เปรียบเทียบกระบวนการพ่นสารอาหารในรูปแบบสารละลายที่มีผลต่อการเจริญเติบโตของผักสลัด Lactuca sativa L. ด้วยหัวพ่นหมอกอัลตร้าโซนิคและหัวพ่นแบบฝอยเพื่อใช้เป็นระบบเพาะเลี้ยงแอโรโพนิคอัตโนมัติ

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ภาณุพงศ์ ห่านฟ้างาม, พรภวิษย์ หมั่นฝึกพันธ์, ณภัทร จันทร์ฟ้าเลื่อม

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

เอนก ไชยบุตร

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนวิทยาศาสตร์จุฬาภรณราชวิทยาลัย เชียงราย

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2562

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

จำนวนประชากรโลกคาดการณ์ว่าจะเพิ่มเป็น 9.3 พันล้านคนในปี ค.ศ.2050 และประชากรในเมืองจะเพิ่มขึ้นร้อยละ 72 จาก 3.6 พันล้านเป็น 6.3 พันล้านคน (Toyoki, 2016) ทำให้ผลผลิตทางการเกษตรเป็นที่ต้องการอย่างมาก ในขณะที่พื้นที่เพาะปลูกแบบปัจจุบันมีจำนวนจำกัด ดังนั้นเพื่อที่จะสามารถผลิตให้ได้ตามความต้องการบริโภค การเกษตรแบบใหม่จึงเป็นสิ่งจำเป็น เช่นการเกษตรแนวตั้งภายในอาคาร ซึ่งทั้งหมดเป็นการเกษตรแบบควบคุมสภาพแวดล้อมทั้งอุณหภูมิ แสง ความชื้น สารอาหารและเชื้อโรค ดังนั้นระบบการเพาะปลูกพืชแบบแอโรโพนิกส์เป็นสิ่งที่ต้องวิจัยและพัฒนาเพื่อปลูกพืชได้อย่างมีประสิทธิภาพ คุ้มค่า และประหยัด การปลูกพืชระบบรากแขวนอยู่ในอากาศหรือแอโรโพนิกส์ หมายถึง การปลูกพืชโดยที่ให้รากของพืช แขวนอยู่ในอากาศ หลักการของระบบนี คือ เป็นการปลูกพืช โดยที่ส่วนของรากนั้นลอยอยู่ในอากาศ แล้วจ่าย สารละลายธาตุอาหาร (nutrient solution) ให้แก่พืชโดยวิธีฉีดพ่นสารละลายเป็นฝอย (mist) หรือหมอก (aerosol) ไปที่รากพืชโดยตรงอย่างต่อเนื่อง หรือฉีดพ่นเป็นระยะ และสารละลายที่เหลือก็จะไหลไปรวมกันที่ถังพัก เพื่อนากลับมาใช้ใหม่ การปลูกพืชในระบบรากแขวนสามารถลดการใช้น้ำได้ถึง 98% ลดการใช้ปุ๋ยได้ 60% ลดการใช้สารเคมีที่มีผลเสียต่อผู้ใช้งานและผู้บริโภคได้ถึง 100% (K.Janarthanan) และการปลูกพืชในระบบรากแขวนอาจมีได้หลายรูปแบบ เช่น แบบกล่องสี่เหลี่ยม แบบกระโจมสามเหลี่ยม เป็นต้น วิธีการปลูกพืชแบบนี้ เป็นวิธีที่ไม่ต้องเติมออกซิเจน หรืออากาศลงไปในสารละลายธาตุอาหาร รากของพืชนั้นจะได้รับออกซิเจนอย่างเพียงพอตลอดเวลา จึงทำให้รากของพืชที่ปลูก ด้วยวิธีนี้นั้นพืชจะมีการเจริญเติบโต และมีการแตกแขนงอย่างรวดเร็ว (Jano Bua, 2013)

การปลูกพืชแอโรโพนิกส์จำเป็นต้องมีการตั้งเวลาระบบควบคุมเพื่อพ่นสารละลายให้กับรากเบื้องต้นทำได้โดยการตั้งเวลา เช่นให้พ่น 1 นาทีทุกๆ 5 นาที แต่อย่างไรก็ตามในการที่จะให้การเจริญเติบโตของพืชได้ดี การควบคุมสภาพแวดล้อมเป็นสิ่งสำคัญที่สุด เช่นอุณหภูมิ ความชื้น แสง ความเข้มข้นของสารละลาย ค่าความเป็นกรด-ด่าง เป็นต้น รวมถึงเวลาและปริมาณสารละลายที่พ่นในแต่ละครั้งที่ต้องสอดคล้องกับความต้องการของพืช โดยการตั้งระบบให้ควบคุมน้ำและธาตุอาหารที่ป้อนให้กับพืช การพ่นสารละลายทำได้โดยการใช้หัวพ่นสารละลาย หรือใช้หลักการอัลตร้าโซนิคในการสร้างหมอก โดยใช้คลื่นอัลตร้าโซนิคส่งไปยังถาดสารละลาย เพื่อตีให้สารละลายแตกเป็นหมอก สำหรับการปลูกผักสลัดพันธุ์กรีนโอ๊ค ความเป็นกรด-ด่างควบคุมไว้ที่ pH = 5.5-6.5 Electrical Conductivity EC = 1800-2000 uS/cm (ไมโครซีเมนต์ ต่อ เซนติเมตร) อุณหภูมิที่ 19.6 °C และความชื้นสัมพัทธ์ที่ 83.3 %RH (FitFarm) การควบคุมสารละลายที่พ่นโดยผสมออกซิเจนทำให้ไม่เกิดปัญหาของราก

ดังนั้นโครงงานนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อศึกษาขนาดของสารละลายธาตุอาหารที่มีผลต่ออัตราการเจริญเติบโตของพืช โดยวางแผนการทดลองไว้ดังนี้ ประดิษฐ์ระบบการเพาะปลูกพืชแบบแอโรโพนิกส์ 2 ระบบ ซึ่งระบบแรกเป็นหัวพ่นสารละลายธาตุอาหารแบบฝอย (mist) และระบบที่สองเป็นหัวพ่นสารละลายธาตุอาหารแบบหมอก (aerosol) และสามารถนำไปต่อยอดเป็นระบบการเพาะปลูกพืชที่มีประสิทธิภาพ คุ้มค่า และประหยัด