Phytomonitoring Technologies - เทคโนโลยีตรวจวัดพืช (ตอนที่ 2)

ในบทความซีรีย์นี้ ผมจะทยอยนำเทคโนโลยีแต่ละตัวมาเล่าให้ฟังนะครับ แต่ช่วงแรกๆ จะเป็นการเล่าให้ฟังในภาพกว้างๆ ก่อน (โดยยังไม่ลงลึกในรายละเอียด) ว่าสถานภาพความก้าวหน้าในเรื่องของเกษตรแม่นยำสูง (Precision Farming) ที่เกี่ยวข้องกับการตรวจวัดพืชเป็นอย่างไร

ศาสตร์ด้านหนึ่งที่เป็นสาขาของเกษตรแม่นยำสูง ซึ่งกำลังได้รับความนิยมมากในปัจจุบัน ก็คือ Precision Crop Protection หรือการดูแลพืชแบบแม่นยำสูง ซึ่งศาสตร์หรือเทคโนโลยีทางด้านนี้ เน้นการป้องกันและระวังภัยให้แก่พืชที่เพาะปลูกอย่างแม่นยำ ภัยที่คุกคามพืชนั้นก็ได้แก่ โรคพืช แมลง และวัชพืช ซึ่ง 3 สิ่งนี้นำมาสู่ความสูญเสียผลผลิต ที่ผ่านมา เกษตรกรมุ่งเน้นการใช้ยาปราบศัตรูพืช และมักจะใช้มากเกินความจำเป็นจนเกิดความเสียหายต่อสุขภาพ ทั้งตัวเกษตรกรและผู้บริโภคผลผลิต ทั้งยังตกค้างในสิ่งแวดล้อมทำให้ดินและน้ำเสียหายอีกด้วย ปัจจุบันจึงเกิดการเรียกร้องเพื่อให้มีการใช้ยาปราบศัตรูพืชให้น้อยลง ซึ่งก็มีวิธีการหลายๆ อย่างรวมทั้งเทคโนโลยีใหม่ๆให้เลือก หากเกษตรกรสามารถรู้ล่วงหน้า หรือ รู้แต่เนิ่นๆ ว่ากำลังจะมีโรคอะไรระบาดที่บริเวณไหนของไร่ ก็จะทำให้สามารถที่จะเลือกใช้ยาปราบศัตรูพืชเพื่อกักกันโรคได้ทัน ในบริเวณแคบๆ ก่อนที่โรคจะลุกลามไป ทำให้ไม่ต้องใช้ยาปราบศัตรูพืชมากเกินไป แต่การที่จะทำเช่นนั้นได้ เกษตรกรก็ต้องมีเทคโนโลยีที่จะเฝ้าตรวจโรคให้ได้เสียก่อน

ปัจจุบันนี้มีทางเลือกใหม่ๆ เพื่อให้ใช้ยาปราบศัตรูพืชน้อยลง เช่น การใช้วิธีการทางชีวภาพเพื่อควบคุมศัตรูพืช การใช้ฟีโรโมนในการป้องกันไม่ให้แมลงเกิดการจับคู่ขยายพันธุ์ มีคนนำเทคโนโลยีเครื่องดูดฝุ่นมาใช้กำจัดแมลง (Vincent V and Boiteau G, Pneumatic control of agricultural insect pests, in Physical Control Methods in Plant Protection, ed. by Vincent C, Panneton B and Fleurat-Lessard F. Springer, Berlin, Germany, pp. 270–281 (2002)) หรือแม้กระทั่งการนำแสง UV มาใช้กำจัดโรคพืช (Ranganna B,Kushalappa ACandRaghavan GSV,Utraviolet irradiance to control dry rot and soft rot of potato in storage. Can J Plant Pathol 19:30–35 (1997)) หรือแม้แต่เทคโนโลยีดักจับแมลงที่จะเข้ามาในไร่ ก่อนที่มันจะขยายพันธุ์ (El-Sayed AM, Suckling DM, Byers JA, Jang EB and Wearing CH, Potential of ‘lure and kill’ in long-term pest management and eradication of invasive species. J Econ Entomol 102:815–835 (2009)) ในอนาคตก็อาจจะมีเทคโนโลยีที่สามารถตรวจจับสิ่งมีชีวิตต่างๆ ที่อยู่ในไร่นาทั้งในดิน และที่ต้นพืช ซึ่งจะทำให้เราสามารถควบคุมศัตรูพืชให้อยู่ในขอบเขตที่ไม่เป็นอันตรายต่อผลผลิต

