ridm@nrct.go.th   ระบบคลังข้อมูลงานวิจัยไทย   รายการโปรดที่คุณเลือกไว้

การประเมินศักยภาพของพื้นที่ป่าไม้ในประเทศไทยในการออกซิไดซ์ก๊าสมีเทน

หน่วยงาน สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย

รายละเอียด

ชื่อเรื่อง : การประเมินศักยภาพของพื้นที่ป่าไม้ในประเทศไทยในการออกซิไดซ์ก๊าสมีเทน
นักวิจัย : อำนาจ ชิดไธสง
คำค้น : DGGE , Land use , Methane oxidation , methanotroph , Thai forest soil , การเปลี่ยนแปลงการใช้ประโยชน์ที่ดิน , ดินป่าไม้ในประเทศไทย , มีเทนออกซิเดชัน , แบคทีเรียกลุ่ม
หน่วยงาน : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย
ผู้ร่วมงาน : -
ปีพิมพ์ : 2550
อ้างอิง : http://elibrary.trf.or.th/project_content.asp?PJID=MRG4580019 , http://research.trf.or.th/node/337
ที่มา : -
ความเชี่ยวชาญ : -
ความสัมพันธ์ : -
ขอบเขตของเนื้อหา : -
บทคัดย่อ/คำอธิบาย :

