เทคโนโลยีเกษตร: เพิ่มผลผลิตด้วยกระแสไฟฟ้า

ผู้วิจัย Elenor M. Reyes, GlennJordan M. Achino
International Journal of Advanced Research and Publications
ISSN: 2456-9992

บทคัดย่อ

ควาพยายามหลักประการหนึ่งในการเกษตรตลอดช่วงเวลาหลายสมัย คือการทำให้พืชผลทางการเกษตรเติบโตเร็วขึ้น ซึ่งเทคนิคและนวัตกรรมต่าง ๆ ก็ได้พัฒนามาเพื่อเป้าประสงค์นี้ ตั้งแต่เทคนิคการปลูกพืชหมุนเวียน จนถึงการสังเคราะห์ปุ๋ยวิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อน ทั้งนี้ มีนวัตกรรมอันหนึ่งที่ได้รับการค้นพบว่า สามารถนำมาใช้ในการเกษตรได้ คือ การประยุกต์ใช้กระแสไฟฟ้า และพลังงานแม่เหล็ก ที่สามารถเร่งอัตราการเจริญเติบโตของพืช เพิ่มผลผลิตทางการเกษตร และคุณภาพ นวัตกรรมนี้ เรียกว่า อิเล็กโทรเคาเจอร์ หรือ การเพาะเลี้ยงพืชด้วยไฟฟ้า การเพาะเลี้ยงพืชด้วยไฟฟ้าสามารถปกป้องพืชจากโรคและแมลงต่าง ๆ ทั้งยังเป็นการลดต้นทุน เพื่อพิสูจน์แนวคิดนี้ และบทบาทของกระแสไฟฟ้าในการกระตุ้นการเจริญเติบโตของพืช และการประยุกต์ใช้เข้ากับ นวัตกรรมพลังงานแสงอาทิตย์ นักวิจัยได้ออกแบบและริเริ่มโครงการหนึ่งขึ้นมา ที่จะช่วยเพิ่มอัตราการเจริญเติบโตของพืช โดยไม่สูญเสียคุณภาพและสารอาหารของผลผลิตไป นวัตกรรมการเพาะเลี้ยงด้วยกระแสไฟฟ้าที่มีระบบให้น้ำที่เหมาะสม จะช่วยให้พืชเจริญเติบโตไวขึ้น ยิ่งกว่านั้น การใช้ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่สามารถเคลื่อนย้ายได้สะดวก ยังอาจช่วยให้พลังงานหมุนเวียนแก่ระบบการเกษตร ช่วยลดต้นทุนได้ โครงการนี้ จึงจะช่วยเพิ่มผลผลิตทางการเกษตร และอาจช่วยแก้ไขปัญหาการขาดแคลนอาหาร ที่จะเกิดขึ้นในอนาคตได้

คำสำคัญ: พลังงานแสงอาทิตย์ การเพาะปลูกพืชด้วยกระแสไฟฟ้า การเกษตร

  ปัจจัยหลักประการหนึ่งที่ทำให้ความต้องการอาหารทั่วโลกเพิ่มขึ้น คือการเพิ่มขึ้นของประชากรโลก ในปัจจุบัน การคาดการณ์โครงสร้างประชากรค่อนข้างแม่นยำ ดังนั้น การคาดการณ์ความต้องการอาหารโลกจึงค่อนข้างเชื่อถือได้ มีการคาดการณ์ว่าความต้องการอาหารในฟิลิปปินส์ จะเพิ่มสูงขึ้นเนื่องจากการเจริญเติบโตทางเศรษฐกิจ ประชากรที่เพิ่มขึ้นของประเทศจะทำให้ความต้องการอาหารเพิ่มมากขึ้น เมื่ออัตราเพิ่มขึ้นของประชากรรวดเร็วยิ่งขึ้นกว่าอดีต ความเร่งด่วนในการผลิตอาการให้เพียงพอจะยิ่งทวีคูณขึ้น เนื่องจากปัจจัยหลาย ๆ ประการ เช่น แมลงศัตรูพืช การเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศ และอื่น ๆ จะ บังคับ ให้กระบวนการเกษตรต้องเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย เช่น พัฒนาเทคนิคกระบวนการใหม่ขึ้นมา หรือสร้างยุทธศาสตร์ทางการเกษตรใหม่ เพื่อให้มีปริมาณอาหารเพียงพอสำหรับประชากร ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าเกษตรกรไม่สามารถจะสร้างผลผลิตที่มีคุณภาพ การเพาะเลี้ยงด้วยไฟฟ้า จึงเป็นวิธีการหนึ่งในการแก้ไขวิกฤตการณ์อาหาร การศึกษาการเพาะเลี้ยงพืชผลการเกษตรด้วยไฟฟ้าเป็นการศึกษาผลกระทบของกระแสไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีต่ออัตราการแตกเมล็ด และการเจริญเติบโตของพืช เป็นเวลาหลายศตวรรษที่เกษตรกรสาบานว่าฟ้าผ่าช่วยให้พืชผลการเกษตรเติบโตเร็วขึ้น และได้มีการเฝ้าสังเกตการณ์ ว่าหญ้าบางชนิดดูเหมือนจะแข็งแรงขึ้นกว่าเดิม เมื่อเจอฟ้าผ่า และหญ้าที่เติบโตใต้สายไฟเคเบิลดูเขียวสดใสมากกว่าปรกติ เหตุผลก็เนื่องจากว่า หลังจากเกิดฟ้าผ่า พืชได้นำกระแสไฟฟ้าจากฟ้าผ่า มาผ่าน Guard Cell เข้าสู่ราก เพื่อเพิ่มความเร็วในการผลิตอาหารพืช โดยกระแสไฟฟ้า แม่เหล็ก แสงโมโนโครม และเสียง สามารถกระตุ้นการเจริญเติบโตของพืชได้มาก (1)  นวัตกรรมนี้เรียกว่า การเพาะเลี้ยงพืชด้วยกระแสไฟฟ้า ซึ่งสามารถ เร่งอัตราการเจริญเติบโต เพิ่มปริมาณผลผลิต และคุณภาพ การเพาะปลูกพืชด้วยไฟฟ้าสามารถปกป้องพืชจากโรคระบาด แมลง และ น้ำแข็ง ทั้งยังสามารถลดความจำเป็นในการใช้ปุ๋ย หรือสารเคมีได้ เกษตรกรสามารถปลูกพืชให้ได้ผลผลิตที่ใหญ่กว่า และมีคุณภาพดีกว่า ในเวลาที่น้อยกว่า โดยลงมือทำน้อยลง และมีค่าใช้จ่ายที่ต่ำลง (2) ตัวนักวิจัยเอง ปรารถนาที่จะออกแบบและพัฒนาโครงการที่จะเพิ่มการเจริญเติบโตของพืช อย่างรวดเร็ว โดยไม่สูญเสียคุณภาพ และสารอาหาร การเพาะปลูกพืชด้วยไฟฟ้าที่มีระบบการให้น้ำที่เหมาะสมจะช่วยให้พืช เจริญเติบโต ได้รวดเร็วยิ่งขึ้น (3) ยิ่งกว่านั้น ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่พกพาได้สะดวก ก็ยังจะช่วยป้อนพลังงานให้กับโครงการ ช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายลงได้ โครงการวิจัยนี้ จะช่วยเพิ่มผลผลิตของพืชผลทางการเกษตร และยังช่วยแก้ปัญหาอาหารขาดแคลนได้ในระยะยาว

