การปลูกพืชผักระบบไฮโดรโปนิกส์

จากเอกสารวิชาการ เรื่อง การปลูกพืชผักระบบไฮโดรโปนิกส์
จัดทำเอกสารโดย นางสาวขนิษฐา พงษ์ปรีชา สำนักงานส่งเสริมการเกษตรภาคตะวันตก จังหวัดชลบุรี

ระบบการปลูกพืชแบบไฮโดรโปนิกส์

ปัจจุบันการปลูกพืชแบบไฮโดรโปนิกส์มีอยู่มากมายหลายระบบ เนื่องจากมีการพัฒนากันมาเป็นเวลานาน ให้เหมาะสมต่อสภาพแวดล้อมของประเทศต่างๆ อย่างไรก็ตามระบบต่างๆ ที่พัฒนาขึ้นมีพื้นฐานมาจากระบบหลักๆ ตามลักษณะการให้สารละลายธาตุอาหารแก่บริเวณรอบๆ รากพืช 3 ระบบ ได้แก่ (ถวัลย์, 2534)

แบบปลูกให้รากลอยอยู่กลางอากาศ (aeroponics) เป็นระบบที่มีการหมุนเวียนสารละลายธาตุอาหาร ส่วนรากของพืชจะแขวนห้อยกลางอากาศลอยอยู่ภายในกล่องหรือตู้ที่เป็นห้องมืด จากนั้นจึงเติมธาตุอาหารแก่รากพืชด้วยการใช้ปั๊มอัดผ่านหัวฉีด ฉีดพ่นสารละลายให้เป็นฝอยละเอียด เป็นระยะ ๆ ตามช่วงเวลาที่กำหนด เพื่อให้รากคงความชื้นสัมพัทธ์อยู่ระหว่าง ร้อยละ 95-100 ข้อดีของระบบนี้คือ รากพืชไม่ขาดออกซิเจนและจะเจริญเติบโตได้เต็มที่ ข้อเสียของระบบนี้คือตู้ปลูกมักมีอุณหภูมิสูงกว่าภายนอก และต้องลงทุนค่าวัสดุอุปกรณ์ค่อนข้างสูง จึงมักใช้ในห้องปฏิบัติการเพื่อศึกษาทางสรีระวิทยาของพืชหรือใช้ระบบขนาดเล็กเพื่อปลูกพืชเป็นงานอดิเรกมากกว่าที่จะใช้ในเชิงพาณิชย์
การให้สารละลายโดยการหยด จะต้องมีถังสำหรับผสมธาตุอาหาร ถังนี้จะต้องอยู่สูงกว่าภาชนะปลูกเล็กน้อย ต่อท่อลงมาระดับต่ำโดยวางท่อเป็นแนวยาว เจาะรูเป็นระยะๆ สำหรับให้สารละลายไหลลงมาตามธรรมชาติ เพื่อจ่ายหรือหยดสารละลายลงรากพืชแต่ละต้นได้อย่างต่อเนื่อง จากนั้นสารละลายจะซึมผ่านวัสดุปลูกลงมาทีละน้อยสู่รางปลูก และไหลลงมารวมกันในถังเก็บ การทำงานจะต่อเนื่องในลักษณะนี้ โดยเมื่อสารละลายจากถังบนลดลงจนถึงระดับหนึ่งเพียงพอให้สวิตท์ลูกลอยไปควบคุมให้ปั๊มน้ำในถังเก็บสะสมสารละลายที่อยู่ด้านล่างทำงาน และจะผลักดันให้สารละลายผ่านท่อส่งกลับคืนไปยังถังบน ซึ่งสามรถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อีก
แบบปลูกในสารละลายธาตุอาหาร (liquid culture) เป็นการปลูกพืชแบบไฮโดรโปนิกส์ที่ได้รับความนิยมมากกว่าแบบอื่นๆ และใช้ได้ดีในที่ที่มีแดดจัด วิธีการหลักคือการนำรากพืชจุ่มลงในสารละลายโดยตรง รากพืชไม่มีการเกาะยึดกับวัสดุใดๆ ยังสามารถเคลื่อนไหวไปมาได้ ดังนั้นจึงมักใช้การยึดเหนี่ยวในส่วนของลำต้นไว้แทนเป็นการรองรับรากของต้นพืชเพื่อการทรงตัว
หลักการนำรากพืชจุ่มในสารละลายและข้อสังเกตในการปลูกพืชในน้ำ คือ ปกติถ้านำต้นพืชที่ขึ้นอยู่บนดินมาวางแช่น้ำ ในระยะแรกต้นพืชจะยังสามารถเจริญงอกงามต่อไปได้ แต่เมื่อเวลาผ่านไประยะหนึ่งกลับพบว่า ต้นพืชที่เจริญต่อไปนั้นกลับแสดงอาการเหี่ยวเฉา โดยสาเหตุมาจากเมื่อรากพืชแช่อยู่ในน้ำนานๆ จะเกิดการขาดออกซิเจนจึงทำให้พืชเฉาตาย ดังนั้นการปลูกพืชในสารละลายธาตุอาหารจึงต้องมีหลักและเทคนิควิธีการที่แตกต่างจากวิธีอื่น คือต้องพัฒนารากพืชในต้นเดียวกันนั้นให้สามารถทำงานได้ 2 หน้าที่พร้อมๆ กัน คือ รากดูดออกซิเจน (oxygen roots) และ รากดูดน้ำและธาตุอาหาร (water nutrient roots)

