Use of Biochar Residue for Sustainable Environmental Quality Management of Aquaculture in Peri-urban Area

พื้นที่บริเวณภาคกลางตอนล่าง เป็นพื้นที่ทำการเกษตรหลากหลาย ทั้งการเพาะปลูกพืช และการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ ทำให้เกิดอุตสาหกรรมการเกษตรต่อเนื่องอื่นๆ   สร้างอาชีพและรายได้ให้กับประชาชนในพื้นที่  ปัจจุบันภาคการเกษตรชายฝั่งที่มีอยู่เดิม พบปัญหาการเจริญเติบโตของภาคอุตสาหกรรม และเมืองที่รุกร้ำเข้าใกล้กับพื้นที่เพาะเลี้ยงสัตว์น้ำมากขึ้น คลองต่างๆ จึงเป็นแหล่งรับน้ำเสียจากบ้านเรือน และอุตสาหกรรมขนาดเล็ก ขณะที่การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำชายฝั่งต้องพึ่งพาแหล่งน้ำจากคลองสาธารณะมาใช้ในการเพาะเลี้ยง ซึ่งหากน้ำมีการปนเปื้อนมลสาร นอกจากจะมีผลต่อสุขภาพของสัตว์น้ำแล้ว ยังอาจมีผลต่อผู้บริโภคซึ่งอยู่ในห่วงโซ่อาหารอีกด้วย  ดังนั้นเทคนิคในการจัดการคุณภาพน้ำและเลนตะกอนสำหรับการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำชายฝั่งแบบบ่อดิน จึงมีความสำคัญ เพื่อให้ กุ้ง และปลา แข็งแรง เติบโตดี ลดความเสี่ยงจากการติดเชื้อโรค และมีอัตราการรอดสูง    ถึงแม้ว่าการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำในพื้นที่ดังกล่าวได้ใช้ระบบปิดมากขึ้น แต่จะพบปัญหาการระเหยของน้ำ และการสะสมของสารอินทรีย์และขี้กุ้ง จึงจำเป็นต้องมีการเติมน้ำในบ่อจากคลองสาธารณะ รวมถึงการป้องกันการปนเปื้อนมลสารต่างๆ เข้าบ่อ   นอกจากนี้ข้อมูลคุณภาพน้ำที่นำเข้าบ่อได้แก่ ความเป็นกรดด่าง  ออกซิเจนละลาย สารอินทรีย์ และความเค็ม เป็นข้อมูลสำคัญ เพราะมีผลต่อการเจริญเติบโต และการปรับสมดุลของเกลือแร่ในตัวสัตว์น้ำ   ในช่วงเริ่มต้นของการเลี้ยงกุ้ง เกษตรกรจะปล่อยลูกกุ้งลงบ่อและอนุอนุบาลกุ้งให้มีขนาดโตพอเหมาะก่อนปล่อยลงสู่บ่อเพาะเลี้ยง ในช่วงนี้ กุ้งต้องการสาหร่ายเพื่อการเจริญเติบโต  เกษตรกรหลายแห่งจึงเติมปุ๋ยเคมีเพื่อเพิ่มธาตุอาหารเพื่อให้เกิดสาหร่ายขึ้น และเติมแร่ธาตุต่างๆ เช่นแคลเซียม แมกนีเซียม เพื่อทดแทนแร่ธาตุที่สูญเสียไปในระหว่างการเลี้ยงแต่ละรอบ ซึ่งการได้มาซึ่งสารเคมีที่เติมลงในบ่อเพาะเลี้ยงดังกล่าว ล้วนเกี่ยวโยงกับการใช้ทรัพยากรและพลังงานที่เกี่ยวเนื่องกับการปลดปล่อยแก๊สเรือนกระจก อันเป็นสาเหตุให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และส่งผลกระทบต่อการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำชายฝั่งเองอีกด้วย  เนื่องจากการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำจัดเป็นบริการระบบนิเวศ (Ecosystem service) ที่สร้างผลผลิต และรายได้ให้กับคนในพื้นที่ การทำการเกษตรฟื้นฟู ด้วยการใช้วัสดุธรรมชาติ และการจัดการอย่างยั่งยืนจำเป็นต้องพิจารณามิติ ทั้งทางด้านเศรษฐศาสตร์ สังคม และสิ่งแวดล้อม    และควรเป็นเทคโนโลยีที่เกษตรกรสามารถเข้าถึงได้ง่าย ลงทุนต่ำ สามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้  ดังนั้นจึงมีแนวคิดในการบูรณาการศาสตร์ทางด้านการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ ร่วมกับการจัดการสิ่งแวดล้อม และความรู้เชิงลึกในการออกแบบระบบ เคมี และชีววิทยาของการนำถ่านชีวภาพในการควบคุมคุณภาพน้ำ  การเพิ่มแร่ธาตุอาหาร และการดูดซับและตรึงไนโตรเจน มาใช้ในการจัดการสิ่งแวดล้อมอย่างยั่งยืนในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบบ่อดินในพื้นที่รอบเมือง

