การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำในนาข้าวที่เป็นมิตรต่อสภาพภูมิอากาศ

โดย ดร.ปราณีต งามเสน่ห์

กิจกรรมของมนุษย์ปล่อยก๊าซเรือนกระจกประมาณ 50 พันล้านตันต่อปี สัดส่วนของการปล่อยจากแต่ละภาคส่วน ได้แก่ การผลิตพลังงานและความร้อน (73.2%) การเกษตร การป่าไม้และการใช้ที่ดิน (18.4%) อุตสาหกรรม (5.2%) จากขยะและของเสีย (3.2%) ซึ่งสัดส่วนของก๊าซเรือนกระจกจากแต่ละภาคส่วนอาจแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ (Ritchie 2020).

ในภาคการเกษตรนั้น การปลูกข้าวเป็นหนึ่งในปัจจัยที่ส่งผลให้เกิดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกมากที่สุด นาข้าวมีการปล่อยก๊าซมีเทนคิดเป็น 8% ของการปล่อยก๊าซมีเทนจากกิจกรรมของมนุษย์ทั่วโลกในแต่ละปี และยังเป็นแหล่งสำคัญที่ปล่อยก๊าซไนตรัสออกไซด์เนื่องจากการใช้ปุ๋ยอีกด้วย ก๊าซทั้งสองชนิดนี้เป็นอันตรายและมีศักยภาพในการทำให้เกิดภาวะโลกร้อน (Global Warming Potential, GWP) สูงกว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ถึง 25 และ 298 เท่าตามลำดับ (UNFCC).

การเกิดก๊าซมีเทนในนาข้าว

เมื่อนาข้าวมีน้ำท่วมขัง มีปุ๋ยและอินทรียวัตถุสะสมพร้อม ๆ กัน แล้วเกิดสภาวะที่ขาดออกซิเจน จะทำให้แบคทีเรียที่สร้างมีเทนทำงานและส่งผลให้ก๊าซมีเทนที่เกิดขึ้นในกระบวนการนี้ถูกปล่อยออกสู่บรรยากาศผ่านทางลำต้นของข้าว (Rahman and Yamamoto 2020).

การเกิดก๊าซไนตรัสออกไซด์ในนาข้าว

ก๊าซไนตรัสออกไซด์เกิดจากการย่อยสลายของปุ๋ยไนโตรเจนในสภาพที่ขาดออกซิเจน ในแปลงนาข้าวซึ่งมีการสะสมของอินทรีย์วัตถุอยู่มากมาย สภาพที่จมอยู่ใต้น้ำมีผลต่อปฏิกิริยาดีไนตริฟิเคชัน (denitrification) ของจุลินทรีย์ ในกระบวนการนี้จุลินทรีย์ในดินจะเปลี่ยนไนเตรต (NO₃^–) เป็นไนตรัสออกไซด์ (N₂O) และก๊าซไนโตรเจน (N₂) ซึ่งถูกปล่อยออกสู่บรรยากาศ (Gupta 2021).

ปริมาณก๊าซเรือนกระจกที่ปล่อยออกจากนาข้าวขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของการใช้ปุ๋ยไนโตรเจน การจัดการน้ำและกิจกรรมของจุลินทรีย์ โดยรวมแล้วก๊าซที่ปล่อยออกมาจากระบบการปลูกข้าวเชิงเดี่ยวอาจจะสูงถึง 70%

ดังนั้นการจัดการและการใช้ปุ๋ยในนาข้าวที่ไม่เหมาะสม อาจทำให้เกิดการสูญเสียแร่ธาตุและสารอาหารในปริมาณมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งไนโตรเจนส่วนเกินจะสูญเสียผ่านกระบวนการดีไนตริฟิเคชัน ทำให้ถูกปล่อยออกสู่บรรยากาศแทนที่จะถูกนำไปใช้โดยต้นข้าว

ด้วยเหตุนี้ จึงจำเป็นต้องพัฒนาเทคนิคและวิธีการปลูกข้าวใหม่ ๆ เพื่อลดหรือบรรเทาภาวะและปัจจัยที่นำไปสู่การสูญเสียปุ๋ยและการผลิตก๊าซเรือนกระจกซึ่งส่งผลกระทบต่อปัญหาสภาพภูมิอากาศ

