Malaysia Smart Paddy - โครงการนาข้าวอัจฉริยะ มาเลเซีย

(Credit - Picture from Malaysian National Paddy Precision Farming Project)

"ประเทศไทย ปลูกอะไรก็ขึ้น จะทำ smart farm ไปทำไม" เป็นคำพูดที่ผมมักจะได้ยินนักวิชาการทางด้านเกษตรพูดดูหมิ่นแนวคิดของ smart farm ทำให้เมื่อ 5 ปีก่อน แทนที่ผมจะได้นำแนวคิดของเกษตรอัจฉริยะมาใช้กับนาข้าว ซึ่งเป็นพืชหลักของไทย แต่ผมกลับต้องไปทำ smart farm กับองุ่น พืชที่ปลูกและดูแลยากกว่ามากๆ เพราะนักวิชาการเหล่านั้น "ไม่อนุญาต" ให้เราทำกับสิ่งที่ "ปลูกอะไรก็ขึ้น"

แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ศักยภาพในการ "ปลูกอะไรก็ขึ้น" กำลังจะสูญเสียไป ประเทศไทยกำลังผจญกับการแข่งขันรอบด้าน เวียดนามกำลังพัฒนาข้าวหอมเพื่อมาแข่งขันกับเรา รวมไปถึงกาแฟที่ทุกวันนี้ ทั้งกาแฟของลาวและเวียดนาม บุกถล่มร้านกาแฟในเมืองไทยกันเต็มบ้านเต็มเมือง เมื่อไม่นานมานี้ อินโดนีเซียออกกฎเหล็กเพื่อมาควบคุมทุเรียนไทย อินโดนีเซียตั้งเป้าจะเอาทุเรียนมาแข่งกับไทยให้ได้

จะเห็นว่า ถ้าเรายังอยู่กับที่ ... มีแต่ ตาย กับ ตาย ครับพี่น้อง !!!

วันนี้ผมจะพาไปดูโครงการนาข้าวอัจฉริยะในประเทศมาเลเซียครับ ไปดูกันครับว่า เพื่อนบ้านเค้าทำนาแบบใหม่กันอย่างไร โครงการนี้เป็นการนำเอาเทคโนโลยีหลายอย่าง มาช่วยในการทำนา ผมขออธิบายตามรูปภาพนะครับ ทีนี้ขอให้มองไปที่มุมขวาบนของภาพก่อนครับ

- Soil Sampling ก่อนการทำนาในรอบต่อไป จะมีการตรวจสอบตัวอย่างดินกันก่อนครับ ค่าที่ตรวจสอบจะมี pH, ค่าการนำไฟฟ้า (เพื่อรู้ปริมาณไอออนต่างๆ) ค่าปริมาณของอินทรีย์วัตถุในดิน โดยการใช้รถไถที่ดัดแปลงให้สามารถอ่านค่าตัวอย่างดินได้แบบ ณ ตำแหน่งและเวลาจริงกันเลยทีเดียวครับ ไม่ต้องนำตัวอย่างดินกลับไปทำที่แล็ป

- Soil Mapping จากข้างบน เมื่อเราสามารถตรวจสอบตัวอย่างดินได้ ณ สถานที่และเวลาจริง แบบขับรถไถไปตรวจสอบไป (On-the-go Measurement) เราก็สามารถได้ค่าพารามิเตอร์ของดิน ณ ตำแหน่งต่างๆ ซึ่งก็จะกลายเป็น แผนที่ดินดิจิตอล ที่ทำให้เราทราบว่า ดินในไร่นาของเรามันเหมือนกัน หรือ ต่างกันอย่างไร

- แผนที่ดินดิจิตอลนี้เองครับ จะทำให้เราสามารถดูแลดินแบบแตกต่างกันได้ ตรงไหนไม่ค่อยอุดมสมบูรณ์ก็ใส่ปุ๋ยเยอะๆ หน่อย ตรงไหนดินมันดีกว่าที่อื่น ก็ใส่น้อยหน่อย โดยเราสามารถโปรแกรมใส่รถไถที่จะออกไปรถปุ๋ยครับ เจ้ารถไถนี้จะนำเอาแผนที่เหล่านี้มาใช้อย่างอัตโนมัติ

- Plant Growth Monitoring ในระหว่างที่พืชเติบโต เราจะมีการตรวจวัดด้วยเทคโนโลยีต่างๆ กัน เช่น ใช้เซ็นเซอร์ตรวจวัดการเติบโต หรือใช้ภาพถ่ายทางอากาศจาก UAV ทำให้เราทราบว่า ตกลงที่เราให้ปุ๋ยแก่ดินไปแตกต่างกันตามตำแหน่งต่างๆ กันนั้น มันเป็นไปอย่างที่เราคิดมั้ย

- Variation Rate Application คือการที่เมื่อเรารู้แล้วว่าสิ่งที่เราทำไป หากมันยังไม่เป็นอย่างที่เราคิด เราก็ยังสามารถดูแลให้ปุ๋ย น้ำ ตามความแตกต่างที่เราวัดได้ ซึ่งก็อาจจะมีการติดตั้งเซ็นเซอร์ติดตามในไร่นา เช่น เซ็นเซอร์ตรวจวัดความชื้นในดิน เซ็นเซอร์ตรวจวัดความสูงของต้นข้าว เซ็นเซอร์ตรวจวัดคลอโรฟิล เป็นต้น เรายังสามารถดูแลการกำจัดศัตรูพืช ตามสภาพที่เราตรวจวัดได้อีกด้วย