ก๊าซมีเทนเป็นการเรือนกระจกที่สำคัญและการออกซิไดซ์มีเทนโดยแบคทีเรียในดินถือเป็นแหล่งดูดกลับก๊าซมีเทนจากอากาศที่สำคัญแหล่งหนึ่ง ประเทศไทย ได้มีการประมาณการปลดปล่อยก๊าซมีเทนจากแหล่งต่าง ๆ ไว้ค่อนข้างมาก แต่ที่ผ่านมายังไม่มีการศึกษาเกี่ยวกับแหล่งดูดกลับและปริมาณการดูดกลับโดยแหล่งต่าง ๆ เหล่านั้น การศึกษาครั้งนี้จึงได้วัดอัตราการออกซิไดซ์มีเทนโดยเปรียบเทียบในดินที่มีการใช้ประโยชน์แตกต่างกันในจังหวัดนครราชสีมา ได้แก่ ดินป่าธรรมชาติดิบแล้ง ดินป่าปลูกกระถินเทพา และดินที่ใช้ทำการเกษตร (ปลูกข้าวโพด) อัตราการออกซิไดซ์วัดโดยวิธี Close chamber method โดยทำการวัดทุกเดือนระหว่างมกราคม ถึง ธันวาคม 2546 นอกจากนี้ได้เก็บตัวอย่างดินเพื่อศึกษาลักษณทางจลศาสตร์ของการออกซิไดซ์ก๊าซมีเทนและลักษณะโครงสร้างประชากรของ methanotrophic bacteria โดยวิธี denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) จากชิ้นส่วนของยีนที่ควบคุมการทำงานของเอนไซม์มีเทนโมโนออกซิจิเนส ผลการศึกษาพบว่า ดินทั้งสามแห่งสามารถออกซิไดซ์ก๊าซมีเทนระดับความเข้มข้นตามธรรมชาติได้ แต่อัตราการออกซิไดซ์แตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่าง ๆ เช่น ฤดูกาล ลักษณะการใช้ที่ดิน และจุดที่ทำการเก็บตัวอย่าง ในฤดูแล้งอัตราการออกซิไดซ์ก๊าซมีเทนจะสูงกว่าในฤดูฝน นอกจากนี้ในฤดูฝนบางครั้งยังมีการปลดปล่อยก๊าซมีเทนออกมา แสดงว่าความชื้นของดินเป็นปัจจัยหลักอันหนึ่งในการควบคุมอัตราการออกซิไดซ์ก๊าซมีเทน จากการเปรียบเทียบ พบว่าการออกซิไดซ์ก๊าซมีเทนในป่าธรรมชาติและป่าปลูกในประเทศไทยอยู่ในระดับที่พบในดินแถบอบอุ่น จากค่าเฉลี่ยต่อปีพบว่า ดินป่าเป็นแหล่งดูดกลับก๊าซมีเทนสุทธิ (1.50 และ 1.17 มิลลิกรัมต่อตารางเมตรต่อวัน ในป่าธรรมชาติและป่าปลูก ตามลำดับ) สำหรับในดินที่ทำการเกษตร การปลดปล่อยก๊าซมีเทนโดยเฉพาะในช่วงฤดูฝนทำให้เฉลี่ยทั้งปีดินนี้เป็นแหล่งปลดปล่อยสุทธิ ในดินป่าทั้งสองแห่ง พบ่าชั้นดินระหว่าง 15-40 ซม เป็นชั้นที่มีอัตราการออกซิไดซ์มีเทนสูงสุด ในขณะที่ในดินที่ทำการเกษตรความแตกต่างในการออกซิไดซ์มีเทนตามความลึกไม่ชัดเจนนัก ความเข้มข้นที่สูงของไนเตรท ไนไตรท์และแอมโมเนียมในดินชั้นบนอาจมีผลยับยั้งการเจริญของแบคทีเรียที่ออกซิไดซ์มีเทน ทำให้ไม่พบการออกซิไดซ์ในดินชั้นบนนี้ จากการศึกษาทางจลศาสตร์ของการออกซิไดซ์มีเทนพบว่าดินป่าธรรมชาติมีความจำเพาะต่อมีเทนสูง (ค่า Km = 52 ppmv) แต่ศักยภาพในการออกซิไดซ์ต่ำ (ค่า Vmax = 0.82 นาโนโมลต่อกรัมดินต่อชั่วโมง) ในขณะที่ดินจากป่าปลูกมีความจำเพาะต่อมีเทนสูงรองลงมา (Km = 723 ppmv) และดินจากพื้นที่เกษตรมีความจำเพาะต่อมีเทนต่ำสุด (Km = 1454-2362 ppmv) ฉะนั้น ดินป่าสามารถออกซิไดซ์มีเทนที่ความเข้มข้นต่ำได้ดีกว่าดินที่ใช้ทำการเกษตร ลักษณะทางจลศาสตร์นี้สัมพันธ์กับลักษณะโครงสร้างประชากรของแบคทีเรียในดิน กล่าวคือผลของ DGGE ชี้ว่าโครงสร้างประชากรของ methanotroph ในดินป่าทั้งสองแห่งมีความคล้ายคลึงกัน และแตกต่างดินที่ทำการเกษตร ทั้ง Methylobacter spp. และ Methylocystis spp เป็นกลุ่มแบคทีเรียหลัก นอกจากนี้ ยังพบ methanotroph ที่จัดอยู่ใน cluster ? (USC ?) ซึ่งเชื่อว่าเป็นกลุ่มหลักที่สามารถออกซิไดซ์มีเทนที่ระดับความเข้มข้นตามธรรมชาติ ในดินป่าทั้งสองแห่ง และพบลำดับเบสของกลุ่มแบคทีเรียที่ยังไม่เคยพบมาก่อนที่อาจมีความสัมพันธ์กับแบคทีเรียในกลุ่ม Gammaproteobacteria หรือกลุ่มอื่น ๆ ที่มียีนควบคุมการทำงานของเอ็นไซม์แอมโมเนียโมโนออกซิจิเนส ของแบคทีเรียที่ออกซิไดซ์แอมโมเนีย จากผลที่กล่าวมาแสดงให้เห็นว่า นอกจากปัจจัยแวดล้อมเช่นความชื้นแล้ว ความแตกต่างด้านโครงสร้างประชากรของ methanotrop ที่พบในดินที่มีการใช้ประโยชน์ต่างกัน ก็เป็นเหตุผลที่สำคัญประการหนึ่ง อันนำไปสู่ความแตกต่างในศักยภาพและจลศาสตร์การออกซิไดซ์มีเทนดังที่กล่ามาแล้ว ผลการศึกษาครั้งนี้ แสดงให้เห็นว่าลักษณะการใช้ประโยชน์ที่ดินมีผลอย่างมากต่ออัตราการออกซิไดซ์มีเทน การเปลี่ยนจากป่าไปเป็นพื้นที่เกษตรส่งผลให้ดินสูญเสียคุณสมบัติการออกซิไดซ์ก๊าซมีเทน อย่างไรก็ตาม การปลูกป่าก็ช่วยทำให้ดินกลับมาออกซิไดซ์มีเทนได้อีกครั้ง การสูญเสียความสามารถในการออกซิไดซ์กาซมีเทนนี้มีผลมาจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างประชากรของ methanotroph และคุณสมบัติทางจลศาสตร์ของการออกซิไดซ์มีเทนของแบคทีเรียเหล่านั้น จากการประมาณการในเบื้องต้นพบว่า ดินป่าไม้ในประเทศไทยมีศักยภาพสูงในการออกซิไดซ์มีเทนที่ความเข้มข้นระดับธรรมชาติ การช่วยรักษาพื้นที่ป่าจึงมีความสำคัญในการรักษาลักษณะที่เป็นแหล่งดูดกลับมีเทนสุทธิของป่าเอาไว้ Methane is an important greenhouse gas and oxidation in soils represents a significant sink. In Thailand, estimate of methane emission is well established but there has been no estimate available for methane sink. In this study, methane oxidation fluxes were measured with the closed chamber method in different land use types; natural forest (dry evergreenforest; SK site), re-grown forest (Acacia mangium, AC site) and corn cultivation (CF site). Monthly in situ fluxes were monitored during January – December 2003 in Nakornratchasrima Province, Northeast Thailand. Soil