Straw and Rice Stubble Management Technology with Chopping and Biological Fermentation to Improve Paddy Soil

Abstract

The purposes of this research were to develop technology for chopping straw and rice stubble to reduce size in order to increase effectiveness of residue management after the harvest by incorporating 5-10 centimeter chopped straw and rice stubble in a ratio of 700 kg/rai along with biological fermentation, to compare the results with residue management by burning uncut straw and rice stubble with incorporation, and to study effectiveness in improving paddy soil, reducing farming cost and increasing rice yield.

The results revealed that the developed chopper was able to reduce straw and rice stubble size after the harvest. Therefore, they were evenly mixed into the soil which resulted in minimizing difficulties of soil preparation, facilitating decomposition process and increasing nutrient cycling in paddy soil. In terms of the effectiveness of the chopper, the findings found that the appropriate rate for cutting speed was 1,800 round/minute which associated with the appropriate feed rate at 102 round/minute. Moreover, it was able to cut straw and rice stubble into 5-10 centimeters. When the chopper was evaluated the effectiveness of fieldwork under proper conditions which was dragged by a tractor running in engine cycle 1,300 round/minute (low gear) and constant speed rate at 20 km/hour, it was able to cut straw and rice stubble at 450 kg/hour. Furthermore, the average cut speed per area was ½ rai/hour or 2 hour/rai and the fuel consumption rate was 972 ml/hour. In addition, the breakeven point of the chopper was 34.5 rai/year and the payback period was 1 year and 2 months.

The evaluation of effectiveness of the chopper with biological fermentation from the experimental study in the sample paddy field indicated that biodegradation rate was higher after 100 days of the experiment. Similarly, chemical properties of soil was changed after the experiment which caused the decline of acidity and an increase in organic matter when compared with uncut straw and rice stubble burning and incorporation. Furthermore, the comparison of the growth rate of rice stems aged 60-90 days suggested that the average growth of the rice in the paddy field which incorporating cut straw and rice stubble was 32-35 stems/stalk, while the growth of rice in the paddy field which burning straw and rice stubble was lower as 28 stems/stalk. The production cost and yield rate of the paddy field which incorporating cut straw and rice stubble along with biological fermentation and using chemical fertilizer in ratio of 25 kg/rai costed 6,102 baht/rai and gave average rice yield 938 kg/rai, which was higher than the paddy field which burned uncut straw and rice stubble, and used chemical fertilizer in a ratio of 50 kg/rai as regular local farmer practice that gave rice yield ranged from 798 to 892 kg/rai and costed 7,962-8,262 baht/rai.

การวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีเครื่องตัดสับสำหรับลดขนาดทางกายภาพของฟางและตอซังเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการจัดการเศษซากพืชในแปลงนาหลังการเก็บเกี่ยวด้วยการไถกลบฟางและตอซังอัตราส่วน 700 กิโลกรัม/ไร่ ที่ทำการลดขนาดทางกายภาพด้วยการตัดสับ ให้มีความยาวเฉลี่ย 5-10 เซนติเมตร ร่วมกับการหมักทางชีวภาพ เปรียบเทียบกับการจัดการโดยการเผาทำลายและการไถกลบโดยไม่ได้ตัดสับ เพื่อศึกษาประสิทธิภาพในการปรับปรุงบำรุงดิน ต้นทุนการทำนา และอัตราผลผลิตข้าวที่ได้รับ