- Yield Mapping ท้ายสุด เมื่อมาถึงการเก็บเกี่ยว เราจะไม่เก็บเกี่ยวแบบธรรมดาอีกต่อไป แต่เราจะตรวจวัดว่า แปลงไหน ตรงไหน พิกัดที่เท่าไหร่ ให้ผลผลิตมากน้อยอย่างไร แล้วนำค่าผลผลิตที่ตรวจวัดได้นั้นมาทำแผนที่ผลผลิตแบบดิจิตอล เพื่อที่จะได้นำไปปรับปรุงโมเดล และ สมมติฐานต่างๆ ที่จะทำให้การเพาะปลูกในฤดูกาลต่อไปนั้นดีขึ้นครับ

ตอนนี้ ผมเองก็เสนอโครงการนาข้าวอัจฉริยะไปที่สภาวิจัยแห่งชาติอยู่ครับ ถ้าได้รับการสนับสนุน จะนำมาเล่าให้ฟังเพิ่มเติมนะครับ หวังว่า เรายังไม่ได้ตามหลังมาเลเซียไกลเกินไป เผื่อจะได้ไล่ทันบ้างครับ

ญี่ปุ่นเข้าสู่ยุคสมาร์ทฟาร์ม

(Picture from Fujitsu)

เมื่อต้นเดือน ต.ค. 2556 ผมได้มีโอกาสเข้าร่วมงานการแสดงทางการค้า (Trade Fair) ที่มีชื่อว่า CEATEC Japan 2013 ในงานนี้ ทำให้ผมได้มีโอกาสเข้าไปติดตามความก้าวหน้าของระบบสมาร์ทฟาร์ม ซึ่งบริษัท Fujitsu พัฒนาขึ้นและได้นำมาออกแสดงในงาน CEATEC Japan แทบจะทุกปี โดยเมื่อครั้งก่อนหน้านี้ ผมก็เคยเข้าไปดูงาน CEATEC Japan มาแล้วครั้งหนึ่ง ตั้งแต่ปี 2007 นู่นเลยครับ ในครั้งนั้น ผมได้มีโอกาสไปเห็นบริษัท Fujitsu เสนอแนวคิดเรื่องสมาร์ทฟาร์มขึ้นมาใหม่ๆ ซึ่งผมก็ได้นำแนวคิดหลายๆ อย่างจากการไปเห็นในนิทรรศการนั่นแหล่ะครับ เอากลับมาทำ พูดอย่างไม่อายเลยครับว่า การไปดูงานแบบ expo หรือ trade fair เนี่ย มันช่วยจุดประกายความคิดเราได้เยอะ หลายๆ เรื่อง เราแค่ไปดูๆ แล้วเอากลับมาทำต่อยอดได้เลย 

หลังจากกลับมาจาก CEATEC Japan 2007 ผมก็ได้ลองนำแนวคิดหลายๆ อย่างของ Fujitsu กลับมาทำ ผ่านไปจากปี 2007 ก็อยากจะกลับไปดูว่า Fujitsu ทำอะไรใหม่ๆ บ้าง แล้วเวลาที่ผ่านมาตั้ง 6 ปี สิ่งที่ Fujitsu ทำ กับ สิ่งที่ผมได้ทำ มันมีพัฒนาการต่างกันเยอะมั้ย ... ไม่น่าเชื่อครับ พอกลับมาดูอีกที ปรากฎว่า พัฒนาการของสมาร์ทฟาร์มของ Fujitsu กับที่ผมทำและวางแผนจะทำ มันกลับมีความคล้ายคลึงกันมาก ทั้งๆ ที่ ในช่วงเวลา 6 ปีที่ผ่านมา ผมไม่เคยติดตามงานของ Fujitsu อีกเลย

นั่นแสดงว่า แนวโน้มของการพัฒนาสมาร์ทฟาร์มในโลกนี้ มันกำลังไปในทิศทางเดียวกัน ซึ่งก็คือ

(1) เรื่องของการติดตามข้อมูลและกิจกรรมในไร่ ด้วยเซ็นเซอร์ (Field Sensors) ต่างๆ รวมไปถึงการใช้จักรกล หุ่นยนต์ และเครื่องทุ่นแรงที่มีระบบอัจฉริยะ

(2) เรื่องของ mobile devices ที่เข้ามามีส่วนในการทำไร่ทำนา การบันทึกและเข้าถึงข้อมูลต่างๆ

(3) เรื่องของระบบ Cloud Computing ที่จะทำให้พารามิเตอร์ในการเพาะปลูก ปัจจัยการผลิต สภาพผลผลิต เชื่อมโยงกันหมด จากไร่นาไปสู่โรงงานแปรรูป และผู้จัดส่งอาหาร ไปถึงผู้บริโภค รวมถึงการเชื่อมโยงเซอร์วิสอื่นๆ ในห่วงโซ่คุณค่าทั้งหมด

เมื่อการเพาะปลูกเชื่อมโยงเข้ากับห่วงโซ่คุณค่าทั้งหมด พารามิเตอร์ ตัวแปร ต่างๆ สามารถที่จะนำมาเชื่อมโยงกันด้วยโมเดลทางคณิตศาสตร์ และอัลกอริทึมต่างๆ ทำให้เกษตรกรสามารถวิเคราะห์ราคาพืชผล จาก demand-supply ได้

สิ่งที่ผมได้เรียนรู้จากงาน CEATEC Japan 2013 ที่เป็นเรื่องใหญ่ๆ อีกเรื่องหนึ่งคือ เรื่องของระบบอัจฉริยะมันมาถึงจุดที่ใกล้ความเป็นจริงมากๆ แล้ว ไม่ว่าจะเป็นเรื่องของ Smart City, Smart Car, Smart Home, Smart Healthcare และนั่น ก็เป็นเหตุผลเพียงพอที่จะทำให้ Smart Farm เกิดขึ้นในไม่ช้านี้ครับ ....

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 ......