การจัดการดิน ปุ๋ยและน้ำอย่างแม่นยำสำหรับระบบเกษตรอินทรีย์ที่มีมันสำปะหลังเป็นพืชหลัก

บทคัดย่อ

โครงการวิจัยนี้มีวัตุประสงค์เพื่อพัฒนาการจัดการดิน ปุ๋ย และน้ำอย่างแม่นยำสำหรับระบบเกษตรอินทรีย์ที่มีมันสำปะหลังเป็นพืชหลักและพืชตระกูลถั่วแซมเป็นพืชรอง พร้อมกับศึกษาผลทางด้านสรีรวิทยา และความสมดุลของธาตุอาหารพืชเพื่อเป็นแนวทางการเพิ่มผลผลิตมันสำปะหลัง โดยแบ่งงานวิจัยออกเป็น 5 ส่วน คือ 1) การคัดเลือกและการทดสอบเชื้อไรโซเบียมที่มีประสิทธิภาพในการสร้างปมกับถั่วหรั่ง และถั่วเขียว และการศึกษากลไกเชิงลึกในการเพิ่มประสิทธิภาพการ symbiosis กับพืช 2) การทดสอบการปลูกพืชตระกูลถั่วที่ใช้เป็นพืชแซมการปลูกมันสำปะหลังในระบบเกษตรอินทรีย์3) การประเมินความสมดุลของธาตุอาหาร ความสามารถในการลำเลียงและเมตาบอลิซึมของไนโตรเจนและฟอสฟอรัส 4) การศึกษาทางสรีรวิทยาของมันสำปะหลังที่มีพืชตระกูลถั่วปลูกแซม 5) การตรวจสอบความหลากหลายและการคัดเลือกอาร์บัสคูล่าไมคอร์ไรซ่าเพื่อใช้เป็นปุ๋ยชีวภาพสำหรับการปลูกมันสำปะหลังการทดสอบประสิทธิภาพของเชื้อแบรดดีไรโซเบียมหลายสายพันธุ์ต่อการเข้าสร้างปมกับถั่วเขียว และถั่วหรั่ง พบว่าเชื้อที่มีประสิทธิภาพในการเข้าสร้างปมกับถั่วเขียวสูงกว่าเชื้อทางการค้า Bradyrhizobium sp. PRC008 คือเชื้อไอโซเลตใหม่จำนวน 3 ไอโซเลต คือ DASA02006, DASA02020, และ DASA02068 ดังนั้นจึงน่าจะนำไปใช้ในการพัฒนาหัวเชื้อไรโซเบียมได้ในอนาคต ในขณะเดียวกันยังพบว่าเชื้อ Bradyrhizobium sp. SUTN9–2 เป็นเชื้อเข้าสร้างปมและส่งเสริมการเจริญเติบโตของถั่วหรั่งได้ดีที่สุด การศึกษากลไกเชิงลึกการเกิดปฏิสัมพันธ์ระหว่างไรโซเบียมและพืชตระกูลถั่ว พบว่า ระบบ Type 3 secretion system (T3SS) ของเชื้อ Bradyrhizobium sp. DOA9 and ORS3257 มีบทบาทสำคัญในเชิงลบต่อการอาศัยอยู่ร่วมกันกับถั่วเขียว ในขณะที่ ระบบ Type 4 secretion system (T4SS) ของ Bradyrhizobium sp. SUTN9–2 มีบทบาทสำคัญต่อการประสิทธิภาพการเข้าสร้างปมกับถั่วหรั่ง และถั่วเขียว ผลดังกล่าวแสดงให้เห็นว่า ระบบ T3SS และ T4SS ของเชื้อแบรดดีไรโซเบียมเป็นปัจจัยสำคัญในการควบคุมลักษณะการอาศัยอยู่ร่วมกันกับถั่วเขียว และถั่วหรั่งการทดสอบการปลูกพืชตระกูลถั่วแซมการปลูกมันสำปะหลังในระบบเกษตรอินทรีย์ที่มีการให้น้ำและไม่ให้น้ำในดิน 2 ชนิด พบว่าในดินร่วนทรายการปลูกมันสำปะหลัง โดยการให้น้ำหยดทำให้การเจริญเติบโต ผลผลิต และคุณภาพผลิตของมันสำปะหลังสูงกว่าการไม่ให้น้ำ และการปลูกมันสำปะหลังแซมด้วยถั่วหรั่งระหว่างต้นมีผลผลิตสูงกว่าทุกกรรมวิธี และมีแนวโน้มให้ผลตอบแทนสูงที่สุด สำหรับในดินร่วนเหนียวพบว่าในสภาพการให้น้ำหยดการปลูกมันสำปะหลังเชิงเดี่ยวจะทำให้การเจริญเติบโตและผลผลิตของมันสำปะหลังสูงกว่าการปลูกพืชตระกูลถั่วแซม แต่หากไม่ให้น้ำ การปลูกพืชตระกูลถั่วแซมจะทำให้การเจริญเติบโตของมันสำปะหลังสูงกว่ามันสำปะหลังเชิงเดี่ยว โดยการปลูกมันสำปะหลังแซมด้วยถั่วเขียวระหว่างต้นให้ผลผลิตมันสำปะหลังสูงที่สุด แต่เมื่อคำนวณรายได้พบว่าการปลูกมันสำปะหลังแซมด้วยถั่วเขียวระหว่างแถวมีแนวโน้มให้ผลตอบแทนสูงที่สุดการปลูกพืชตระกูลถั่วแซมมันสำปะหลังนั้นให้ปริมาณธาตุอาหารสะสมในดินที่สูงขึ้นกว่าการปลูกมันสำปะหลังเชิงเดี่ยว