| รหัสโครงการ : | R000000491 |
| ชื่อโครงการ (ภาษาไทย) : | การเพิ่มศักยภาพการผลิตข้าวเพื่อรองรับสภาวะเครียดจากสิ่งแวดล้อมด้วยนาโนไคโตซานร่วมกับเทคโนโลยีการรับรู้จากระยะไกลแบบไฮเปอร์สเปกตรัล |
| ชื่อโครงการ (ภาษาอังกฤษ) : | Increasing rice production potential for adaptation of environmental stress by using nano-chitosan and hyper-spectral remote sensing technology |
| คำสำคัญของโครงการ(Keyword) : | - |
| หน่วยงานเจ้าของโครงการ : | คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี > ภาควิชาวิทยาศาสตร์ สาขาวิชาเคมี |
| ลักษณะโครงการวิจัย : | แผนงานวิจัย/ชุดโครงการวิจัย |
| ลักษณะย่อยโครงการวิจัย : | - |
| ประเภทโครงการ : | โครงการวิจัยใหม่ |
| สถานะของโครงการ : | propersal |
| งบประมาณที่เสนอขอ : | 1047500 |
| งบประมาณทั้งโครงการ : | 1,047,500.00 บาท |
| วันเริ่มต้นโครงการ : | 08 พฤศจิกายน 2561 |
| วันสิ้นสุดโครงการ : | 08 พฤษภาคม 2563 |
| ประเภทของโครงการ : | การพัฒนาทดลอง |
| กลุ่มสาขาวิชาการ : | วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ |
| สาขาวิชาการ : | สาขาเกษตรศาสตร์และชีววิทยา |
| กลุ่มวิชาการ : | สิ่งแวดล้อมทางการเกษตร |
| ลักษณะโครงการวิจัย : | ระดับชาติ |
| สะท้อนถึงการใช้ความรู้เชิงอัตลักษณ์ : | สะท้อนถึงการใช้ความรู้เชิงอัตลักษณ์ |
| สร้างความร่วมมือประหว่างประเทศ GMS : | สร้างความร่วมมือทางการวิจัยระหว่างประเทศ |
| นำไปใช้ในการพัฒนาคุณภาพการศึกษา : | นำไปใช้ประโยชน์ในการพัฒนาณภาพการศึกษา |
| เกิดจากความร่วมมือกับภาคการผลิต : | เกิดจากความร่วมมือกับภาคการผลิต |
| ความสำคัญและที่มาของปัญหา : | ประเทศไทยเป็นประเทศเกษตรกรรม โดยเฉพาะข้าวซึ่งจัดเป็นพืชเศรษฐกิจหลักที่สำคัญ เพราะประเทศไทยเป็นทั้งผู้ผลิตและผู้ส่งออกข้าวรายใหญ่ของโลก ในขณะเดียวกันประเทศจีนจัดเป็นคู่แข่งรายสำคัญเพราะสามารถผลิตข้าวได้มากที่สุดในประวัติการณ์ถึง 208.24 ล้านตัน (http://www.shac.gov.cn 16/9/60) ทำให้ประเทศไทยต้องเร่งปรับกลยุทธ์ด้านการผลิตและการส่งออกเพื่อรักษาอันดับในการส่งออก ประการสำคัญที่สุดในการส่งเสริมข้าวไทยคือ การรักษาคุณภาพของข้าวไทยให้มีคุณภาพและมีมาตรฐานคงที่ และเน้นคุณภาพของข้าวเรื่องความปลอดภัยจากสารเคมีซึ่งเป็นหัวใจสำคัญที่จะทำให้ผู้บริโภครู้สึกคุ้มค่าเมื่อได้บริโภคข้าวไทยโดยที่หากเกษตรกรไทยสามารถลดต้นทุนการเพาะปลูกไปพร้อมกับการรักษาคุณภาพข้าวให้มีคุณภาพดี ปราศจากสารเคมีตกค้างจะเป็นอีกแนวทางหนึ่งที่ทำให้ข้าวของประเทศไทยได้เปรียบข้าวจากประเทศคู่แข่ง นอกเหนือจากสารเคมีตกค้างอันเนื่องมาจากการใช้ปุ๋ยเคมี และยาปราบศัตรูพืช หนึ่งในปัจจัยที่ทำให้ข้าวมีผลผลิตและคุณภาพต่ำลงคือ สภาวะเครียดจากสิ่งแวดล้อมต่างๆ เช่น ภัยแล้ง อุณหภูมิ น้ำท่วม และโอโซน เป็นต้น โดยการเพิ่มขึ้นของโอโซนจะส่งผลกระทบต่อการเจริญเติบโตและผลผลิตของข้าวเนื่องจากข้าวมีความไวต่อมลพิษทางอากาศ Sanz et al. (2014) ปัจจุบันพบว่ามีพื้นที่บริเวณกว้างที่ตรวจพบก๊าซโอโซนเกินมาตรฐานโดยเฉพาะความเข้มข้นที่ส่งผลกระทบต่อพืชคือ 40 