ผลกระทบของก๊าซเรือนกระจกต่อคุณค่าทางโภชนาการของข้าว

ข้าวเป็นแหล่งอาหารที่สำคัญระดับโลก ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศที่เพิ่มขึ้นจะรบกวนกระบวนการสังเคราะห์แสง ทำให้วิตามิน แร่ธาตุที่สำคัญและคุณค่าทางโภชนาการของข้าวลดลง การศึกษานานาชาติที่ตีพิมพ์ใน Science Advances (Zhu 2018) พบว่า ระดับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นทำให้ปริมาณสารอาหารวิตามิน B1, B2, B5, B9, โปรตีน ธาตุเหล็กและสังกะสีในข้าวลดลง

การทดลองปลูกพันธุ์ข้าว 18 สายพันธุ์ในจีนและญี่ปุ่น ที่ระดับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 568-590 ppm สูงกว่าค่าเฉลี่ยทั่วโลกในปัจจุบันที่ 410 ppm. พบว่า ต้นข้าวดูดซึมสารอาหารจากดินได้น้อยลง ส่งผลให้เกิดการสะสมคาร์บอนในเมล็ดข้าวมากขึ้น การลดลงของสารอาหาร โดยเฉพาะการลดลงของโฟเลต (วิตามิน B9) ในข้าวถึง 30% จะมีต่อสุขภาพของผู้คนหลายพันล้านที่พึ่งพาข้าวเป็นอาหารหลัก และส่งผลกระทบอย่างมากต่อแม่และทารกในครรภ์ เนื่องจากโฟเลตเป็นสำคัญสำหรับต่อพัฒนาการที่ดีของทารก

สัตว์น้ำในนาข้าวช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก

การผสมผสานการเลี้ยงสัตว์น้ำ เช่น ปลา หรือ กุ้ง ในแปลงนาที่ปลูกข้าว ซึ่งรู้จักกันในชื่อ การเลี้ยงปลาร่วมกับการปลูกข้าว (Ngamsnae 2024) สามารถมีส่วนช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้อย่างมีนัยสำคัญ

การลดการปล่อยก๊าซมีเทนในนาข้าว

การปลูกข้าวเชิงเดี่ยวในแปลงนาที่มีน้ำท่วมขังปลดปล่อยก๊าซมีเทนคิดเป็นประมาณ 8% ของการปล่อยก๊าซมีเทนของโลก การปล่อยก๊าซมีเทนส่วนใหญ่เกิดจากการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนของวัสดุอินทรีย์สลายตัวยาก เช่น เศษพืช สารอินทรีย์ และปุ๋ยอินทรีย์ ในสภาพที่มีออกซิเจนต่ำและมีน้ำท่วมขัง

สัตว์น้ำ โดยเฉพาะกลุ่มที่กินอาหารตามพื้นดิน เช่น ปู และปลาบางชนิด ช่วยเพิ่มปริมาณออกซิเจนละลายในน้ำและดินโดยการเคลื่อนไหวและการขุดคุ้ยหาอาหารของมัน การเปลี่ยนจากสภาวะการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนไปเป็นแบบใช้ออกซิเจนนี้ ช่วยลดการผลิตและการปล่อยก๊าซมีเทนได้เป็นอย่างมาก (Xing 2019) การศึกษาพบว่าการเลี้ยงกุ้งเครย์ฟิชร่วมกับการปลูกข้าวสามารถลดการปล่อยก๊าซมีเทนลงได้ 18.1-19.6% เมื่อเทียบกับการปลูกข้าวอย่างเดียว

การลดการผลิตก๊าซมีเทนในระบบการปลูกข้าวร่วมกับสัตว์น้ำ เกิดจากการเพิ่มขึ้นของกิจกรรมของแบคทีเรียชนิดที่สามารถย่อยสลายมีเทน (Methane-oxidizing bacteria: MOB) ในน้ำซึ่งใช้ก๊าซมีเทนเป็นแหล่งพลังงาน นอกจากนี้ ระบบรากของต้นข้าวยังให้อินทรียวัตถุเพิ่มเติมเป็นอาหารของแบคทีเรียเหล่านี้ เพื่อเพิ่มกิจกรรมและลดการผลิตก๊าซมีเทน (Liu 2024)