การจะทำให้รากพืชทำงานได้ทั้ง 2 หน้าที่นั้น ต้องพยายามให้ส่วนหนึ่งของรากพืชสัมผัสกับอากาศได้โดยตรงบริเวณโคนราก (ส่วนนี้ต้องให้มีช่องว่างของอากาศไว้สำหรับให้รากหายใจเอาออกซิเจนเข้าไป และอีกส่วนหนึ่งตรงปลายรากจุ่มแช่อยู่ในสารละลาย) ซึ่งหลักการคือ รากส่วนที่มีหน้าที่ดูดน้ำและอาหารสามารถพัฒนาเป็นรากดูดอากาศได้ แต่รากดูดอากาศจะไม่สามารถเปลี่ยนเป็นรากดูดน้ำและแร่ธาตุได้ ดังนั้นจึงต้องไม่เติมสารละลายท่วมรากส่วนที่ทำหน้าที่ดูดอากาศ เพราะพืชจะไม่สามารถดูดออกซิเจนและตายได้ในที่สุด ด้วยหลักการดังกล่าวต้นพืชจึงสามารถจุ่มแช่อยู่ในสารละลายได้โดยไม่เน่าตาย และไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ในการเติมอากาศกับพืชบางชนิด ทั้งนี้จะต้องคำนึงถึงระดับของสารละลาย ให้มีความเหมาะสมกับความยาวของรากพืชในแต่ละช่วงอายุของพืชด้วย หรืออาจใช้เครื่องปั๊มอากาศช่วยเติมออกซิเจนให้แก่รากพืช และสำหรับระบบการให้สารละลายธาตุอาหารแก่พืชนั้นแบ่งเป็น 2 วิธี คือ

1. แบบสารละลายไม่หมุนเวียน (non-circulating system)

สามารถทำได้โดยเตรียมภาชนะปลูกที่ไม่มีรอยรั่วซึม นำสารละลายที่เตรียมไว้เติมลงในระดับที่พอเหมาะ แล้วนำตะแกรงหรือแผ่นโฟมเจาะรูวางทาบที่ปากภาชนะเพื่อช่วยพยุงต้นให้ทรงตัวอยู่ได้ หลังจากนั้นนำต้นกล้าที่เพาะบนฟองน้ำมาสอดเข้าในรูโฟม วิธีนี้ยังเป็นการช่วยปกป้องมิให้แสงสว่างสอดส่องลงมาในสารละลายได้ นอกจากนี้สิ่งสำคัญอีกอย่างที่ต้องคำนึงถึงคือ การเว้นช่องว่างระหว่างพื้นผิวสารละลายกับแผ่นโฟมเพื่อเป็นพื้นที่ให้ออกซิเจนแก่รากพืช การปลูกแบบสารละลายไม่หมุนเวียนนี้ยังจำแนกย่อยได้เป็น 2 วิธี คือ

แบบเติมอากาศ โดยใช้ปั๊มลมให้ออกซิเจน เป็นวิธีที่เหมาะสำหรับผู้เริ่มทดลองหรือปลูกเป็นงานอดิเรก เพราะใช้ต้นทุนต่ำ ติดตั้งง่าย สามารถใช้งานได้เร็ว และสามารถควบคุมโรคที่มาจากการไหลเวียนของน้ำได้ง่าย

2. แบบสารละลายหมุนเวียน (circulating system)

จุดสำคัญของระบบนี้คือ การใช้ปั๊มในการผลักดันให้สารละลายมีการไหลเวียนดีขึ้น ข้อดีของระบบนี้คือ นอกจากจะมีการเพิ่มออกซิเจนให้รากพืชโดยตรงแล้ว ยังเป็นการช่วยให้สารละลายเกิดการเคลื่อนไหวช่วยไม่ให้ธาตุอาหารตกตะกอน ทำให้ต้นพืชได้รับอาหารเต็มที่ เป็นระบบที่ใช้แพร่หลายในเชิงพาณิชย์ สามารถแบ่งย่อยออกเป็น 2 วิธี คือ