ถ่านไม้โกงกางมีการผลิตในพื้นที่สวนป่าชายเลนเศรษฐกิจ และส่งออกไปขายทั้งในและต่างประเทศเป็นจำนวนมาก  จึงทำให้มีเศษถ่าน ขนาด   5-10  เซนติเมตร เหลือทิ้งอยู่เป็นจำนวนมากเช่นเดียวกัน  ถ่านดังกล่าวไม่สามารถนำไปจำหน่ายได้โดยตรงเนื่องจากมีขนาดไม่สม่ำเสมอ หรือหากจะนำไปผลิตเป็นเชื้อเพลิงถ่านอัดแท่งจะต้องนำไปบดก่อนจึงมีความยุ่งยาก และประชาชนยังไม่นิยมใช้ ทำให้เศษถ่านดังกล่าวถูกกองอยู่ในบริเวณเตาเผาถ่านโดยรอบกระจัดกระจาย ไม่ถูกนำมาใช้ประโยชน์   เนื่องจากถ่านชีวภาพมีรูพรุน และมีธาตุอาหาร จึงเหมาะสำหรับการใช้ในการปลดปล่อยธาตุอาหาร หรือการดูดซับมลสารต่างๆ ได้ ชุดโครงการวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์ที่จะนำถ่านชีวภาพเหลือทิ้งดังกล่าวมาใช้ประโยชน์ และหมุนเวียนในระบบการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำตลอดวงจรการเพาะเลี้ยงตั้งแต่การอนุบาลจนถึงเก็บเกี่ยว  ด้วยการนำไปใช้ในการปลดปล่อยธาตุอาหารให้เกิดห่วงโซ่อาหารธรรมชาติในช่วงการอนุบาล และนำไปใช้ในการกรองน้ำเพื่อปรับปรุงคุณภาพน้ำก่อนเข้าบ่อ และปรับสภาพเลนตะกอน  โดยจำลองบ่อเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำในห้องปฏิบัติการ เพื่อเป็นข้อมูลพื้นฐานในการกำหนดปริมาณถ่านที่เหมาะสมในการนำไปใช้จริงและต่อยอดโครงการวิจัย โดยมีกำหนดระยะเวลาศึกษาวิจัยเป็นระยะเวลา 1 ปี  มีรูปแบบการดำเนินงานวิจัย ดังนี้

1. ช่วงอนุบาล  ศึกษาการปลดปล่อยธาตุอาหารของเศษถ่านชีวภาพ โดยใช้ถ่านชีวภาพที่ยังไม่ได้ใช้งาน (virgin biochar) และถ่านชีวภาพที่ใช้งานแล้ว (spent biochar) ขนาดต่างๆ จากการนำไปปรับสภาพเลนตะกอนแล้วมาใช้ซ้ำ หาปริมาณที่เหมาะสมสำหรับการนำไปใช้ในบ่อเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ โดยศึกษาปัจจัยต่างๆ ที่เกิดขึ้นจริง เช่นปริมาณความเค็ม และค่าความเป็นกรดด่าง จากการเปลียนแปลงของสภาพภูมิอากาศและการใช้ที่ดิน

1. ช่วงเพาะเลี้ยง  ศึกษาการใช้ถ่านชีวภาพหลือทิ้งที่นำมาจากช่วงอนุบาลมาใช้ในระบบถังกรอง ศึกษาขนาดของถ่านชีวภาพที่เหมาะสมด้านประสิทธิภาพการกรอง  และประสิทธิภาพในการบำบัดมลสารต่างๆ เช่น สารอินทรีย์  แอมโมเนีย จุลินทรีย์ ติดตามการเปลี่ยนแปลงของค่าการนำไฟฟ้า ความเป็นกรดด่าง  ออกซิเจนละลาย อย่างต่อเนื่องด้วยระบบตามเวลาจริง (Realtime)  เพื่อศึกษารูปแบบการควบคุมระบบน้ำเข้าบ่อให้เหมาะสมกับระบบการกรองกับการใช้งานจริงในบ่อเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ  
2. ช่วงหลังเก็บเกี่ยว จะมีเลนตะกอนที่เกิดขึ้นจากการเพาะเลี้ยง ถูกสูบน้ำขึ้นมาไว้บนขอบบ่อ ไม่ได้นำมาใช้ประโยชน์และอาจจะมีการชะล้างสารอินทรีย์ และไนโตรเจนกลับลงสู่สิ่งแวดล้อม เกิดผลกระทบต่อแหล่งน้ำธรรมชาติได้ จึงจะนำเลนตะกอนมาผสมกับถ่านชีวภาพเหลือทิ้งที่ใช้ในช่วงอนุบาลกุ้งเพื่อปรับสภาพและตรึงไนโตรเจน  หาสัดส่วนผสมระหว่างเลนตะกอนกับถ่านชีวภาพ ขนาดของถ่านชีวภาพและศึกษาการนำไปใช้เป็นวัสดุปรับปรุงดิน

ทั้งนี้ จะได้ทำการศึกษาการหมุนเวียนการใช้ถ่านชีวภาพในรูปแบบการใช้ซ้ำ ประเมินการนำถ่านชีวภาพมาใช้ในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำด้วยการประเมินในด้านต่างๆ ได้แก่

• การลดปริมาณการให้อาหาร แร่ธาตุ และยังคงมีอัตราการแลกเนื้อที่ดี
• การเพิ่มมูลค่าจากการปลูกพืช และลดการใช้ปุ๋ยเคมี
• ผลประโยชน์ทางด้านสิ่งแวดล้อม การลดความเสี่ยงจากการได้รับจุลินทรีย์ก่อให้เกิดโรค  และแนวทางในการจัดการทรัพยากรน้ำ