ดังนั้น การผสมผสานการปลูกข้าวกับการเลี้ยงสัตว์น้ำเป็นกลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพในการลดการปล่อยก๊าซมีเทน วิธีนี้ช่วยส่งเสริมการผลิตอาหารที่ยั่งยืนและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม การปรับปรุงคุณภาพน้ำและการลดการเกิดของสภาวะยูโทรฟิเคชัน (eutrophication) ทำให้ระดับออกซิเจนสูงขึ้น ส่งเสริมสภาพแวดล้อมที่ใช้ออกซิเจน และลดการผลิตก๊าซมีเทนตามไปด้วย

การลดการปล่อยก๊าซไนตรัสออกไซด์ในนาข้าว

นาข้าวเป็นแหล่งปล่อยก๊าซไนตรัสออกไซด์ที่สำคัญ เนื่องจากการย่อยสลายสารอินทรีย์ในสภาพที่ถูกน้ำท่วมขังแบบไม่ใช้ออกซิเจนส่งผลต่อกระบวนการไนตริฟิเคชันและดีไนตริฟิเคชันของจุลินทรีย์ (Wu 2018) ปริมาณก๊าซไนตรัสออกไซด์ที่ปล่อยออกมาจะขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของการใช้ปุ๋ยไนโตรเจน การจัดการน้ำ และกิจกรรมของจุลินทรีย์ ซึ่งรวมกันแล้วสามารถคิดเป็นถึง 70% ของการปลดปล่อยก๊าซจากระบบการปลูกข้าวเชิงเดี่ยว (Braker 2011; Syakila 2011).

การเปลี่ยนจากการปลูกข้าวแบบเชิงเดี่ยวไปเป็นระบบการปลูกข้าวแบบผสมผสานกับการเลี้ยงสัตว์น้ำ เช่น การเลี้ยงปลา ปูทะเล หรือเครย์ฟิช สามารถลดการปล่อยก๊าซไนตรัสออกไซด์ได้ 19.7-28.2% (Wang 2019) นอกจากนี้ ระบบการปลูกข้าวแบบผสมผสานนี้ยังสามารถลดการสูญเสียไนโตรเจนผ่านการระเหยของแอมโมเนีย และการชะล้างของไนเตรต ซึ่งช่วยลดการปล่อยไนโตรเจนในนาข้าวเช่นเดียวกัน

การเปรียบเทียบการปล่อยก๊าซเรือนกระจก

การปลูกข้าวเชิงเดี่ยว: วิธีการที่ปฏิบัติกันมากคือการปลูกข้าวแบบมีน้ำท่วมขังในแปลงนา ซึ่งสร้างสภาวะที่ขาดออกซิเจน และเอื้อต่อกิจกรรมของจุลินทรีย์ชนิดที่ผลิตก๊าซมีเทนที่ย่อยสลายสารอินทรีย์ ทำให้เกิดการผลิตก๊าซมีเทน ไนตรัสออกไซด์และคาร์บอนไดออกไซด์ การย่อยสลายสารอินทรีย์ในนาน้ำท่วมภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจน เป็นตัวการสำคัญทำให้เกิดการปล่อยก๊าซเหล่านี้

ระบบการปลูกข้าวร่วมกับการเลี้ยงสัตว์น้ำ: การผสมผสานการปลูกข้าวกับการเลี้ยงสัตว์น้ำได้แสดงให้เห็นว่าสามารถลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ การวิเคราะห์โดยวิธี Meta-analysis ทั่วโลกรายงานว่าการปลูกข้าวร่วมกับการเลี้ยงสัตว์น้ำลดการปล่อยก๊าซไนตรัสออกไซด์และมีเทนได้ 17% และ 11% ตามลำดับ (Huang 2024) โปรดทราบว่า การลดผลกระทบที่แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับประเภทของสัตว์น้ำที่ใช้ในการเลี้ยงร่วมกัน ในบรรดาระบบการปลูกข้าวร่วมกับสัตว์น้ำต่างๆ ระบบข้าว-กุ้งเครย์ฟิชมีประสิทธิภาพมากที่สุด โดยลดการปล่อยก๊าซไนตรัสออกไซด์และมีเทนได้ 32% และ 45% ตามลำดับ

