การศึกษาผลกระทบของแสงสีแดงและสีน้ำเงินจากหลอด LED ต่อการเจริญของมะเขือเทศราชินีภายใต้ระบบการปลูกพืชแบบปิด
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
พีรวุฒิ เกตุทิพย์, ธนกร เขื่อนปัญญา
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
อรพรรณ พยัฆกุล
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
การแพร่ระบาดไวรัสโควิด-19 ในช่วงนี้ ทำให้มีคนจำนวนไม่น้อยเริ่มย้ายกลับภูมิลำเนาของตัวเอง เพื่อหาลู่ทางประกอบอาชีพใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านการเกษตร มีเกษตรกรรุ่นใหม่หลายคน พยายามนำแนวคิดที่ทันสมัยเข้ามาปรับใช้ เพื่อให้การทำเกษตรวิถีดั้งเดิมของคนรุ่นเก่าสะดวกสบายและง่ายมากยิ่งขึ้น ด้วยเทคโนโลยีแห่งยุคสมัยอย่างนวัตกรรมเกษตร ที่สามารถนำไปปรับใช้ในด้านเกษตรได้ดี ช่วยทำให้การทำเกษตรง่ายขึ้น พร้อมกับมีความสะดวกในหลายด้าน อีกทั้งยังช่วยลดต้นทุนให้กับเกษตรกร ตลอดจนช่วยเพิ่มผลผลิตให้มากขึ้น โดยไม่ต้องไปเสียเวลาและเสียเงินไปกับวิธีการทำเกษตรแบบเดิม และเนื่องจากสภาวะแวดล้อมของโลกมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ทำให้ความสมบูรณ์ของดิน น้ำ และอากาศ ที่เหมาะกับการเพาะปลูกพืชในแต่ละภูมิภาคลดลง รวมถึงปัจจัยด้านความต้องการอาหารของจำนวนประชากรที่เพิ่มขึ้น นำไปสู่การพัฒนาการเพาะปลูกพืชในระบบปิดเพิ่มขึ้น เพื่อควบคุมสภาวะต่างๆ ที่พืชต้องการ อีกทั้งจากการศึกษาพบข้อมูลคนไทยบริโภคผักเฉลี่ยเพียง 275 กรัม/คน/วัน (เยาวรัตน์ และคณะ, 2549 อ้างโดย กมล และคณะ 2557) ตามคำแนะนำขององค์การอนามัยโลก และองค์การอาหารและเกษตรแห่ง สหประชาชาติ (WHO, 2003) แนะนำให้บริโภคผัก และผลไม้ให้ได้อย่าง น้อยคนละ 400-500 กรัม/วัน ในขณะเดียวกันปัจจุบันสถานการณ์ทั่วโลก ร่วมถึงประเทศไทยกำลังเข้าสู่สังคมผู้สูงอายุ และยังประสบปัญหาด้าน สุขภาพมากขึ้นโดยเฉพาะโรคไม่ติดต่อเรื้อรัง (Non-Communicable diseases: NCDs) ประกอบกับประชากรกลุ่มที่อาศัยอยู่อย่างหนาแน่นในเมือง และชานเมือง ที่ใช้ชีวิตอย่างเร่งรีบ ทำให้การบริโภคผักน้อยลงซึ่งอาจจะมีสาเหตุ ส่วนหนึ่งมาจากความไม่สะดวก และไม่สามารถเข้าถึง หรือหาผัก ปลอดภัยมาปรุงอาหารได้อย่างเพียงพอตามเวลาและตามความต้องการใช้ประโยชน์ อีกทั้งการทำสวนครัวโดยการปลูกผักทานเองรอบบริเวณบ้าน ด้วยวิธีปฏิบัติแบบเดิม ได้แก่ การขุด ดิน ปลูก ใส่ปุ๋ย และรดน้ำทุกวัน พบข้อจำกัดทั้งในเรื่องสถานที่ การหาปัจจัยการผลิต และ เวลาที่ใช้ในการทำกิจกรรมดังกล่าว (กมล, 2557) นอกจากนี้ปัญหาหนึ่งที่ กำลังทวีความรุนแรงมากขึ้น คือ เรื่องสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนไป ทรัพยากรธรรมชาติเสื่อมโทรม ประกอบกับปัจจัยการผลิตที่มีอย่างจำกัด เช่น ที่ดิน น้ำ แรงงาน และพลังงาน เป็นต้น ซึ่งล้วนแต่มีผลต่อการ เจริญเติบโตของพืช ทั้งการแสดงออกทางกายภาพ ชีวภาพ และการให้ผลผลิต (Wilson et al., 1992) อีกทั้งการผลิตพืชแบบเดิมยังมีการใช้ สารเคมีในการป้องกันกำจัดศัตรูพืช ก่อให้เกิดการปนเปื้อนของสารเคมี การเกษตรทั้งในผลผลิต