รวมทั้งการปลูกถั่วระหว่างแถวทำให้ถั่วสามารถเจริญเติบโตได้ดีกว่าถั่วที่ปลูกระหว่างต้นมันสำปะหลัง ซึ่งทำให้การปลูกถั่วเขียวระหว่างแถวให้ปริมาณไนโตรเจนสูงที่สุดซึ่งสูงถึง 11.06 กก./ไร่ ในดินร่วนเหนียวและ 1.58กก./ไร่ในดินร่วนทราย โดยที่ปริมาณธาตุไนโตรเจนที่สะสมในดินกรรมวิธีที่ปลูกถั่วเขียวสูงกว่าถั่วหรั่งเกือบเท่าตัวเนื่องจากการเจริญเติบโตของถั่วเขียวดีกว่าถั่วหรั่ง ทำให้ปริมาณธาตุอาหารที่ถูกไถกลบลงไปในดินมีมากกว่าทำให้ธาตุไนโตรเจนในดินเพิ่มสูงขึ้นถึง 41.60 กก./ไร่ ในดินร่วนทรายและ 79.04 กก./ไร่ ในดินร่วนเหนียว นอกจากนี้การทำงานของเอนไซม์และโปรตีนตัวพาต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการสะสมแอมโมเนียม เช่น glutamine synthethase (GS), glutamate synthase (GOGAT) และ ammonium transporter (AMT) ในมันสำปะหลังมีแนวโน้มสูงขึ้นอย่างชัดเจนทั้งในการปลูกถั่วเขียวแซมระหว่างแถวการใช้ระบบน้ำและการปลูกพืชแซมที่แตกต่างกันเป็นสาเหตุทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของลักษณะทางสรีรวิทยาที่เกี่ยวข้องกับการสร้างอาหารและการเจริญเติบโตเพื่อสร้างผลผลิตของมันสำปะหลัง การปลูกพืชแซมมันสำปะหลังในดินร่วนทรายมีแนวโน้มส่งเสริมให้มันสำปะหลังมีดัชนีความเขียวใบสูงขึ้น การปลูกถั่วหรั่งแซมระหว่างต้นมันสำปะหลังโดยไม่ให้น้ำมีแนวโน้มส่งเสริมการเปิดปากใบและการสังเคราะห์ด้วยแสงในขณะที่พืชยังอายุไม่มาก ในขณะที่การปลูกมันสำปะหลังในดินร่วนเหนียวโดยใช้น้ำฝนร่วมกับการปลูกพืชตระกูลถั่วแซมระหว่างแถวมีแนวโน้มส่งเสริมการสังเคราะห์ด้วยแสงเมื่อพืชอายุน้อย และเมื่อพืชอายุมากขึ้นพบว่าการปลูกพืชแซมระหว่างแถวโดยมีการให้น้ำมีแนวโน้มส่งเสริมการเปิดปากใบและการสังเคราะห์แสงของมันสำปะหลังที่ผลิตในดินชนิดนี้ ปัจจัยที่ศึกษาไม่มีผลต่อดัชนีการเก็บเกี่ยวมันสำปะหลังแต่พบว่าถั่วหรั่งที่ปลูกแซมมันสำปะหลังไม่สามารถให้ผลผลิตได้ทั้งหมด รวมทั้งดัชนีการเก็บเกี่ยวของถั่วเขียวก็อยู่ในระดับต่ำผลการคัดแยกอาร์บัสคูลาร์ไมคอร์ไรซ่าจากดินร่วนทราย และดินร่วนเหนียวจากแปลงปลูกมันสำปะหลัง โดยใช้มันสำปะหลังพันธุ์ระยอง 72 และ เกษตรศาสตร์50 เป็นพืชคัดเลือก พบว่าราอาร์บัสคูลาร์ไมคอร์ไรซ่าสกุล Acaulospora sp. พบมากที่สุดทั้งในดินร่วนทราย และดินร่วนเหนียว จากการทดสอบประสิทธิภาพการเข้าอาศัยร่วมกันระหว่างมันสำปะหลัง และ อาร์บัสคูลาร์ไมคอร์ไรซ่าทางการค้า ได้แก่ Acaulospora tuberculata และ Rhizophagus irregularis เมื่อปลูกเชื้อร่วมกับมันสำปะหลังที่อายุ 2 และ 5 เดือน พบว่าเชื้อทั้งสองมีประสิทธิภาพเข้าอาศัยร่วมกับรากมันสำปะหลังได้ดี และพบการสะสมฟอสฟอรัสในมันสำปะหลังระยอง 72 เพิ่มมากขึ้นเมื่อปลูกร่วมกับ R. irregularis ดังนั้นงานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่าเชื้อ R. irregularis น่าจะเป็นเชื้อที่เหมาะต่อการพัฒนาปุ๋ยชีวภาพสำหรับมันสำปะหลังในอนาคต อย่างไรก็ตามประสิทธิภาพของเชื้อ Acaulospora sp. ที่คัดแยกมาใหม่จากดินในแปลงมันสำปะหลังในประเทศไทยจึงควรได้รับการศึกษาเพิ่มเติมในอนาคต

คำสำคัญ