โดยสรุปแม้ว่าการปลูกข้าวแบบเชิงเดี่ยวและระบบการปลูกข้าวผสมผสานกับการเลี้ยงสัตว์น้ำจะมีการปล่อยก๊าซเรือนกระจก แต่ระบบการปลูกข้าวผสมผสานกับการเลี้ยงสัตว์น้ำได้แสดงให้เห็นว่ามีการปล่อยก๊าซที่ต่ำกว่าการปลูกข้าวเพียงอย่างเดียว การลดการปล่อยก๊าซจะแตกต่างกันไปตามชนิดของสัตว์น้ำที่ผสมผสานในแปลงนาข้าว ผลการวิจัยเหล่านี้ชี้ให้เห็นถึงศักยภาพของระบบการปลูกข้าวผสมผสานกับการเลี้ยงสัตว์น้ำ เป็นกลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ที่เกิดจากการปลูกข้าวได้เป็นอย่างดี

การเปลี่ยนไปสู่ระบบการปลูกแบบผสมผสาน

แนวทางทั่วไปสำหรับเกษตรกรที่สนใจเปลี่ยนไปเป็นระบบการปลูกแบบผสมผสานมีดังนี้

ขั้นที่ 1 การศึกษาและการฝึกอบรม: เกษตรกรควรเริ่มต้นด้วยการศึกษาระบบการปลูกแบบผสมผสาน รวมถึงประโยชน์และกลไกการดำเนินงาน สามารถทำได้โดยเข้าร่วมการฝึกปฎิบัติการ สัมมนา หรือโปรแกรมการฝึกอบรม อ่านและศึกษาเอกสารที่เกี่ยวข้องและปรึกษาผู้เชี่ยวชาญในสาขานี้

ขั้นที่ 2 การวางแผนเชิงกลยุทธ์: กระบวนการวางแผนที่ละเอียด เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการปรับเปลี่ยนที่ประสบความสำเร็จ เกษตรกรต้องตัดสินใจเลือกประเภทของสัตว์น้ำที่จะเลี้ยงควบคู่กับการปลูกข้าว โดยพิจารณาจากสภาพภูมิอากาศในท้องถิ่น คุณสมบัติและสภาพของดิน ความต้องการของตลาดท้องถิ่น

ขั้นที่ 3 การพัฒนาโครงสร้างพื้นฐาน: ขึ้นอยู่กับระบบผสมผสานที่เลือก เกษตรกรอาจต้องปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่หรือลงทุนในสิ่งอำนวยความสะดวกใหม่ ๆ ซึ่งอาจรวมถึงการสร้างบ่อสำหรับสัตว์น้ำ การติดตั้งระบบชลประทานที่เหมาะสมและการจัดหาอุปกรณ์ที่จำเป็น

ขั้นที่ 4 การดำเนินการ: เมื่อมีโครงสร้างพื้นฐานพร้อมแล้ว เกษตรกรสามารถเริ่มต้นขั้นตอนการดำเนินการได้ ซึ่งรวมถึงการปลูกข้าวและการนำสัตว์น้ำที่เลือกเข้าสู่ระบบ

ขั้นที่ 5 การติดตามและการจัดการ: การติดตามและการจัดการอย่างต่อเนื่องเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้ระบบประสบความสำเร็จ เกษตรกรควรประเมินสุขภาพของทั้งข้าวและสัตว์น้ำอย่างสม่ำเสมอ ทดสอบคุณภาพดินและน้ำ จัดการศัตรูข้าวและโรค

ขั้นที่ 6 การเข้าถึงตลาด: เกษตรกรต้องพิจารณาด้านการตลาดสำหรับรองรับผลผลิตของตนด้วย ซึ่งรวมถึงการมีลูกค้าหรือผู้ซื้อที่มีศักยภาพ การทำตลาดผลผลิต และเข้าร่วมสหกรณ์หรือองค์กรการตลาดอื่น ๆ เพื่อเพิ่มการเข้าถึงตลาด

ขั้นที่ 7 การเรียนรู้และการปรับตัวอย่างต่อเนื่อง: เมื่อเกษตรกรมีประสบการณ์กับระบบการปลูกข้าวแบบผสมผสานกับการเลี้ยงสัตว์น้ำ ควรมีการเรียนรู้และปรับปรุงแนวปฏิบัติของตนอย่างต่อเนื่องเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและความยั่งยืน

