โครงการวิจัยและพัฒนาพืชสวนอุตสาหกรรมเพื่อเพิ่มผลิตภาพทางการเกษตรและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมด้วยเทคโนโลยีสมัยใหม่

บทคัดย่อ

ในการวิจัยและพัฒนาพืชสวนอุตสาหกรรมเพื่อเพิ่มผลิตภาพทางการเกษตรและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ได้ทำการศึกษาใน กาแฟอะราบิกา กาแฟโรบัสตา โกโก้ และมะคาเดเมีย ซึ่งในแต่ละชนิดมีความต้องการตลาดและมีการผลิตในระดับอุตสาหกรรมภายในประเทศ มีวัตถุประสงค์ เพื่อพัฒนาพันธุ์และเทคโนโลยีการผลิต ตลอดจนพัฒนาเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว โดยพัฒนาเทคโนโลยีต้นแบบการกระบวนการแปรรูปใหม่ในกาแฟและโกโก้ และพัฒนาผลิตภัณฑ์ต่อยอดวัสดุเหลือใช้จากการแปรรูปกาแฟและโกโก้ สรุปผลการวิจัยได้ดังนี้ การปรับปรุงพันธุ์กาแฟเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขัน ได้สายพันธุ์ก้าวหน้าต้านทานโรคราสนิม ได้แก่ สายพันธุ์ Sachimor ชั่วที่ 6, CIFC No.1-T8 และ 1/1 B2T5 ตามลำดับ ส่วนการคัดเลือกพันธุ์กาแฟอะราบิกาต้านทานต่อโรคแอนแทรกโนส พบว่า กรรมวิธีที่ 3 มีค่าเฉลี่ยการเจริญเติบโตมากที่สุดและไม่พบการเกิดโรคแอนแทรกโนสในทุกกรรมวิธี ได้ตัวอย่าง DNA ผลผลิต PCR และทราบตำแหน่ง SNP ของยีน caffeine synthase พบ 5 จุด มีรูปการเกิดสนิปส์ทั้งแบบ homozygous และ heterozygous ในสายพันธุ์กาแฟอะราบิกากลุ่มที่มีคาแฟอีนสูงและคาแฟอีนต่ำ ในการชักนำให้เกิดแคลลัสจากใบอ่อนกาแฟอะราบิกาลูกผสม F1 พันธุ์ 2/27 B4T5 คือ อาหารแข็งสูตร MS ที่เติม ซูโครส 30 กรัม/ลิตร และเติม 2,4-D ร่วมกับ BAP หรือ kinetin เลี้ยงในที่มืด ที่อุณหภูมิ 27 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 6-12 เดือน ส่วนในกาแฟโรบัสตาข้อมูลการเจริญเติบโตของสายพันธุ์คัดเลือกจากการสำรวจจำนวน 8 สายพันธุ์ กาแฟโรบัสตาพันธุ์ไทยและพันธุ์พื้นเมือง และในการทดลองการเปรียบเทียบพันธุ์กาแฟโรบัสตาเพื่อให้ได้ผลขนาดใหญ่ ได้แก่ สายพันธุ์ JM03 และ TP014 ตามลำดับ ที่มีค่าเฉลี่ยผลผลิตและการเจริญเติบโตมากที่สุด การวิจัยและพัฒนาคำแนะนำการจัดการดินและธาตุอาหารในการผลิตกาแฟอะราบิกา พบว่า ความเข้มข้นของไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และโพแทสเซียมทั้งหมดในใบกาแฟมีแนวโน้มลดลงตามอายุใบกาแฟที่เพิ่มขึ้น ในช่วงเดือนพฤษภาคม ถึง เดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2565 (อายุใบ 5-7 เดือน) จึงอาจเป็นข้อพิจารณาสำหรับการเก็บตัวอย่างใบเพื่อวิเคราะห์ความเข้มข้นของธาตุอาหารพืชในใบในช่วงเวลาดังกล่าว ในการวิเคราะห์สมบัติดินทางเคมี เพื่อทราบสถานะความเป็นประโยชน์ของธาตุอาหารในดิน พบว่าค่าปฏิกิริยาอยู่ในช่วง กรดจัด-กรดเล็กน้อย (5.01-6.33) ค่าการนำไฟฟ้าของดินอยู่ในระดับที่ไม่กระทบต่อการเจริญเติบโตของพืช (< 2 dS/m) ปริมาณอินทรียวัตถุเฉลี่ย 5.81?2.47 เปอร์เซ็นต์ ปริมาณฟอสฟอรัสที่เป็นประโยชน์เฉลี่ย 69.34?82.04 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม และปริมาณโพแทสเซียมที่แลกเปลี่ยนได้เฉลี่ย 187.62?95.36 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม ส่วนการศึกษาการตอบสนองต่อการใช้ปุ๋ยไนโตรเจน ฟอสเฟต และปุ๋ยโพแทชของกาแฟอะราบิกา พบว่าส่วนใหญ่การใส่ปุ๋ยตามกรรมวิธีต่างๆ ไม่ทำให้เส้นรอบวงโคนต้นและขนาดทรงพุ่มของต้นกาแฟแตกต่างกันทางสถิติ การศึกษาวิจัยความต้องการน้ำและการจัดการน้ำในกาแฟอะราบิกา ผลการทดลองพบว่า การศึกษาสัมประสิทธิ์การใช้น้ำ (Crop water coefficient, Kc) ของกาแฟอะราบิกา ในแปลงกาแฟอาราบิกาที่ศูนย์วิจัยเกษตรหลวงเชียงใหม่ แปลงขุนวางและแม่จอนหลวง ในเดือนมีนาคมถึงตุลาคม มีค่า Kc อยู่ระหว่าง 0.52-2.59 และ 0.45-2.25 ตามลำดับ การศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อดัชนีความเครียด (Depletion factor, p และ Crop water stress coefficient, Ks) กับสมดุลน้ำในกาแฟอะราบิกา ในแปลงกาแฟอาราบิกาที่ศูนย์วิจัยเกษตรหลวงเชียงใหม่ แปลงขุนวางและแม่จอนหลวง ในเดือนมีนาคมถึงตุลาคม มีค่าปัจจัยการพร่องน้ำ (Depletion factor, p) อยู่ระหว่าง 0.35-0.52 และ 0.34-0.54 ตามลำดับ ในการศึกษาปริมาณรอยเท้าน้ำ (Water Footprint) ของผลผลิตกาแฟสำหรับกาแฟที่ให้ปลูกใหม่และกาแฟที่ให้ผลผลิตมีสัมประสิทธิ์การระบายน้ำ 0.12-0.83 และ 0.10-0.83 ตามลำดับ การวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีการเพิ่มผลผลิตโกโก้เพื่อรองรับเกษตรกรรมยั่งยืน พบว่าการปลูกโกโก้แบบพืชเดี่ยวมีการให้ผลผลิตมากกว่าการปลูกโกโก้แบบพืชร่วมอย่างมีนัยสำคัญ โดยให้ผลผลิตมากกว่าประมาณ 2-2.74 เท่า ส่วนการเจริญเติบโตพบว่า โกโก้ที่ปลูกแบบพืชร่วมมีการเจริญเติบโตดีกว่าการปลูกแบบพืชเดี่ยว ในเรื่องของพันธุ์พบว่าโกโก้พันธุ์ชุมพร 1 ให้ผลผลิตมากกว่าพันธุ์อื่นอย่างมีนัยสำคัญทั้งระบบปลูกแบบพืชเดี่ยวและพืชร่วม ส่วนพันธุ์ที่เหมาะสมในการปลูกแบบพืชร่วม ได้แก่ พันธุ์ชุมพร 1 เปลี่ยนยอดและพันธุ์ ICS95 การศึกษาผลของการให้น้ำและการคลุมโคน ต่อการติดผลและเพิ่มขนาดฝักโกโก้ พบว่าการให้น้ำแก่ต้นโกโก้ 30 ลิตรต่อต้น มีแนวโน้มที่จำนวนดอกจะพัฒนาไปเป็นผลได้มากกว่าการให้น้ำ 10 ลิตรต่อต้น ไม่ว่าจะใช้หรือไม่ใช้วัสดุคลุมโคนก็ตาม การศึกษาความสัมพันธ์ของปัจจัยสิ่งแวดล้อมที่มีผลต่อการปลูกโกโก้ในพื้นที่ภาคเหนือตอนบน ภาคเหนือตอนล่าง ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ภาคใต้ตอนบน และภาคใต้ตอนล่าง พบว่าปัจจัยสิ่งแวดล้อม ได้แก่ การกระจายตัวของฝน อุณหภูมิ แสง ความชื้นในอากาศมีความสำคัญกับพัฒนาการของโกโก้อย่างมาก โดยจังหวัดเชียงรายมีปริมาณน้ำฝนรวมต่อปีสูงที่สุด 2,027 มม. รองลงมา ได้แก่ ชุมพร 1,794 มม. อุณหภูมิเฉลี่ยของพื้นที่ปลูกโกโก้ในจังหวัดเชียงรายและเพชรบูรณ์ช่วงเดือนมีนาคมถึงกรกฎาคมสูงกว่า 32 องศาเซลเซียสและอุณหภูมิจะลดลงเมื่อเข้าสู่ฤดูฝนเช่นเดียวกับความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศ ส่วนพื้นที่ปลูกโกโก้จังหวัดชุมพรและสงขลามีอุณหภูมิเฉลี่ยและความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศค่อนข้างคงที่ตลอดปี โดยอุณหภูมิเฉลี่ยไม่เกิน 30 องศาเซลเซียส ความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศ 80-95 เปอร์เซ็นต์ ส่วนโรคและแมลงที่พบมาก ได้แก่ โรคผลเน่าดำ แมลงกินใบและมวนโกโก้ โดยโรคผลเน่าดำจะพบมากในช่วงที่มีฝนชุก นอกจากนี้ในช่วงแล้งของเชียงรายและเพชรบูรณ์มีปริมาณน้ำฝนน้อยกว่า 100 มม. ติดต่อกัน 3-4 เดือน ก่อนที่จะเข้าสู่ช่วงฤดูฝนซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อการเจริญเติบโตและผลผลิตของโกโก้ได้ ดังนั้นในช่วงนี้เกษตรกรผู้ปลูกโกโก้จึงควรมีการให้น้ำเพื่อลดผลกระทบจากการขาดน้ำ นวัตกรรมการแปรรูปกาแฟและโกโก้คุณภาพและการใช้ประโยชน์จากวัสดุเหลือใช้สู่ระบบการพัฒนาเกษตรหมุนเวียน ทำการศึกษาเทคโนโลยีการใช้สายพันธุ์จุลินทรีย์เพื่อหมักกาแฟแบบ Semi-wet process โดยใช้จุลินทรีย์ ได้สายพันธุ์จุลินทรีย์ที่สามารถใช้หมักกาแฟ ได้แก่ Saccharomyces cerevisiae, Pichia kluyveri. Hanesiaspora spp., Kurtzmaniella spp. และ Wickerhanomyces spp. และแบคทีเรียที่มีศักยภาพ 1 ชนิดได้แก่ Mycetocola reblochoni และการเปลี่ยนแปลงของการผลิตสารให้กลิ่นของจุลินทรีย์ทั้ง 4 ชนิดเริ่มจากการผลิตกรดอินทรีย์ได้แก่ กรดแลคติก กรดอะซีติก แลคติกและซิตริก โดยในชุดที่เติมเชื้อมีการควบคุมกรดดีกว่าและสร้างกลิ่นรสจำเพาะ โดยมีการสร้างกลิ่นถั่วในชุด Wickerhamyces spp. กลิ่นชีสใน Hanseniaspora spp. และ กลิ่นดอกไม้ใน Kurtzmaniella spp. อัตราส่วน 50 - 200 ppm ตลอดการหมัก 144 ชั่วโมงโดยจะมีปริมาณแตกต่างชัดเจนในชั่วโมงที่ 6 – 120 3. ปัจจัยต่อผลของแสงแบ่งการผลิตกลิ่นเป็น 3 รูปแบบที่น้อยกว่า 1,000 lux, 1,000 – 2,000 lux และ 2,000 lux ขึ้นไปและปริมาณลมที่มากกว่า 0.54 m3/s ที่ส่งผลต่อการแห้งของเมือกกาแฟให้มีความชื้นลดลงในอัตราร้อยละ 0.025 ต่อชั่วโมง รวมทั้งการผลิตกลิ่น รสและคุณภาพกาแฟคั่วหลังการเสร็จสิ้นการหมักโดยผลคะแนนอยู่ที่ 80 – 85 SCAA score การศึกษาเทคโนโลยีการใช้สายพันธุ์จุลินทรีย์เพื่อหมักโกโก้ ได้สายพันธุ์จุลินทรีย์ที่มีความสามารถในการย่อยเมือกโกโก้ ได้แก่ Saccharomyces