รายละเอียดโครงการวิจัย
- ชื่อโครงการ (ภาษาไทย) :
- ผลการเพิ่มของคาร์บอนไดออกไซด์และสภาวะเครียดแล้งที่มีต่อการ สังเคราะห์ด้วยแสงและผลผลิตของข้าว
- ชื่อโครงการ (ภาษาอังกฤษ) :
- Effects of elevated carbon dioxide and water stress on photosynthesis and yield of rice (Oryza sativa L.)
- หน่วยงานเจ้าของโครงการ :
- คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
- ลักษณะโครงการวิจัย :
- โครงการวิจัยเดี่ยว
- ลักษณะย่อยโครงการวิจัย :
- ไม่อยู่ภายใต้แผนงานวิจัย/ชุดโครงการวิจัย
- ประเภทโครงการ :
- โครงการวิจัยใหม่
- วันเริ่มต้นโครงการ :
- 11 พฤศจิกายน 2558
- วันสิ้นสุดโครงการ :
- 10 พฤศจิกายน 2559
- ประเภทของการวิจัย :
- งานวิจัยพื้นฐาน(ทฤษฎี)/บริสุทธิ์
- ความสำคัญและที่มาของปัญหา :
- การเผาไหม้ฟอสซิลของมนุษย์ในกิจกรรมต่าง ๆ ทำให้เกิดก๊าซเรือนกระจกจำนวนมาก ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นก๊าซเรือนกระจกที่สำคัญ และมีความเข้มข้นเพิ่มขึ้นอย่างมากในปัจจุบัน จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลโดยความเข้มข้นตั้งแต่ก่อนการพัฒนาอุตสาหกรรมเพิ่มจาก 280 ppm ถึงประมาณ 385 ppm ในปัจจุบัน และเป็นที่ยอมรับว่าจะยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในอนาคต โดยการคาดการณ์จากการปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ จากแหล่งกำเนิดประเมินว่าในปี ค.ศ. 2050 ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์จะเท่ากับ 470 – 570 ppm และเพิ่มขึ้นเป็น 730 – 1,020 ppm ในปี ค.ศ. 2100 (IPCC., 2007) โดยคาร์บอนไดออกไซด์มีความสำคัญต่อกระบวนการเมตาบอลิซึมของพืช เช่น การสังเคราะห์แสง การหายใจ และมวลชีวภาพ เป็นต้น เนื่องจากความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในปัจจุบัน เป็นปัจจัยจำกัดในการสังเคราะห์ด้วยแสง เนื่องจากพืชซี 3 มีจุดอิ่มตัวของคาร์บอน (CO2 saturated) ที่สูงกว่าความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศในปัจจุบัน การเพิ่มขึ้นของคาร์บอนไดออกไซด์จึงทำให้เกิดการเพิ่มของ CO2 fixation และเพิ่มมวลชีวภาพ (Prior et al., 2005) การเจริญเติบโต และผลผลิตในพืชไร่ซี 3 หลายชนิด (Kimball et al., 2002) เนื่องจากทำให้เกิดการพัฒนาขนาดของพื้นที่ใบ อัตราการขยายตัวของใบ อัตราการสังเคราะห์แสงสูง และอัตราการหายใจแสงต่ำ อย่างไรก็ตามการตอบสนองของพืชต่อคาร์บอนไดออกไซด์ยังมีความเกี่ยวข้องกับชนิดและสายพันธุ์ของพืช (Kumari et al., 2013) รวมทั้งปัจจัยแวดล้อมที่เกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตอื่น ๆ เช่น แสง น้ำ และธาตุอาหารที่ต้องเพียงพอด้วยเช่นกัน นอกจากนี้การเพิ่มขึ้นของคาร์บอนไดออกไซด์ยังมีความเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เช่นภัยแล้งซึ่งเป็นอุปสรรคที่สำคัญต่อกระบวนการผลิตทางการเกษตร โดยทำให้พืชเกิดสภาวะเครียดน้ำซึ่งมีผลโดยตรงต่อสรีรวิทยาของพืช เนื่องจากความชื้นในดินไม่เพียงพอพร้อมที่จะสนับสนุนการผลิตพืช การตอบสนองของพืชต่อความเครียดน้ำขึ้นอยู่กับระยะเวลาและความรุนแรงของความเครียด และระยะการเจริญเติบโตของพืช ข้าว (Oryza sativa L.) คือพืชเศรษฐกิจที่มีความสำคัญของโลก เป็นแหล่งของอาหารหลัก การผลิตข้าวให้ได้ผลผลิตสูงเพื่อรองรับการเจริญเติบโตของประชากรโลกที่มีแนวโน้มประมาณ 10,000 ล้านคนภายในปี 2050 (Krishnan et al., 2011) จึงมีความท้าทายเป็นอย่างยิ่ง เนื่องจากข้าวมีความไวต่อสภาวะเครียดแล้งโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างระยะออกดอกทำให้เกิดการสูญเสียผลผลิตรุนแรง โดยสภาวะเครียดแล้งมีผลต่อการเกิดเมล็ดที่สมบูรณ์ (Rang et al., 2011) การศึกษาผลกระทบจากการเพิ่มขึ้นของคาร์บอนไดออกไซด์และสภาวะเครียดน้ำที่มีต่อการผลิตข้าวมีความสำคัญในการเตรียมความพร้อมเพื่อรับมือกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในปัจจุบันและอนาคต
- วัตถุประสงค์ของโครงการ :
- 1 เพื่อศึกษาผลการเพิ่มของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีต่อการสังเคราะห์ด้วยแสงและผลผลิตข้าว 2 เพื่อศึกษาสภาวะเครียดน้ำที่มีต่อการสังเคราะห์ด้วยแสงและผลผลิตข้าว 3 เพื่อศึกษาผลกระทบร่วมของการเพิ่มของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และสภาวะเครียดน้ำที่มีต่อการสังเคราะห์ด้วยแสงและผลผลิตข้าว
- ขอบเขตของโครงการ :
- ศึกษาผลการเพิ่มของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ สภาวะเครียดน้ำและผลกระทบ ร่วมของการเพิ่มของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และสภาวะเครียดน้ำที่มีต่อ สรีรวิทยา ได้แก่ ดัชนีความเขียว, พื้นที่ใบ และมวลชีวภาพ ชีวเคมี ได้แก่ การสังเคราะห์ด้วยแสง และ stomatal conductance ผลผลิตข้าว ได้แก่ จำนวนรวงต่อกอ เมล็ดต่อรวง จำนวนเมล็ดที่ไม่สมบูรณ์ต่อเมล็ด ทั้งหมด น้ำหนักเมล็ดต่อรวง น้ำหนัก 1000 เมล็ด
- ผลที่คาดว่าจะได้รับ :
- ข้อมูลการตอบสนองของพืชต่อก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกที่มีบทบาทสำคัญต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศร่วมกับสภาวะเครียดน้ำของพืชจากการขาดน้ำจะเป็นประโยชน์ในการวางแผน จัดการ คัดเลือกสายพันธุ์ ในการเพาะปลูกผลผลิตทางการเกษตร เป็นการสร้างองค์ความรู้เพื่อรองรับการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศโลกที่มีต่อความมั่นคงทางด้านอาหาร