สิ่งสำคัญคือต้องตระหนักว่าขั้นตอนเหล่านี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามสภาพท้องถิ่น ลักษณะเฉพาะตัวของระบบการผสมผสานและปัจจัยอื่นๆ ดังนั้นเกษตรกรควรขอคำแนะนำจากหน่วยงานด้านบริการส่งเสริมการเกษตรในท้องถิ่นหรือผู้เชี่ยวชาญอื่น ๆ ระหว่างการวางแผนและการดำเนินการเปลี่ยนไปสู่ระบบการปลูกแบบผสมผสาน

ข้อแนะนำแก่ผู้มีส่วนเกี่ยวข้อง

ผู้มีส่วนได้ส่วนเสียที่สำคัญในการแก้ไขปัญหาภาวะโลกร้อนจากการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในนาข้าว ได้แก่ รัฐบาล เกษตรกร สถาบันวิจัย องค์กรพัฒนาเอกชน (NGOs) ภาคธุรกิจและผู้บริโภค รัฐบาลและองค์กรระหว่างประเทศมีบทบาทสำคัญในการกำหนดนโยบายและจัดหาทรัพยากรที่จำเป็น เกษตรกรมีหน้าที่ในการนำแนวปฏิบัติทางการเกษตรที่ยั่งยืนไปใช้ สถาบันวิจัยมีส่วนในการพัฒนาแนวปฏิบัติเหล่านี้และจัดโครงการฝึกอบรม ในขณะที่ NGOs มุ่งเน้นการสร้างความตระหนักและสนับสนุนเกษตรกร ธุรกิจสามารถนำแนวปฏิบัติที่ยั่งยืนไปใช้และลงทุนในเทคโนโลยีใหม่ ๆ และผู้บริโภคสามารถขับเคลื่อนความต้องการโดยเลือกซื้อผลิตภัณฑ์ที่ผลิตอย่างยั่งยืน

มาตรการสำคัญในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้แก่การเปลี่ยนแปลงแนวปฏิบัติการเกษตร เช่น การใช้เทคนิคการเกษตรอินทรีย์ และการนำฟางข้าวใส่ลงไปในดินก่อนการท่วมขัง การนำเทคโนโลยีใหม่ๆ เช่น เกษตรแม่นยำ (precision agriculture) มาใช้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากรได้ การศึกษาและการฝึกอบรมเกษตรกรเกี่ยวกับแนวปฏิบัติที่ยั่งยืนเป็นสิ่งสำคัญ รัฐบาลสามารถออกนโยบายและกฎระเบียบที่ส่งเสริมการเกษตรที่ยั่งยืน การวิจัยและพัฒนาต่อเนื่องเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อปรับปรุงแนวปฏิบัติที่มีอยู่และพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ที่มุ่งลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก

บทสรุป

การลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากนาข้าวมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากการปลูกข้าวมีส่วนสำคัญในการปล่อยก๊าซมีเทนและไนตรัสออกไซด์ ซึ่งทั้งสองก๊าซนี้มีศักยภาพในการก่อให้เกิดภาวะโลกร้อนสูง การผสานการปลูกข้าวกับการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ เช่น การเลี้ยงปลาหรือกุ้งในนาข้าว ถือเป็นวิธีการแก้ปัญหาที่มีแนวโน้มที่ดี การปฏิบัตินี้ช่วยเพิ่มระดับออกซิเจนในน้ำและดิน ลดการผลิตมีเทนโดยการย่อยสลายแบบใช้ออกซิเจนแทนการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน นอกจากนี้ยังช่วยลดการปล่อยไนตรัสออกไซด์โดยการปรับปรุงการใช้ไนโตรเจนและลดการสูญเสียไนโตรเจน งานวิจัยระบุว่าระบบการปลูกร่วมข้าวกับสัตว์น้ำสามารถลดการปล่อยมีเทนได้ถึง 18.1-19.6% และลดการปล่อยไนตรัสออกไซด์ได้ถึง 19.7-28.2% ขึ้นอยู่กับชนิดของสัตว์น้ำที่ใช้ วิธีการแบบยั่งยืนนี้ไม่เพียงช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก แต่ยังช่วยเพิ่มความอุดมสมบูรณ์ของดินและผลผลิตข้าว ทำให้เป็นกลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพสำหรับการปลูกข้าวที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและให้ผลผลิตสูง