cerevisiae, Pichia kluyveri, Lanchancea spp. และกลุ่มแบคทีเรียอะซิติก ปัจจัยที่ส่งผลต่อการหมักโกโก้คืออุณหภูมิโดยอุณหภูมิที่เหมาะสมต่อการหมักโกโก้ในลังไม้ต้องไม่น้อยกว่า 42 องศาเซลเซียสโดยใช้เวลาในการหมักไม่น้อยกว่า 4-6 วัน และสารให้กลิ่นรสของโกโก้ที่ได้จากการหมักโดยจุลินทรีย์ ได้แก่ Benzaldehyde และ 2,3,5,6-tetramethyl pyrazine ให้กลิ่นในโทนถั่ว, Phenylethyl Alcohol และ Phenethyl acetate ให้กลิ่นในโทนหวานและดอกไม้ และ 2,3- butanediol ให้กลิ่นนมเนย การศึกษาเทคโนโลยีการสกัดเส้นใยเซลลูโลสจากเปลือกโกโก้ ได้เปลือกโกโก้ และส่วนผสมการสกัดเส้นใยด้วยวิธีต้มเยื่อแบบโซดา (soda pulping) ในการสกัดเส้นใยเซลลูโลส กรรมวิธีการสกัดเส้นใยเซลลูโลสจากเปลือกโกโก้ทำโดยต้มด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์-แอนทราควิโนน ได้ปริมาณร้อยละของเยื่อที่ได้ (%yield) สูงสุดโดยใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์-ร้อยละ 20 (โดยน้ำหนัก/ปริมาตร) แอนทราควิโนน ร้อยละ 0.1 (โดยน้ำหนัก/น้ำหนัก)ที่อุณหภูมิ 140 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 60 นาที และสมบัติของเส้นใยเซลลูโลสที่ได้เป็นเส้นใยที่แข็งแรงเหมาะสม สามารถนำไปขึ้นรูปเป็นกระดาษได้ ต้นทุนการผลิตเยื่อจากเปลือกโกโก้ เท่ากับ 280 บาท ต่อเปลือกโกโก้แห้ง 100 กรัม การวิจัยพันธุ์และเทคโนโลยีเพื่อเพิ่มคุณภาพการผลิตมะคาเดเมียอย่างยั่งยืน ผลการศึกษาวิธีปฏิบัติการใส่ปุ๋ยความต้องการของมะคาเดเมีย พบว่า ธาตุอาหารในใบมะคาเดเมียในระยะใบเพสลาด ไนโตรเจนมีความเข้มข้นมากที่สุด ซึ่งมีความแตกต่างในแต่ละพันธุ์และพื้นที่ ด้านการทดสอบพันธุ์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพมะคาเดเมียพบว่า พันธุ์ที่มีแนวโน้มผลผลิตดีที่ระดับความสูง 400, 700 และ 900 เมตรจากระดับน้ำทะเลคือ พันธุ์ CR5, CR7 และ KK27 ตามลำดับ ในการทดสอบพันธุ์ในแปลงเกษตรกร จ.ตาก พบว่า พันธุ์ที่มีแนวโน้มด้านการเจริญเติบโต ผลผลิตและคุณภาพผลผลิตคือ พันธุ์ FNG21, KW86 และ 741 ตามลำดับ ในการทดลองศึกษาการจัดการธาตุอาหารแบบผสมผสานเพื่อการผลิตมะคาเดเมีย พบว่า หลังการใส่ปัจจัยการผลิตปุ๋ยอินทรีย์ปุ๋ยเคมี และปุ๋ยชีวภาพละลายฟอสเฟต และปุ๋ยชีวภาพไมคอร์ไรซาตามกรรมวิธีการทดลอง ยังคงพบการมีชีวิตของจุลินทรีย์ละลายฟอสเฟต Talaromyces aff. macrosporus ในจำนวนที่มากพอไม่ต้องใส่เพิ่ม และพบการเข้ารากของเชื้อราไมคอร์ไรซา การตัดแต่งสวนมะคาเดเมียที่มีอายุมากกว่า 30 ปี ที่ศูนย์วิจัยเกษตรหลวงเชียงใหม่ (แม่จอนหลวง) และศูนย์วิจัยเกษตรที่สูงเพชรบูรณ์ พบว่า ในรอบ 1 ปีหลังการตัดแต่งพบว่า ไม่มีเปลี่ยนแปลงการเจริญเติบโตในด้านขนาดเส้นรอบวงโคนต้น

คำสำคัญ