การปลูกพืชด้วยวิธีไฮโดรพอนิกส์

เทคนิคการปลูกพืชด้วยวิธีไฮโดรพอนิกส์ โดย ศาสตราจารย์เกียรติคุณ ดร. วัฒนา เสถียรสวัสดิ์

          ปัจจุบัน เทคนิคการปลูกพืชด้วยวิธีไฮโดรพอนิกส์ได้รับการพัฒนาขึ้นหลากหลาย รูปแบบ โดยใช้วิธีปลูก วัสดุปลูก การจ่ายและใช้สารละลายธาตุอาหารพืช ฯลฯ  ที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม มีเทคนิคที่นำมาใช้เป็นเชิงพาณิชย์อย่างกว้างขวางเพียง ๕ - ๖ แบบ เท่านั้น คือ

เทคนิคการให้อากาศ (Liquid Culture, Non-circulating System)

          เป็นเทคนิคเก่าแก่ ใช้ภาชนะปลูกเป็นกระบะ (ไม้ โฟม พลาสติก ฯลฯ ) มีฝากระบะเป็นโฟมที่เจาะเป็นรูกลมๆให้มีขนาดพอดีสำหรับวางต้น (ที่โคนต้นจะห่อหุ้มด้วยฟองน้ำ) หรือถ้วยปลูกขนาดเล็ก วางฝากระบะให้ห่างผิวน้ำประมาณ ๑ เซนติเมตร เพื่อให้มีออกซิเจนหน้าผิวน้ำ เทคนิคนี้เป็นระบบเปิด (open system) มีทั้งแบบที่ใช้น้ำลึกและน้ำตื้น น้ำลึกมีระดับน้ำสูงประมาณ ๑๘ - ๒๐ เซนติเมตร ส่วนน้ำตื้นมีระดับน้ำสูง  ๕ - ๑๐ เซนติเมตร มีการให้อากาศด้วยเครื่อง เป่าลม/อากาศ การเติมออกซิเจนลงละลายในน้ำ จะอยู่ในรูปของฟองอากาศที่แทรกอยู่ในน้ำ คล้ายๆกับการให้อากาศในตู้เลี้ยงปลา สำหรับเทคนิคนี้ น้ำหรือสารละลายไม่มีการไหลหมุนเวียน แบบน้ำลึกต้องการออกซิเจน มากกว่าแบบน้ำตื้น แต่เมื่ออากาศร้อนจัดจะรักษาอุณหภูมิของน้ำมิให้สูงขึ้นรวดเร็วได้ดีกว่าน้ำตื้น

 

เทคนิคน้ำหมุนเวียน (Liquid Culture, Circulating System)

          เทคนิคนี้มีโครงสร้างและหลักการคล้ายๆการให้อากาศ จะแตกต่างกันคือ การเติมออกซิเจนลงในน้ำอาศัยการไหลหมุนเวียนของน้ำหรือสารละลายธาตุอาหารพืช เทคนิคนี้เป็นระบบปิด (closed system) การไหลหมุนเวียนของน้ำเกิดจากน้ำล้นเหนือระดับควบคุม ปริมาณน้ำที่ไหลจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับความสูงของระดับควบคุม และอัตราเร็วของน้ำที่ปลดปล่อย มีทั้งแบบน้ำลึกและน้ำตื้น  แบบน้ำลึกจะขาดออกซิเจน  ง่ายกว่าแบบน้ำตื้น ในทำนองเดียวกัน อัตราการไหลของน้ำที่ช้าจะขาดออกซิเจนได้ง่ายกว่าอัตราการไหลที่เร็ว ดังนั้น เทคนิคน้ำ ลึกและอัตราการไหลที่ช้าจะขาดออกซิเจน ง่ายกว่าเทคนิคน้ำตื้นและอัตราการไหลที่เร็ว ในกรณีที่ขาดออกซิเจน สามารถแก้ไขได้ด้วยวิธียกระดับน้ำตก (waterfall) ให้สูงขึ้นที่ท่อจ่ายหรือถังรับน้ำ หรือเพิ่มอัตราความเร็ว ของน้ำที่ไหล แต่ถ้าน้ำไหลเร็วมากเกินไปจะเป็นอันตรายต่อรากพืช ดังนั้น ส่วนใหญ่จะใช้วิธีติดท่อดูดอากาศช่วย เทคนิคน้ำหรือสารละลายไหลหมุนเวียนได้ถูกพัฒนาขึ้น อีกหลายรูปแบบ เช่น เทคนิคทำให้เปียกและระบายทิ้ง (Soak and Drain) เทคนิคสารละลายหมุนเวียนแบบน้ำตื้น (Semi-Deep Nutrient Flow Technique)  เทคนิค  M-System และเทคนิคไฮโปนิกา เป็นต้น เทคนิคไฮโปนิกาเป็นเทคนิคที่บริษัทเกียววะ ประเทศญี่ปุ่นพัฒนาขึ้น และนำมาสาธิต ในงาน Science World Fair Expo 85 ที่เมืองสึกุบะ ประเทศญี่ปุ่น ผลงานชิ้นนี้แสดงให้เห็นต้นมะเขือเทศมหัศจรรย์ที่มีลำต้นขนาด ใหญ่ มีเส้นผ่าศูนย์กลางของทรงพุ่มยาวถึง  ๖ เมตร มีผลตามขนาดที่ตลาดต้องการ ถึง ๑๒,๐๐๐ ผลต่อต้น ส่วนต้นพริกหวาน มีผลถึง ๔๐๐ ผลต่อต้น