และสภาพแวดล้อม (Kozai, 2013) เมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตพืชในสภาพโรงเรือน หรือในสภาพควบคุม ที่พืชสามารถเจริญเติบโตได้ดี ให้ผลผลิตที่สม่ำเสมอ และมีคุณภาพสูงกว่าการผลิตในสภาพแปลงทั่วไป (Castilla and Hernandez, 2007) จากเหตุผล ดังกล่าวจึงได้เกิดแนวคิดในการผลิตผักเพื่อบริโภคเองในชุมชนเมือง (urban farming) หรือการทำสวนผักแนวตั้ง (vertical farming) (Despommier, 2010; Kozai, 2013) เพิ่มมากขึ้น จากการศึกษาที่ผ่านมามีรายงานถึงปัจจัยที่เหมาะสมในการผลิต พืชเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหา และข้อจำกัดต่างๆ ที่เกิดขึ้นในการผลิตพืชแบบทั่วไป โดยการเลือกใช้ระบบการผลิตพืชแบบปิด (Closed Plant Production System: CPPS) ที่สามารถควบคุมปัจจัยการผลิตได้อย่าง แม่นยำร่วมกับการใช้แสงเทียมมาช่วยในการผลิตผัก (Kozai, 1999; Kozai et al., 2000; Kozai, 2005; Kozai et al., 2006; Kozai, 2007; Kozai, 2012 อ้างถึงโดย Kozai, 2013) การผลิตพืชในระบบปิดโดยทั่วไป มีวัตถุประสงค์หลักคือ ผลิตพืชให้มีการเจริญเติบโตที่ดี และให้ผลผลิตที่มี คุณภาพ โดยใช้ปัจจัยการผลิต เช่น การให้แสง การให้น้ำ แร่ธาตุอาหาร และปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ให้มีประสิทธิภาพสูงสุด ในขณะที่ปลดปล่อยของเสียสู่สภาพแวดล้อมน้อยที่สุด และใช้ต้นทุนในการผลิตต่ำ (Kozai, 2013) การผลิตพืชในสภาพปิด หรือการผลิตพืชในอาคารนั้น ได้ มีการนำเทคโนโลยีแสงเทียมที่ได้จาก light-emitting diodes (LEDs) มา ประยุกต์ใช้ร่วมกับการผลิตทางการเกษตร ซึ่งการใช้หลอดไฟ LEDs มี จุดเด่นหลายประการณ์คือ สามารถกำหนดสเปคตรั้ม และความเข้มของแสงได้ สามารถที่จะจำลองการเปลี่ยนแปลงของแสงให้ใกล้เคียงกับแสงอาทิตย์ที่มีการเปลี่ยนแปลงในระหว่างวัน ให้พลังงานแสงที่สูงกว่า ปลดปล่อยความร้อนต่ำ ลดการใช้พลังงานไฟฟ้า และมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าหลอดไฟทั่วไปถึง 100 เท่า (Yeh and Chung, 2009) จากข้อมูลดังกล่าวข้างต้นจึงได้ทำการทดลองเพื่อสร้างนวัตกรรมระบบการปลูกพืชแบบปิดจากการศึกษาผลกระทบของแสงสีแดงและสีน้ำเงินจากหลอด LED ต่อการเจริญของมะเขือเทศราชินี การศึกษาครั้งนี้เพื่อต้องการศึกษาอิทธิผลของแสงจากหลอดแอลอีดีที่ต่างกันต่อการเจริญเติบโตของมะเขือเทศราชินี ของนวัตกรรมระบบการปลูกพืชแบบปิดที่มีการควบคุมอุณหภูมิ ปริมาณแร่ธาตุ ความชื้นและความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยเซนเซอร์ที่เหมาะสมกับการปลูกและการเจริญของมะเขือเทศราชินี ภายใต้แสงไฟที่แตกต่างกัน 6 ชนิดประกอบด้วย 1. หลอดฟลูออเรสเซนต์ 2. หลอดแอลอีดีสีขาว 3. หลอดแอลอีดีสีแดง 4. หลอดแอลอีดีสีน้ าเงิน 5. หลอดแอลอีดีสีแดงผสมสีน้ำเงิน อัตราส่วน 1:1 และ 6. หลอดแอลอีดีสีแดงผสมกับสีน้ าเงิน อัตราส่วน 2:1 การบันทึกข้อมูล ทำการวัดการเจริญเติบโตมะเขือเทศราชินี ทุกๆ 7 วัน โดยทำการจดบันทึกลักษณะ ความสูงต้น ความกว้างลำต้น และจำนวนใบ เป็นเวลา 3 สัปดาห์ จากนั้นเก็บเกี่ยวผลผลิต โดยเก็บข้อมูลลักษณะการ ให้ผลผลิต