การให้สารละลายไหลผ่านรากพืชอย่างต่อเนื่อง (nutrient flow technique) มีวิธีการเหมือนการปลูกพืชแช่ในลำธารเล็กๆ มีน้ำตื้นๆ ที่ระดับความลึกเพียง 5-10 เซนติเมตรไหลช้าๆ ผ่านรากพืชสม่ำเสมอ
การให้สารละลายผ่านรากพืชเป็นแผ่นบางๆ (nutrient film technique) เป็นเทคนิคที่ได้รับความสนใจอย่างมาก เป็นการปลูกพืชโดยรากแช่อยู่ในสารละลายโดยตรง สารละลายจะไหลเป็นแผ่นฟิล์มบางๆ (หนาประมาณ 2-3 มิลลิเมตร) ในลำรางปลูกพืชกว้างตั้งแต่ 5-35 เซนติเมตร ขึ้นกับชนิดของพืชที่ปลูก ลำรางสูงประมาณ 5 เซนติเมตร ความยาวของรางตั้งแต่ 5-20 เมตร แต่โดยทั่วไปไม่ควรเกิน 10 เมตร เพราะจะทำให้เกิดความแตกต่างของปริมาณออกซิเจนระหว่างหัวและท้ายรางได้ รางอาจทำจากแผ่นพลาสติกสองหน้าขาวและดำ หนา 80-200 ไมครอน หรือจาก PVC ขึ้นรูปเป็นรางสำเร็จรูป หรือทำจากโลหะ เช่น สังกะสี หรือ อลูมิเนียมบุภายในด้วยพลาสติกเพื่อป้องกันการกัดกร่อนของสารละลาย ต้นพืชจะลอยอยู่ในลำรางได้โดยใช้วัสดุห่อหุ้มต้นหรือให้รากพืชเกาะยึดกับวัสดุรองรับรากที่สามารถดูดซับน้ำได้ซึ่งในต่างประเทศนิยมใช้ polyurethane foam แต่สำหรับประเทศไทยการใช้วัสดุชนิดนี้จะทำให้ต้นทุนมสูงขึ้นมากเนื่องจากต้องนำเข้าจากต่างประเทศ จึงต้องใช้วัสดุอื่นที่หาได้ในประเทศไทยแทน รางปลูกจะถูกปรับให้ลาดเทประมาณร้อยละ 2 สารละลายจะถูกปั๊มสูบน้ำจากถังเก็บสารละลาย แล้วปล่อยเป็นฟิล์มบางๆ ผ่านรากพืชด้วยความเร็วประมาณ 2 ลิตรต่อนาที เพื่อให้รากพืชได้รับออกซิเจนเพียงพอ ที่ปลายอีกด้านหนึ่งของลำรางจะมีรางนำรองรับสารละลายธาตุอาหารที่ใช้แล้ว ไปรวมที่ถังเพื่อดูดกลับมาใช้ใหม่

ระบบ NFT มีข้อดีหลายอย่าง เช่น ไม่จำเป็นต้องมีเครื่องควบคุมการให้น้ำอัตโนมัติ เนื่องจากมีการให้น้ำแก่พืชตลอดเวลา ระบบการให้สารละลายแก่พืชไม่ยุ่งยาก ป้องกันกำจัดโรคพืชในสารละลายได้ง่าย เป็นระบบที่มีการใช้น้ำและธาตุอาหารอย่างมีประสิทธิภาพที่สุด ไม่มีวัสดุปลูกที่ต้องกำจัด สามารถปลูกพืชต่อเนื่องได้ตลอดปีไม่ต้องเสียเวลาเตรียมระบบปลูก อย่างไรก็ตามระบบ NFT ก็มีข้อเสีย โดยปัญหาที่สำคัญที่สุดโดยเฉพาะในแถบร้อน คือการสะสมความร้อนของสารละลายในเวลากลางวัน โดยขณะที่อุณหภูมิสูงทำให้รากมีความต้องการออกซิเจนเพิ่มขึ้น อุณหภูมิสูงกลับทำให้ออกซิเจนละลายได้น้อยลงในสารละลาย ทำให้มีปริมาณออกซิเจนไม่เพียงพอต่อความต้องการของรากพืช การละลายของออกซิเจนในสารละลายธาตุอาหารพืชขึ้นกับปัจจัยต่างๆ ดังตารางที่ 2.1 นอกจากนี้ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งระบบครั้งแรกค่อนข้างสูงมากโดยเฉพาะถ้าใช้ขาตั้งที่ทำจากโลหะ เป็นระบบที่ต้องมีการดูแลอย่างใกล้ชิด เพราะเป็นระบบที่เสียได้ง่ายและพืชจะกระทบกระเทือนอย่างรวดเร็ว ต้องใช้น้ำที่มีสิ่งเจือปนอยู่น้อย เพราะถ้ามีสิ่งเจือปนมากจะเกิดการสะสมประจุบางตัวทำให้ต้องเปลี่ยนสารละลายบ่อย