 

เทคนิคเอ็นเอฟที (Nutrient Flow Technique or NFT)

          เป็นเทคนิคที่มีน้ำหรือสารละลายไหลหมุนเวียนแบบหนึ่งที่ได้รับความนิยมมากที่สุด เทคนิคนี้มีหลักการว่า รากพืชจะต้องแช่อยู่ในลำรางแบนๆที่มีความลาดเอียงร้อยละ ๑ - ๓ มีน้ำหรือสารละลายธาตุอาหารพืชไหลผ่านเป็นชั้นแผ่นผิวบางๆตามช่วงเวลาที่กำหนด เพื่อช่วยให้รากพืชได้รับความชื้นและออกซิเจนเพียงพอ แอลเลน คูเปอร์ (Allen Cooper) นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ  เป็นผู้พัฒนาเทคนิคนี้ขึ้นใน ค.ศ. ๑๙๗๖
          ตามเทคนิคดั้งเดิมใช้ลำรางแบนๆที่มีความกว้างประมาณ ๓๐ เซนติเมตร มีความสูง ๕ เซนติเมตร สามารถใช้ปลูกพืชผักที่มีต้นขนาดใหญ่ได้ เช่น มะเขือเทศ โดยที่ต้นมะเขือเทศมีรากมาก ทำให้รากพืชเจริญเติบโตปิดทางน้ำไหล ต่อมาจึงได้มีการพัฒนาหมอนรองรับราก (root supporting mat) ขึ้น เพื่อให้รากเจริญเติบโตอยู่ภายในหมอนรองรับรากเท่านั้น รวมทั้งได้พัฒนากล่องปลูก (growing block) วางบนหมอนรองรับราก พร้อมทั้งห่อหุ้มลำรางด้วยพลาสติกที่สะท้อนความร้อน เพื่อป้องกันลำรางร้อนเมื่อมีแสงแดดจัด นอกจากนี้ ยังมีการให้น้ำ หรือสารละลายธาตุอาหารพืชเพิ่มเติมด้วยระบบน้ำหยดอีกด้วย
          ในระยะหลังๆได้มีการพัฒนารูปแบบลำรางขึ้นอีกหลายรูปแบบ รวมทั้งได้มีการนำ ท่อกลมประเภทท่อพีวีซี และท่อไทเทเนียมขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง ๖ - ๘ เซนติเมตร  มาทำเป็นลำราง โดยเจาะเป็นรูกลมๆตามระยะที่ต้องการสำหรับวางกระถางปลูกพืชขนาดเล็ก วางท่อให้มีความลาดเอียงประมาณ ร้อยละ ๑ เพื่อให้สารละลายที่เป็นชั้นหนา (ประมาณ ๑/๒ - ๑/๓ ของเส้นผ่าศูนย์กลางท่อ) ได้ไหลผ่านสลับกับการหยุดไหลเป็นช่วงๆตามความเหมาะสม การให้น้ำหรือสารละลายจึงเป็นไปในลักษณะที่ทำให้เปียกและแห้งสลับกัน ช่วงที่น้ำแห้งเป็นช่วงที่พืชได้รับออกซิเจนมากที่สุด เพื่อให้พืชได้รับออกซิเจนอย่างเพียงพอ ท่อที่ใช้ควรมีความยาวประมาณ ๑๕ - ๑๘ เมตร วิธีนี้เหมาะกับพืชขนาดเล็กอายุสั้นๆ เช่น ผักกาดหอม มิสึบะ ปวยเล้ง

 

เทคนิคฉีดพ่นราก (Aeroponics)