เทคโนโลยีในการตรวจและเฝ้าระวังพืชนั้น อาจแบ่งออกได้เป็น 3 ระดับย่อยๆ ได้แก่
(1) การตรวจวัดพืชก่อนการเพาะปลูก
(2) การตรวจวัดพืชช่วงเพาะปลูกระดับมหภาค (ภาพใหญ่)
(3) การตรวจวัดพืชช่วงเพาะปลูกระดับย่อย (เชิงรายละเอียด)

ในช่วงก่อนการเพาะปลูกนั้น ถ้าเราระมัดระวังในเรื่องต่างๆ เสียแต่เนิ่นๆ ก็อาจจะทำให้เราไม่ต้องสิ้นเปลืองยาปราบศัตรูพืชในภายหลัง เช่น เมล็ดพันธุ์ที่จะนำมาใช้หว่านเพื่อเพาะปลูกนั้น ควรปราศจากเชื้อราและแบคทีเรียต่างๆ ซึ่งเทคโนโลยีในปัจจุบันจะใช้การตรวจ DNA เพื่อหาเชื้อโรคที่อาจติดมากับเมล็ดพันธุ์ นอกจากนั้น เราก็ควรตรวจสอบดินที่ใช้เพาะปลูกว่าปราศจากเชื้อโรคและแมลงศัตรูพืช โดยอาจมีการตรวจหาจุลชีพที่มีประโยชน์ด้วยว่ามีมากน้อยเพียงใด เทคโนโลยีที่มักใช้กันในการตรวจเมล็ดพันธุ์และดินสำหรับเพาะปลูกเพื่อหาจุลชีพต่างๆ คือ PCR ซึ่งปัจจุบันมีใช้แบบเป็นเครื่องพกพาแล้ว

แล้วผมจะกล่าวรายละเอียดสำหรับเทคโนโลยีที่เหลือในตอนต่อๆ ไปครับ

Phytomonitoring Technologies - เทคโนโลยีตรวจวัดพืช (ตอนที่ 1)

เกษตรกรรมแม่นยำสูง (Precision Agriculture) เป็นการทำการเกษตรแบบใหม่ที่เน้นการเปลี่ยนทรัพยากรต่างๆในไร่นา ให้เป็นผลผลิต (Input -> Output) อย่างมีประสิทธิภาพสูงที่สุด ทั้งนี้เพื่อให้เกิดผลข้างเคียงต่างๆ ต่อสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด นั่นก็คือการใช้ปัจจัยในการเพาะปลูกต่างๆ ได้แก่ คน พืช แสง น้ำ ปุ๋ย ดิน อากาศ ให้น้อยที่สุด เพื่อให้ได้ผลผลิตมากที่สุด จึงเป็นการเกษตรที่หวังใจว่าจะเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากที่สุด