  โครงการวิจัยนี้ใช้องค์ความรู้ทางด้านวิศวกรรมและการวางแผน ในกระบวนการวางผัง ออกแบบ คิดค้นกระบวนการและยุทธศาสตร์ เพื่อพัฒนาชิ้นงานต้นแบบ โดยได้นำแนวคิดงานวิจัยต่าง ๆ และผลงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง มาพิจารณาในการสร้างชิ้นงานต้นแบบ ทั้งยังมีการประเมิณประสิทธิภาพของงานวิจัย ต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการเพาะปลูกพืชด้วยไฟฟ้าที่เคยมีการวิจัยมาแล้ว   ซึ่งการประเมิณนี้ รวมถึง การประเมิณงานออกแบบ งานก่อสร้าง และ กระบวนการปฏิบัติงาน ของชิ้นงานนั้น ๆ นอกจากนี้ ยังคำนึงถึง ระดับความรู้ทางด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและการเกษตร และองค์ความรู้ด้านนวัตกรรม อื่น ๆ ที่เกษตรกร จำเป็นต้องมี เพื่อที่จะสามารถดัดแปลง และสร้างแบบของชิ้นงาน ที่จะใช้ในกระบวนการเพาะปลูกด้วยไฟฟ้า หลังจากรวบรวมข้อมูล ต่าง ๆ จากแหล่งต่าง ๆ ทีมนักวิจัยได้สร้างแบบ และกำหนดสเป็คของชิ้นงาน ก่อนจะนำไปผลิตเป็นต้นแบบ อย่างไรก็ดี ทีมนักวิจัยจำเป็นต้องวิเคราะห์รายการคำนวณ และข้อมูลเชิงเทคนิค เพื่อที่จะได้ข้อมูลที่ถูกต้อง และลดปัญหาที่จะเกิดจากการนำชิ้นงานต้นแบบ ไปใช้งานจริง ด้วยเหตุนี้ กระบวนการ เครื่องจักร และเครื่องมือที่เหมาะสม กับงานวิจัยนี้ จึงสั่งสมก่อเกิด ขึ้นมาทีละเล็กทีละน้อย เป็นวิธีการผลิตและประกอบ ชิ้นงานต้นแบบ โดยวิธีการผลิตและประกอบชิ้นงานในโครงการนี้ ได้ผ่านการประเมิณที่มุ่งเน้นไปยังความแม่นยำของชิ้นงานและความปลอดภัยของผู้ใช้งาน มีการทดสอบเพื่อระบุระดับที่ยอมรับได้ของทั้งตัวกระบวนการทำงานและประสิทธิภาพ นอกจากนี้ ยังมีการทดสอบชาร์จประจุไฟฟ้า และทดสอบการเลิกชาร์จประจุไฟฟ้า เพื่อหา drain capabilities ของแผงโซล่าเซลล์และอุปกรณ์อื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง

3.2 การก่อสร้าง แปลงผักที่นำเทคนิคการเพาะปลูกพืชด้วยไฟฟ้ามาใช้ มีขนาด 25 ฟุต x 14 ฟุต โดยที่แดนด้านยาว คือแกนตะวันออก-ตะวันตก โดยหัวอิเล็คโตรตด้านบวก อยู่ห่างไปทางขวา 8 ฟุต Figure 1 คือแปลงที่มีการเพาะปลูกพืชด้วยกระแสไฟฟ้า

การลงมือปลูก

3.3 แปลงมีการให้กระแสไฟฟ้าตลอด 24 ชั่วโมง 7 วันต่อสัปดาห์ โดยมีการให้น้ำด้วยตนเอง 08:00 ในตอนเช้า และ 04:00 ในตอนเย็น สามสัปดาห์ให้หลัง พืชในแปลงแสดงการเจริญเติบโตที่รวดเร็วยิ่งขึ้น Figure 2 แสดง ผลของการให้กระแสไฟฟ้ากับพืช แนวพืชที่ใกล้ขอบทางเดินที่สุด เติบโตดีกว่าแนวพืชที่อยู่ไกลออกไป เนื่องจากว่าสนามไฟฟ้าอยู่ติดกับขอบทางเดินนั่นเอง ทั้งนี้สนามไฟฟ้า จะอ่อนลงเมื่อไกลออกไป ผลกระทบต่อพืชเอง ก็เช่นกัน