samples were taken for kinetic study in the laboratory and for analysis of methanotrophic bacteria (MB) community by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) of pmoA gene fragments (encoding for a subunit of particulate methane monooxygenase) that were PCR-amplified from total total soil DNA extracts. Results reveal that methane oxidation occurred in all land use types but oxidation rate varied according to reason, land use types, and sampling spots. Both SK and AC forests showed the oxidation rates comparable to that found in temperate forests. High rate of methane oxidation was found during the summer monts. In raining reason, net methane emission was occasionally observed, indicating the importance of soil moisture as the controlling factor. On one-year average basis, soil at both SK and AC forests were the net methane sinks (1.50 and 1.17 mg CH4 m-2 day-1, respectively). On the other hand, high methane emission during raining season made soil at CF site became a net methane source on annual average basis. In SK and AC soil a clear zonation for active oxidation layer was between 15-40 cm while in CF soil no clear active layer was observed. This was possibly due to high concentration of inorganic nitrogen compounds (NO3-, NO2- and NH4+) in the topsoil that inhibited the activity of methane oxidizing bacteria. Examining kinetic coefficients of these active layers revealed that soil at SK site had low methanotrophic capacity (Vmax of 0.82 nmol.g soil-1. h-1) but relatively high affinity for methane (Km of 52 ppmv). Soil at AC and CF sites showed low affinity for methane (Km of 724 ppmv and 1454-2362 ppmv, respectively). However, soils at these two sites were capable of oxidizing high concentration of methane while soil at SK site it was not. Difference in kinetic characteristics among these sites is also reflected in structure of methanotrophic community. Cluster analysis based on the DGGE banding patterns indicated that the MB community of SK and AC sites were similar to each other but different from that of the CF site. Sequence analysis of excised DGGE bands indicated that Methylobacter spp. And Methylocystis spp represented genera of cultivated MB at the sampling sites. Sequences of upland soil cluster ? (USC ?), that has been suggested to represent organisms involved in atmospheric methane consumption in diverse soils, were detected in the native forest and reforested site. Such sequences formed a separate branch related to USC ?. Other sequences that indicated the uncultivated groups of potential MB were related to methanotrophic Gammaproteobacteria or an unknown sequence cluster that may represent either pmoA or amoA (coding for a subunit of the ammonia monooxygenase of ammonia oxidizing bacteria). It is thus concluded that besides the environmental factors such as water content, different community composition of methanotrophic bacteria under different land use is one of the important factors leading to different in methanotrophic capacity and kinetic characteristics of methane oxidation. In conclusion, the results obtained in this study indicate that land use change from forest to agriculture significantly reduces methanotrophic capacity of soils. However, conversion of agriculture back to forest and preserving the natural forest methanotrophic capacity of soils. However, conversion of agriculture back to forest and preserving the natural forest conditions can maintain high methane oxidation capacity. Loss of methanogenic capacity upon changing land use is associated with altering bacteria community and their characteristics of kinetic methane uptake. Preliminary estimate indicates that Thai forest soils have high capacity for atmospheric methane sink and thus maintaining forest area is important if their sink characteristics are to be preserved.

บรรณานุกรม :
อำนาจ ชิดไธสง . (2550). การประเมินศักยภาพของพื้นที่ป่าไม้ในประเทศไทยในการออกซิไดซ์ก๊าสมีเทน.
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
อำนาจ ชิดไธสง . 2550. "การประเมินศักยภาพของพื้นที่ป่าไม้ในประเทศไทยในการออกซิไดซ์ก๊าสมีเทน".
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
อำนาจ ชิดไธสง . "การประเมินศักยภาพของพื้นที่ป่าไม้ในประเทศไทยในการออกซิไดซ์ก๊าสมีเทน."
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย, 2550. Print.
อำนาจ ชิดไธสง . การประเมินศักยภาพของพื้นที่ป่าไม้ในประเทศไทยในการออกซิไดซ์ก๊าสมีเทน. กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย; 2550.