การที่จะทำเช่นนั้นได้ เราต้องรู้ว่าพืชต้องการอะไรเท่าไหร่ เราถึงจะให้สิ่งที่พืชต้องการได้ไม่มากเกินไป ไม่น้อยเกินไป ในบทความก่อนหน้านี้ของผมนั้น ผมได้เขียนเรื่องนี้ค่อนข้างเยอะพอควรครับว่า ในไร่นาหนึ่งๆ นั้น มีความแตกต่างหลากหลายในพื้นที่ แม้แต่ดินก็มีความอุดมสมบูรณ์แตกต่างกัน สภาวะแวดล้อมย่อยๆ ในพื้นที่ไร่นานี้เราเรียกว่า microclimate ซึ่งมีผลทำให้พืชเมื่ออยู่ใน microclimate ที่แตกต่างกันก็ย่อมให้ผลผลิตแตกต่างกันได้ ตัวอย่างจากในไร่องุ่นกรานมอนเต้ เขาใหญ่ ที่ผมทำงานวิจัยภาคสนามอยู่นี้ เราก็มักเห็นว่าในแปลงต่างๆ ที่อยู่ถัดกัน หรือแม้จะอยู่ติดกันก็ตาม องุ่นก็ให้ผลผลิตได้ค่อนข้างต่างกันอย่างเห็นได้ชัด ดังนั้นการดูแลพืช ดูแลดิน ในไร่นาเดียวกัน ก็ยังต้องดูแลให้แตกต่างกันในแต่ละพื้นที่ย่อยๆ นั้น เปรียบเสมือนการเลี้ยงลูกหลายๆ คน ให้เติบโตสมบูรณ์ พ่อแม่ย่อมต้องรู้ว่าใครอ้วนใครผอม ใครชอบกินอะไร มีนิสัยยังไง ถึงจะเลี้ยงดูลูกให้ทานข้าวได้ดีและเติบโตอย่างสมดุล การดูแลพืชก็เช่นกัน หากให้ปุ๋ยเท่าๆ กันทั้งไร่โดยไม่ได้ดูว่าพื้นที่ย่อยๆ นั้นมีสภาพแวดล้อมต่างกัน ก็ไม่ต่างจากการที่พ่อแม่ให้ลูกทานข้าวเท่าๆ กันทุกคน บางคนทานเสร็จแล้วก็อิ่มแปล้ ลูกคนโตทานเสร็จแล้วก็ยังหิวอยู่เลย ผลก็คือ ลูกคนเล็กอ้วนผิดส่วนในขณะที่ลูกคนโตก็ผอมกร่อง

จากประสบการณ์การทำวิจัยเกษตรแม่นยำสูงในไร่องุ่นนั้น เราพบว่า microclimate มีความสำคัญมาก การที่เรารู้ว่าแต่ละแปลงมี microclimate แตกต่างกันอย่างไร จะทำให้เราสามารถดูแลพืชได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงที่สุด ในโครงการวิจัยของเราจึงได้มีการพัฒนาเทคโนโลยีที่เรียกว่า Microclimate Monitoring ขึ้นมาใช้ ซึ่งทำให้เราสามารถดูแลพืชได้อย่างถูกต้องตามข้อมูลสภาพแวดล้อมที่ตรวจวัดได้

อย่างไรก็ตาม เมื่อเรารู้สภาพแวดล้อมย่อยๆ แล้ว สิ่งที่เราต้องทราบอีกเรื่องคือ เกิดอะไรขึ้นกับพืชที่เราดูแลนั้นบ้าง ดังนั้นเทคโนโลยีอีกอย่างที่เราต้องมีสำหรับการทำเกษตรแม่นยำสูงนอกจากเทคโนโลยีตรวจสภาพล้อมรอบ (Microclimate Monitoring Technology) ก็คือ เทคโนโลยีตรวจวัดพืช (Phytomonitoring Technology) ซึ่งบทความซีรีย์นี้ของผมก็จะได้นำความก้าวหน้าของเทคโนโลยีเหล่านี้มาเสนอนะครับ ก็คอยติดตามต่อไปในซีรีย์นี้นะครับ

เทคโนโลยีในตรวจวัดพืชที่ผมจะนำเสนอในบทความซีรีย์นี้ จะเกี่ยวข้องกับการเฝ้าระวังโรคพืช แมลง และวัชพืชต่างๆ ซึ่งข้อมูลที่ได้จากการตรวจวัดนี้จะมีประโยชน์เพื่อการวางแผนพ่นยาปราบศัตรูพืชที่มีประสิทธิภาพสูง กล่าวคือ ปฏิบัติการในเวลาที่เหมาะสมก่อนที่จะเกิดการลุกลามบานปลาย และต้องเป็นการกระทำที่ไม่เกินกว่าเหตุ เหมาะสมกับแต่ละพื้นที่ย่อยๆ ในไร่ ที่ผ่านมาเวลาเกษตรกรจะพ่นยาปราบศัตรูพืช เกษตรกรจะพ่นออกไปในปริมาณเท่าๆ กันทั้งไร่ ทั้งๆ ที่การระบาดของศัตรูพืชนั้นมีไม่เท่ากัน บางพื้นที่อาจจะไม่มีเลยก็ได้ ก่อให้เกิดผลเสียต่อสิ่งแวดล้อม และสิ้นเปลืองโดยใช่เหตุ

ส่วนรายละเอียดในเทคโนโลยีต่างๆ นั้น ผมจะนำเสนอในโอกาสต่อไปนะครับ ......