- วิธีการดำเนินการวิจัย และสถานที่ทำการทดลอง/เก็บข้อมูล :
- สถานที่ดำเนินการวิจัย 1. คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏนครสวรรค์ 2. คณะเกษตรศาสตร์ ทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยนเรศวร วิธีดำเนินการวิจัย 1. การจัดเตรียมต้นกล้าข้าว เพาะเมล็ดพันธุ์ข้าว กข47 ในถาดพลาสติก ขนาดกว้าง 21 ยาว 26 เซนติเมตร โดยใช้เมล็ดพันธุ์จากศูนย์วิจัยข้าวพิษณุโลก จนได้ใบแท้แรกจึงเปลี่ยนย้ายภาชนะที่มีดินเหนียวขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 12 นิ้ว จำนวน 1 ต้นต่อ 1 กระถาง 2. การวางแผนการทดลอง วางแผนการทดลองแบบ Factorial in Completely Randomized Design (CRD) จำนวน 4 ซ้ำ ประกอบด้วย ปัจจัยที่ 1 ระดับคาร์บอนไดออกไซด์ 2 ระดับคือระดับคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศประมาณ 400 ppm และการเพิ่มระดับคาร์บอนไดออกไซด์ความเข้มข้น 700 ppm ปัจจัยที่ 2 คือสภาวะแล้งโดยโดยมี 4 แบบ 1) ชุดควบคุมให้น้ำตลอดระยะการเจริญเติบโต โดยรักษาระดับน้ำ 5 – 10 เซนติเมตร 2) การงดให้น้ำเมื่อข้าวอายุ 25 วัน (ระยะแตกกอ) 3) การงดให้น้ำเมื่อข้าวอายุ 55 วัน (ระยะกำเนิดช่อดอก) 4) การงดให้น้ำเมื่อข้าวอายุ 85 วัน (ระยะออกรวง) จัดเป็นรูปแบบการทดลองดังนี้ C การให้น้ำข้าวทุกวันโดยรักษาระดับที่ 5 - 10 เซนติเมตร ระดับคาร์บอนไดออกไซด์ความเข้มข้น 400 ppm D1 การงดให้น้ำเมื่อข้าวอายุ 25 วัน ระดับคาร์บอนไดออกไซด์ความเข้มข้น 400 ppm D2 การงดให้น้ำเมื่อข้าวอายุ 55 วัน ระดับคาร์บอนไดออกไซด์ความเข้มข้น 400 ppm D3 การงดให้น้ำเมื่อข้าวอายุ 85 วัน ระดับคาร์บอนไดออกไซด์ความเข้มข้น 400 ppm CC การให้น้ำข้าวทุกวันโดยรักษาระดับที่ 5 - 10 เซนติเมตร ระดับคาร์บอนไดออกไซด์ความเข้มข้น 700 ppm D1C การงดให้น้ำเมื่อข้าวอายุ 25 วัน ระดับคาร์บอนไดออกไซด์ความเข้มข้น 700 ppm D2C การงดให้น้ำเมื่อข้าวอายุ 55 วัน ระดับคาร์บอนไดออกไซด์ความเข้มข้น 700 ppm D3C การงดให้น้ำเมื่อข้าวอายุ 85 วัน ระดับคาร์บอนไดออกไซด์ความเข้มข้น 700 ppm โดยในแต่ละกลุ่มการทดลองจะหยุดให้น้ำเป็นเวลา 5 วัน และศึกษาการสังเคราะห์ด้วยแสง การเปิดปิดปากใบ คลอโรฟิลล์ พื้นที่ใบ จำนวนกอ และความสูง รายวันหลังจากการหยุดให้น้ำ 3. การศึกษาการตอบสนอง 3.1 ศึกษาการสังเคราะห์แสง การเปิดปิดปากใบ คลอโรฟิลล์ พื้นที่ใบ จำนวนกอ และความสูง ในแต่ละระยะการเจริญเติบโตของข้าวคือระยะแตกกออายุ 25 วัน ระยะกำเนิดช่อดอกอายุ 55 วัน และระยะออกรวงอายุ 85 วัน โดยศึกษารายวันหลังจากลดให้น้ำเป็นเวลา 5 วัน 3.2 