ผลการวิจัยพบว่า เทคโนโลยีเครื่องตัดสับฟางและตอซังที่พัฒนาขึ้นสามารถลดขนาดทางกายภาพของเศษซากพืชหลังการเก็บเกี่ยว จึงทำให้คลุกเคล้าลงไปในดินได้อย่างสม่ำเสมอช่วยลดอุปสรรคในการไถเตรียมดิน ทำให้ย่อยสลายกลายเป็นอินทรียวัตถุได้เร็วขึ้นก่อให้เกิดการหมุนเวียนธาตุอาหารในดินนา ผลการทดสอบประสิทธิภาพการตัดสับพบว่าค่าความเร็วรอบของชุดใบมีดสำหรับตัดสับมีความเหมาะสมอยู่ที่ 1,800 รอบ/นาที โดยมีความสัมพันธ์กับค่าความเร็วรอบการป้อนของชุดเกลียวดูดมีความเหมาะสม อยู่ที่ 102 รอบ/นาที สามารถตัดสับฟางและตอซังให้มีขนาดความยาวเฉลี่ย 5-10 เซนติเมตร เมื่อทำการประเมินประสิทธิภาพการทำงานภาคสนามภายใต้สภาวะที่เหมาะสมกับการใช้งาน โดยใช้รถแทรกเตอร์ในการลากจูงด้วยรอบการทำงานของเครื่องยนต์ 1,300 รอบ/นาที (เกียร์ต่ำ) ความเร็วในการขับเคลื่อนคงที่ 20 กิโลเมตร/ชั่วโมง พบว่าสามารถตัดสับฟางและตอซังได้ในปริมาณเฉลี่ย 450 กิโลกรัม/ชั่วโมง อัตราความเร็วในการตัดสับต่อพื้นที่เฉลี่ย ½ ไร่/ชั่วโมง หรือ 2 ชั่วโมง/ไร่ อัตราการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงเฉลี่ย 972 มิลลิลิตร/ชั่วโมง จุดคุ้มทุนของการใช้งานมีค่าเท่ากับ 34.45 ไร่/ปี โดยมีระยะเวลาคืนทุน 1 ปี 2 เดือน

การประเมินศักยภาพของเทคโนโลยีเครื่องตัดสับฟางและตอซังร่วมกับการหมักทางชีวภาพจากการทดสอบเชิงปฏิบัติการภาคสนามในพื้นที่แปลงนาทดลอง พบว่าอัตราการย่อยสลายสารอินทรีย์หลังจากการทดลอง 100 วันมีค่าสูงขึ้น เช่นเดียวกับสมบัติทางเคมีของดินที่เปลี่ยนแปลงไปหลังการทดลอง ทำให้ดินมีสภาพเป็นกรดลดลงและค่าอินทรียวัตถุเพิ่มขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับการจัดการฟางและตอซังด้วยการเผาทำลายและการไถกลบโดยไม่ได้ตัดสับ ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบการเจริญเติบโตของต้นข้าวอายุ 60-90 วัน พบว่าข้าวที่ปลูกในแปลงนาที่ไถกลบฟางและตอซังด้วยการตัดสับร่วมกับการหมักทางชีวภาพมีการเจริญเติบโตทางลำตันที่ดีกว่า มีอัตราการแตกกอเฉลี่ย 32-35 รวง/กอ แตกต่างจากข้าวที่ปลูกในแปลงนาที่ไถกลบฟางและตอซังด้วยการเผาทำลายที่ข้าวมีการเจริญเติบโตทางลำต้นน้อยกว่า มีอัตราการแตกกอเฉลี่ย 28 รวง/กอ ในส่วนของต้นทุนและอัตราผลผลิตของการทำนาที่ใช้เทคโนโลยีเครื่องตัดสับฟางและตอซังร่วมกับหมักทางชีวภาพ ที่มีการให้ปุ๋ยเคมีอัตราส่วน 25 กิโลกรัม/ไร่ มีต้นทุนการทำนาเพียง 6,102 บาท/ไร่ ให้ผลผลิตข้าวอัตราเฉลี่ย 938 กิโลกรัม/ไร่ ซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าการจัดการฟางและตอซัง ด้วยการเผาทำลายและการไถกลบโดยไม่ได้ตัดสับที่มีการให้ปุ๋ยเคมีในอัตราส่วน 50 กิโลกรัม/ไร่ ตามกรรมวิธีของเกษตรกรทำนาในพื้นที่ ซึ่งให้ผลผลิตข้าวในอัตราเฉลี่ยเพียง 798-892 กิโลกรัม/ไร่ โดยมีต้นทุนการทำนาสูงถึง 7,962-8,262 บาท/ไร่