Intelligent Greenhouse - ระบบโรงเรือนอัจฉริยะ (ตอนที่ 2)

วันนี้ผมขอมาเล่าต่อนะครับ ในโอกาสที่ได้ไปสังเกตการณ์ การประชุมระดมสมอง เพื่อจัดทำแผนที่เทคโนโลยีเกษตรอิเล็กทรอนิกส์ (Agritronics) เพื่อ กล้วยไม้ ลำไย และปลาบึก ที่มหาวิทยาลัยแม่โจ้ จังหวัดเชียงใหม่ เมื่อวันที่ 10-11 มกราคม 2551 ในวันที่สอง ก็ได้ไปเยี่ยมชม สวนพฤกษศาสตร์สมเด็จพระนางเจ้าสิริกิติ์ สำหรับสวนพฤกษศาสตร์แห่งนี้ ผมถือว่าเป็น Fan Club คนหนึ่งเลยทีเดียว เนื่องจากได้ไปเยี่ยมชมหลายครั้งแล้ว ทั้งหน้าร้อน หน้าฝน หน้าหนาว ที่นั่นมีโรงเรือนหลายแบบ ตั้งแต่ ร้อนแห้งแบบทะเลทราย ไปถึงชุ่มเย็นแบบป่าฝน มีโรงเรือนสำหรับไม้ใบ ไม้ดอก บัวและพืชชุ่มน้ำ โรงเรือนป่าฝนนั้นมีขนาดใหญ่อลังการมาก ถึงขนาดข้างในมีน้ำตก และบันไดเวียนเพื่อดูบรรยากาศข้างในโรงเรือน มีระบบปล่อยไอน้ำเพื่อควบคุมความชื้น หลังคาปรับเปิดปิดเพื่อควบคุมความเข้มแสง โรงเรือนชนิดนี้สร้างโดยประเทศฝรั่งเศส มีเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ ความชื้น และปริมาณแสง อย่างไรก็ตามเซ็นเซอร์บางตัวก็เสียหายไม่ทำงานแล้ว การเปลี่ยนชุดเซ็นเซอร์มีราคาค่างวดที่แพง เนื่องจากหมดสัญญาดูแลแล้ว ดังนั้นทางสวนพฤกษศาสตร์จึงอยากให้ NECTEC เข้ามาช่วยเหลือในเรื่องของระบบเซ็นเซอร์

ผม และ คณะเดินทางที่ไปด้วยกัน ได้แก่ ดร. อดิสร ดร.ปิยะวุฒิ และ ดร. อุทัย ยังได้มีโอกาสไปดูสวนกล้วยไม้ของสวนพฤกษศาสตร์ ซึ่งเป็นโรงเรือนแบบเปิด ซึ่งเป็นที่เพาะเลี้ยงและอนุรักษ์กล้วยไม้ป่าจำนวนมาก ทางสวนฯ มีดำริจะให้มีการติดตั้งเซ็นเซอร์ เพื่อ monitor สภาพล้อมรอบที่แตกต่างกันในบริเวณโรงเรือน ที่มีพื้นที่กว้าง มีร่มเงาแตกต่างกัน รวมไปถึงการเล่นระดับความสูง ที่ทำให้มี micro-climate หรือ micro-environment แตกต่าง ซึ่งจะมีความเหมาะสมกับกล้วยไม้แต่ละพันธุ์แตกต่างกันไป ผมได้จินตนาการถึงระบบเซ็นเซอร์ตรวจสอบสภาพในเรือนกล้วยไม้ ที่ interactive กับผู้ดูแลผ่านโทรศัพท์มือถือ ก่อนจะกลับเราก็ได้ตั้งใจ และวางพันธะสัญญาต่อกันในคณะเดินทางว่า จะกลับมาใหม่ พร้อมกับเทคโนโลยีเพื่อมาติดตั้ง ณ ที่นี่ให้ได้

(ภาพด้านบน - Greenhouse ที่น่าตื่นตาตื่นใจ ภายใน สวนพฤกษศาสตร์สมเด็จพระนางเจ้าสิริกิติ์ อ. แม่ริม จ. เชียงใหม่)