ศึกษาการสะสมมวลชีวภาพและผลผลิตในระยะเก็บเกี่ยว 4. วิธีการวิเคราะห์ 4.1 คลอโรฟิลล์ วัดโดย Chlorophyll meter (SPAD-502, soil and plant analysis development (SPAD), Minolta Camera Co., Osaka, Japan) 4.2 พื้นที่ใบ วัดพื้นที่ใบข้าวในใบที่ขยายเต็มที่โดยใช้เครื่องวัดพื้นที่ใบ LI-3100 (LI-COR, Lincoln, USA) 4.3 ศึกษาน้ำหนักแห้ง (biomass) ในระยะเก็บเกี่ยว แยกส่วนลำต้นและรากของต้นข้าว ล้างให้สะอาด แล้วอบตัวอย่างพืชที่อุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 72 ชั่วโมง ในตู้อบลมร้อนและนำมาชั่งหาน้ำหนักแห้งของลำต้น น้ำหนักแห้งของราก และน้ำหนักแห้งรวม 4.4 การสังเคราะห์แสงและการเปิดปิดปากใบ วัดการสังเคราะห์แสง และ การเปิดปิดปากใบ โดยเลือกวัดใบในตำแหน่งที่ 2 โดยใช้เครื่อง portable photosynthesis system (LI- 6400, Li-Cor, Lincoln, NE, USA) ซึ่งเป็นระบบเปิด กำหนดค่าคาร์บอนไดออกไซด์ใน leaf chamber เท่ากับ 400 ?mol/mol กำหนด flow rate ของอากาศเท่ากับ 500 ?mol/mol/s. ค่าความเข้มแสง photosynthetic photon flux density (PPFD) เท่ากับ 1500 ?mol/m2/s โดยใช้แหล่งกำเนิดแสงที่ตัวเครื่องมือ (Shimono et al., 2004) 4.5 ผลผลิต ได้แก่ จำนวนรวงต่อกอ เมล็ดต่อรวง
- คำอธิบายโครงการวิจัย (อย่างย่อ) :
- งานวิจัยนี้ได้ศึกษาผลกระทบของการขาดน้ำที่มีต่อข้าวซึ่งเป็นพืชเศรษฐกิจที่สำคัญของประเทศไทย การทดลองที่สภาวะคาร์บอนไดออกไซด์ควบคุมเทียบเท่าบรรยากาศ 400 ppm และการเพิ่มของคาร์บอนไดออกไซด์ 700 ppm โดยศึกษาสภาวะเครียดแล้งร่วมกับคาร์บอนไดออกไซด์ในข้าวพันธุ์ กข 47 ที่ระยะแตกกอ ระยะกำเนิดช่อดอก และระยะออกรวง โดยแบ่งตัวอย่างข้าวออกเป็น 8 กลุ่มการทดลอง ดังนี้ กลุ่มควบคุม (C) กลุ่มขาดน้ำในระยะแตกกอ (D1) กลุ่มขาดน้ำในระยะกำเนิดช่อดอก (D2) กลุ่มขาดน้ำในระยะออกรวง (D3) กลุ่มขาดน้ำในระยะแตกกอภายใต้คาร์บอนไดออกไซด์ 700 ppm (D1C) กลุ่มขาดน้ำในระยะกำเนิดช่อดอกภายใต้คาร์บอนไดออกไซด์ 700 ppm (D2C) และกลุ่มขาดน้ำในระยะออกรวงภายใต้คาร์บอนไดออกไซด์ 700 ppm (D3C) และศึกษาคลอโรฟิลล์ พื้นที่ใบ การสังเคราะห์แสง การเปิดปิดปากใบ จำนวนกอ ความสูง มวลชีวภาพ และผลผลิต
- รายชื่อนักวิจัยในโครงการ :
-
ลำดับที่ รายชื่อ ประเภทนักวิจัย บทบาทหน้าที่ สัดส่วน 1 นางสาวฤทัยรัตน์ โพธิ นักวิจัยภายในมหาวิทยาลัย หัวหน้าโครงการวิจัย 80% 2 ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.ชนินทร์ อัมพรสถิร นักวิจัยภายนอกมหาวิทยาลัย ผู้ร่วมวิจัย 20%
สถาบันวิจัยและพัฒนา
มหาวิทยาลัยราชภัฏนครสวรรค์ ศูนย์การศึกษาย่านมัทรี398/1 หมู่ 3 ตำบลย่านมัทรี อำเภอพยุหะคีรี
จังหวัดนครสวรรค์ 60130
