ระบบโรงเรือนอัจฉริยะ ผักสะอาด ปลอดภัย ไฟเบอร์สูง ตอบโจทย์สายสุขภาพ


ระบบโรงเรือนอัจฉริยะ ผักสะอาด ปลอดภัย ไฟเบอร์สูง ตอบโจทย์สายสุขภาพ

สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน ร่วมกับ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี (มทส.) และบริษัท อินโน ฟู๊ด มาร์เก็ตติ้ง แอนด์ ซัพพลาย จำกัด พัฒนาระบบโรงเรือนอัจฉริยะ ภายในตู้คอนเทนเนอร์แบบโรงเรือนระบบปิด ควบคุมตัวแปรปริมาณธาตุอาหาร ความยาวคลื่นแสงและความเข้ม อุณหภูมิความชื้นในอากาศ และปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ แก้ปัญหาความผันแปรของสภาพอากาศในแต่ละฤดู และเมื่อวิเคราะห์ผักที่ปลูกด้วยระบบดังกล่าวด้วย Synchrotron FTIR Microspectroscopy พบว่า มีคาร์โบไฮเดรตและไฟเบอร์สูงกว่าพืชที่ปลูกในระบบระบบไฮโดรโปนิกส์ปกติและพืชที่ปลูกด้วยดิน ทีมวิจัยพร้อมเดินหน้าลุยวิจัยด้านการกระตุ้นพืชสร้างสารสำคัญทางชีวภาพ ทั้งฤทธิ์ทางยาของพืชสมุนไพร หรือพืชที่กลิ่นหอม หวังเพิ่มมูลค่าการปลูกพืชเศรษฐกิจ ตอบโจทย์ ผู้บริโภคสายสุขภาพ ส่งเสริมการนำวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมาสู่ด้านเกษตรกรรมตามนโยบาย Thailand 4.0

ประเทศไทย เป็นประเทศเกษตรกรรม ที่มีมูลค่าการส่งออกมหาศาลในแต่ละปี รวมถึงมีการบริโภคผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรในประเทศ ทั้งผัก ผลไม้สด และผลิตภัณฑ์แปรรูปเป็นจำนวนมาก การนำวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมาใช้ในการปลูกพืชพร้อมระบบควบคุมตัวแปรปัจจัยในการเจริญเติบโตของพืช จึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะนำประเทศเข้าสู่การเกษตรยุคใหม่ ที่สามารถควบคุมคุณภาพและมีปริมาณผลผลิตทางการเกษตรให้คงที่ตลอดทั้งปี บริษัทผลิตผักไฮโดรโปนิกส์รายใหญ่ในอำเภอหาดใหญ่ ประสบปัญหาสภาพภูมิอากาศที่แปรปรวนสูงในแต่ละวัน นอกจากนั้นยังมีฤดูฝนที่ยาวนาน มีปริมาณแสงแดดไม่เพียงพอต่อการเจริญและความสมบูรณ์ของผักสลัด ส่งผลให้การผลิตในแต่ละช่วงเวลาของปีไม่คงที่ จึงได้แสวงหาเทคโนโลยีการปลูกที่จะสามารถแก้ไขปัญหาดังกล่าว

สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี และบริษัท อินโน ฟู๊ด มาร์เก็ตติ้ง แอนด์ ซัพพลาย จำกัดได้ร่วมกันพัฒนาโรงเรือนอัจฉริยะภายในตู้คอนเทนเนอร์ ซึ่งเป็นโรงเรือนแบบระบบปิดสมบูรณ์ (ภาพที่ 1) ภายในโรงเรือนติดตั้งระบบควบคุมตัวแปรต่างๆ ที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืช ได้แก่ ปริมาณธาตุอาหาร ความยาวคลื่นแสงและความเข้มอุณหภูมิ ความชื้นในอากาศ และปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ เพื่อแก้ไขปัญหาสภาวะแวดล้อมไม่เหมาะสม หรือมีความผันแปรของสภาพอากาศในแต่ละวัน และในแต่ละช่วงฤดูกาล นอกจากนั้นยังเป็นการแก้ปัญหาโรคพืช แมลงศัตรูพืช และวัชพืชได้อีกด้วยผักที่ปลูกในระบบโรงเรือนอัจฉริยะนี้ มีความสมบูรณ์แข็งแรงปลอดโรค ปลอดสารกำจัดแมลงและวัชพืช จึงเป็นผักที่สะอาดมีความปลอดภัยสูง และมีอายุการเก็บภายหลังการเก็บเกี่ยวเพื่อจำหน่ายที่ยาวนานขึ้น

ภาพที่ 1 ตู้โรงเรือนที่ติดตั้งระบบควบคุมอัตโนมัติและระบบแสง LED โดยมีระบบ Wi-Fi สำหรับเชื่อมต่อกับระบบ Cloud เพื่อการเข้าถึงข้อมูลผ่านโทรศัพท์มือถือ และมีกล้องวงจรปิดเพื่อความปลอดภัย
ภาพที่ 1 ตู้โรงเรือนที่ติดตั้งระบบควบคุมอัตโนมัติและระบบแสง LED โดยมีระบบ Wi-Fi สำหรับเชื่อมต่อกับระบบ Cloud เพื่อการเข้าถึงข้อมูลผ่านโทรศัพท์มือถือ และมีกล้องวงจรปิดเพื่อความปลอดภัย

