1111/gcb.12701
  10. Carrijo, D.R., et al. (2018). Impacts of variable soil drying in alternate wetting and drying rice systems on yields, grain arsenic concentration and soil moisture dynamics. Field Crops Research 222, 101–110. doi:10.1016/j.fcr.2018.02.026
  11. Carrijo, D.R., LaHue, G.T., Parikh, S.J., Chaney, R.L., Linquist, B.A. (2022). Mitigating the accumulation of arsenic and cadmium in rice grain: A quantitative review of the role of water management. Science of the Total Environment 839, 156245. doi:10.1016/j.scitotenv.2022.156245
  12. Sander, B.O., Wassmann, R., Palao, L.K., Nelson, A. (2017). Climate-based suitability assessment for alternate wetting and drying water management in the Philippines. Carbon Management 8, 331–342. doi:10.1080/17583004.2017.1362945
  13. Lampayan, R.M., Rejesus, R.M., Singleton, G.R., Bouman, B.A.M. (2015). Adoption and economics of alternate wetting and drying water management for irrigated lowland rice. Field Crops Research 170, 95–108. doi:10.1016/j.fcr.2014.10.013