          เป็นเทคนิคแบบน้ำหมุนเวียน แต่มีหลักการแตกต่างจากเทคนิคน้ำหมุนเวียนตามที่ได้กล่าวมาแล้วทั้งหมด คือ รากพืชมิได้แช่อยู่ในน้ำหรือสารละลาย แต่ยกให้ลอยขึ้นภายในตู้ปลูกที่เป็นห้องมืด (ตู้ปลูกที่ใช้จะมีรูปแบบสี่เหลี่ยม สามเหลี่ยม หรือสามเหลี่ยมหัวตัดก็ได้) และจะรักษาความชื้น ด้วยละอองน้ำจากหัวฉีดที่วางเป็นระยะๆ เพื่อให้รากพืชคงความชุ่มชื้นระหว่างร้อยละ ๙๕ -๑๐๐ ของอัตราความชื้นสัมพัทธ์ ข้อดีของระบบนี้ คือ รากพืชจะไม่ขาดออกซิเจน แต่มีข้อเสียที่ตู้ปลูกมักจะมีอุณหภูมิสูงเนื่องจากเมืองไทยมีอากาศร้อน การลดอุณหภูมิภายในตู้ปลูกอาจกระทำได้ด้วยการใช้พัดลมขนาดเล็กดูดหรือเป่าขับไล่ความร้อนออก แต่ก็มีข้อควรระวัง คือ ในการดูดหรือเป่าขับไล่ความร้อน ความชื้นสัมพัทธ์จะถูกขับไล่ไปกับความร้อนด้วย ทำให้ความชื้นสัมพัทธ์ภายในตู้ลดลงอาจเป็นอันตรายต่อรากพืชได้

 

เทคนิคไฮโดรพอนิกส์สำหรับปลูกพืชเลี้ยงสัตว์ (Hydroponics Green - Fed Production หรือ Agriponic)

เป็นเทคนิคการปลูกธัญพืชสำหรับใช้เป็นอาหารสัตว์ เช่น ข้าวสาลี ข้าวโอต  ข้าวบาร์เลย์ ข้าวโพด ข้าวฟ่าง เพื่อให้มีคุณค่าทางอาหารสูง การปลูกจะกระทำในตู้ปลูกที่ควบคุมสภาพแวดล้อม โดยมีการให้น้ำหรือสารละลายธาตุอาหารพืชด้วยน้ำหมุนเวียน ด้วยการฉีดพ่นเป็นละอองฝอยให้ทั่วกระบะหรือใช้วิธีน้ำหยดทางหัวด้านกระบะ ปล่อยให้น้ำหรือสารละลายไหลตามลาดเอียง ของกระบะหรือถาดเมล็ดธัญพืช สามารถผลิตต้นพืชอ่อนให้สัตว์กินได้ตลอดปี ทั้งสัตว์เคี้ยวเอื้อง เช่น วัว ควาย แพะ แกะ และสัตว์ปีก เช่น เป็ด ไก่ ในหลักการจะ นำเมล็ดธัญพืชแช่น้ำไว้ ๑ วัน หลังจากนั้น นำเมล็ดไปโรยให้เต็มกระบะหรือถาด แล้วให้น้ำหรือสารละลายเป็นระยะๆตามความเหมาะสม ในช่วงที่เมล็ดยังไม่งอกจะไม่มีการให้แสง แต่ควบคุมเฉพาะความชื้นและอุณหภูมิ ต่อเมื่อเมล็ดงอกแล้วจึงมีการให้แสงช่วยในการเจริญเติบโตของต้นกล้า  ส่วนใหญ่จะใช้แสงอินฟลูออเรสเซนต์ หลัง  ๕ - ๖ วัน ต้นพืชจะโตมีความสูง ๑๐ - ๑๕ เซนติเมตร ซึ่งพร้อมที่จะใช้เลี้ยงสัตว์ได้  เทคนิคนี้ยังนิยมใช้ในการเพาะถั่วงอกและผักงอกชนิดต่างๆเพื่อใช้เป็นอาหารของมนุษย์ด้วย

 

เทคนิควัสดุปลูก (Substrate Culture)

          เป็นเทคนิคที่น่าสนใจและนิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย สามารถเลือกกระทำได้หลายรูปแบบ ทั้งรูปร่าง ขนาด และชนิดของภาชนะปลูก มีการลงทุนต่ำกว่า ดูแลง่ายกว่า และสามารถปลูกพืชที่มีอายุยาวได้ดีกว่าการปลูกด้วยเทคนิคที่ใช้น้ำหรือสารละลาย (water culture)
          วัสดุปลูก หมายถึง วัตถุต่างๆที่เลือกนำมาเพื่อใช้ปลูกพืชทดแทนดิน และทำให้ต้นพืชเจริญเติบโตได้เป็นปกติ วัตถุดังกล่าวอาจเป็นชนิดเดียวกันหรือหลายชนิดผสมกันก็ได้ และอาจเป็นอินทรียวัตถุหรืออนินทรียวัตถุก็ได้ โดยทั่วไปวัสดุปลูกมีบทบาทต่อการเจริญเติบโตของพืช ๔ ประการ คือ
          ๑) ค้ำจุนส่วนของพืชที่อยู่เหนือวัสดุปลูกให้ตั้งตรงอยู่ได้
          ๒) เก็บสำรองธาตุอาหารพืช
          ๓) กักเก็บน้ำเพื่อเป็นประโยชน์ต่อพืช
          ๔) แลกเปลี่ยนอากาศระหว่างรากพืชกับช่องว่างรอบๆวัสดุปลูก