งานวิจัยหลักของโครงการนี้ คณะผู้วิจัยได้พัฒนาและทดสอบแหล่งกำเนิดแสงโดยใช้เทคโนโลยี LED ที่สามารถเลือกแสงเฉพาะในย่านความยาวคลื่นที่พืชใช้ในการสังเคราะห์แสงเท่านั้น จากการวิจัยพบว่าความยาวคลื่นแสงในสีแดงและสีน้ำเงินในอัตราส่วนที่เหมาะสมและมีความเข้มที่พอเพียง จะสามารถกระตุ้นให้ผักสลัด ชนิดกรีนโอ๊ค เรดโอ๊ค มีน้ำหนักต่อต้นสูงกว่าการปลูกในโรงเรือนไฮโดรโปรนิกส์ มทส. ส่วนกรีนคอสมีน้ำหนักใกล้เคียงกัน อย่างไรก็ตาม ผลการวิเคราะห์ผักสลัดด้วย Synchrotron FTIR Microspectroscopy พบว่า การปลูกภายใต้โรงเรือนอัจฉริยะนี้ พืชสะสมคาร์โบไฮเดรตและไฟเบอร์สูงกว่าพืชที่ปลูกในโรงเรือนไฮโดรโปนิกส์ มทส. และพืชที่ปลูกด้วยดิน นอกจากนั้น ยังพบปริมาณคลอโรฟิลล์ในปริมาณที่สูงกว่าทั้งสอง
ระบบดังกล่าว

พืชใช้คลื่นแสงสีแดงและสีน้ำเงิน ในการสังเคราะห์แสงจริงหรือ??

จากองค์ความรู้ในเรื่องการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีของ Corophyll Pigment กับอนุภาคของแสงในช่วงความยาวคลื่น 400-700 นาโนเมตร พบว่าแสงที่ใช้ในการสังเคราะห์แสงของพืช โดยเฉพาะพืชสีเขียวจะอยู่ในช่วงของสีน้ำเงิน (ความยาวคลื่น 400-500 นาโนเมตร) หรือช่วงสีแดง (ความยาวคลื่น 600-700 นาโนเมตร) เท่านั้น (ดังรูปที่ 1) ในช่วงความยาวคลื่นอื่นนั้น เช่น ช่วงสีเหลือง-เขียว (ความยาวคลื่น 500-600 นาโนเมตร) จะไม่ถูกใช้ในการสังเคราะห์แสง พืชจึงสะท้อนแสงในช่วงสีเหลือง-เขียวออก ทำให้พืชปรากฏเป็นเป็นสีเขียวให้เห็น

รูปที่ 1 แสดงสเปกตรัมการดูดกลืนแสงของคลอโรฟิล-A และ คลอโรฟิล-B
รูปที่ 1 แสดงสเปกตรัมการดูดกลืนแสงของคลอโรฟิล-A และ คลอโรฟิล-B
รูปที่ 2 แสดงสเปกตรัมของแสงที่ปลดปล่อยออกมาจากหลอด LED สีน้ำเงิน สีเหลือง-เขียว และสีแดง
รูปที่ 2 แสดงสเปกตรัมของแสงที่ปลดปล่อยออกมาจากหลอด LED สีน้ำเงิน สีเหลือง-เขียว และสีแดง

และเมื่อเปรียบเทียบกับแสงที่ปลดปล่อยออกมาจากหลอด LED (รูปที่ 2) จะพบว่ามีความยาวคลื่นอยู่ในช่วงเดียวกับความยาวคลื่นแสงที่พืชต้องการ (หลอด LEDสีน้ำเงินและสีแดง) นอกจากนี้ยังมีงานวิจัยหลายชิ้นที่นำหลอดแอลอีมาใช้ ซึ่งพบว่าในพืชแต่ละชนิดมีความต้องการแสงที่แตกต่างกัน เช่น กะหล่ำปลีต้องการแสงสีน้ำเงินมากกว่าสีแดง เป็นต้น

ระบบโรงเรือนอัจฉริยะนี้ เป็นงานวิจัยขั้นแรกที่จะนำไปสู่การวิจัยด้านการกระตุ้นพืชด้วยความยาวคลื่นแสงช่วงต่างๆ ที่ส่งผลต่อการเจริญเติบโต หรือการกระตุ้นให้เกิดการสร้างสารสำคัญทางชีวภาพมากขึ้น เช่น สารที่มีฤทธิ์ทางยาของพืชสมุนไพร พืชผักหรือผลไม้หลากสี และพืชที่กลิ่นหอม เพื่อเพิ่มมูลค่าการปลูกพืชเศรษฐกิจ หรือพืชมูลค่าสูงได้ อีกทั้งยังช่วยให้สามารถ

วางแผนการปลูก การเก็บเกี่ยว เพื่อให้มียอดการผลิตได้ต่อเนื่องตลอดทั้งปี และมีสามารถปลูกพืชนอกฤดูกาลได้ จึงเป็นการช่วยเพิ่มมูลค่าสินค้าการเกษตรให้แก่ผู้ประกอบการได้อย่างมีประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่องและยั่งยืน ถือเป็นการส่งเสริมการนำ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมาสู่ด้านเกษตรกรรมตามนโยบาย Thailand 4.0


คณะผู้วิจัย ศ. เกียรติคุณ ดร.นันทกร บุญเกิด, ดร.สมชาย ตันชรากรณ์, ธาวิน วิทยอุดม, ดร.วราภรณ์ ตัณฑนุช, ดร.ศิริวรรณ ณะวงษ์, กันตภณ พิมล ผู้สนับสนุนทุนวิจัย Food Innopolis, Talent Mobility, iTAP

สอบถามข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่:

ส่วนพัฒนาธุรกิจ สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน)
เลขที่ 111 หมู่ที่ 6 อาคารสิรินธรวิชโชทัย ถ.มหาวิทยาลัย ต.สุรนารี อ.เมือง จ.นครราชสีมา 30000
โทรศัพท์ 0-4421-7040 ต่อ 1607-9, 1613 โทรสาร 0-4421-7047 อีเมล์: bds@slri.or.th