ppb เนื่องจากพืชมีความไวต่อการได้รับผลกระทบจากก๊าซโอโซน ซึ่งเป็นมาตรฐานที่ต่ำกว่าค่ามาตรฐานก๊าซโอโซนที่มีต่อมนุษย์ โดยก๊าซโอโซนสามารถทำลายพืชโดยผ่านเข้าสู่พืชทางปากใบเป็นสาเหตุของอาการบาดเจ็บที่มองเห็นได้ (Felzer et al., 2007) อาการแก่ก่อนวัย ทำลายคลอโรฟิลล์ ส่งผลทางด้านสรีรวิทยาเช่น ลดการสังเคราะห์แสง ทำให้การเจริญเติบโต ความสูง พื้นที่ใบลดลง (Sarkar and Agrawal, 2012) และผลผลิตลดลง (chonlada and Rutairat, 2016) นอกจากนี้ก๊าซโอโซนยังมีความสัมพันธ์กับประสิทธิภาพการใช้ไนโตรเจนของพืช โดยลดประสิทธิภาพการใช้ประโยชน์จากไนโตรเจน (Honghui Wu et al., 2016) ซึ่งเป็นธาตุอาหารหลักที่สำคัญของพืช มีบทบาทต่อการเจริญเติบโต ผลผลิตและคุณภาพของผลผลิตของข้าว (Zhu Da-wei et al., 2017) เนื่องจากไนโตรเจนมีหน้าที่หลักในการเร่งการเจริญเติบโตของลำต้นและใบ เพิ่มการแตกกอ รวมทั้งผลผลิต โดยผลจากการศึกษาของ Sanz et al. (2014) พบว่าการเพิ่มปริมาณปุ๋ยไนโตรเจนเป็นแนวทางหนึ่งที่สามารถสามารถลดผลกระทบจากโอโซนได้ ดังนั้นการเตรียมความพร้อมเพื่อการรองรับปัญหาดังกล่าวมีความสำคัญเป็นอย่างยิ่ง การป้องกันปัญหาสามารถดำเนินการ เช่น การคัดเลือกพันธุ์พืชที่ทนต่อก๊าซโอโซน การหลีกเลี่ยงพื้นที่หรือฤดูกาลที่มีมลพิษสูง การเพาะปลูกพืชที่ให้ผลผลิตสูง และการจัดการปุ๋ยในการเพาะปลูกเพื่อการเพิ่มผลผลิต จากที่กล่าวมาข้างต้น แนวทางเลือกหนึ่งที่สามารถนำมาใช้ในเพิ่มผลผลิตทางการเกษตรรวมถึงการเพิ่มคุณภาพข้าว คือ การใช้ประโยชน์จากไคโตซานซึ่งมีโครงสร้างที่ประกอบด้วยไนโตรเจนซึ่งเป็นธาตุอาหารที่สำคัญต่อการเจริญเติบโตของพืช ในด้านของการใช้ทำปุ๋ยชีวภาพเพื่อเพิ่มธาตุไนโตรเจนให้แก่พืช ช่วยกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันของพืช อีกทั้งยังสามารถตรึงไนโตรเจนจากอากาศและดินได้อีกด้วย เมื่อศึกษาการใช้ไคโตซานในข้าวพบว่าสามารถกระตุ้นในการเพิ่มร้อยละการงอกในข้าวรวมถึงการตั้งตัวของต้นกล้าระหว่างการงอก ทำให้สามารถเพิ่มผลผลิตและเพิ่มอัตราการสังเคราะห์แสงในข้าวได้ รวมถึงมีการสะสมน้ำหนักแห้งเพิ่มขึ้น (สุชาดา และคณะ 2555) อีกทั้งไคโตซานจัดพอลิเมอร์ธรรมชาติดังนั้นจึงสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ โดยสารกลุ่มดังกล่าวไม่มีอันตรายต่อทั้งพืช มนุษย์ และสิ่งแวดล้อม และที่สำคัญไคโตซานเป็นพอลิเมอร์เพียงชนิดเดียวที่สามารถผลิตได้เองในประเทศ หากประเทศไทยสามารถสกัดไคโตซานที่มีประสิทธิภาพสูงจะเป็นการสร้างมูลค่าเพิ่มให้กับสารเหลือทิ้งได้ ประกอบกับประเทศไทยเป็นประเทศต้นๆที่ส่งออกอาหารทะเลจึงทำให้ได้เปรียบในเรื่องของวัตถุดิบที่เพียงพอต่อการผลิต ต่างจากวัตถุดิบอื่นที่อาจหมดไปเมื่อต้องใช้ในปริมาณมาก แต่อย่างไรก็ตามข้อจำกัดของไคโตซานคือมีความสามารถในการละลายในน้ำได้น้อย ทำให้ต้องใช้กรดเป็นตัวช่วยให้ไคโตซานเพิ่มคุณสมบัติด้านการละลาย เพราะไคโตซานที่ใช้ในปัจจุบันมีขนาดอนุภาคใหญ่ (bulk) ทำให้มีพื้นที่ผิวน้อย จึงเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้ไคโตซานมีค่าการละลายต่ำ ดังนั้นในงานวิจัยนี้จึงมีความพยายามที่จะสังเคราะห์อนุภาคนาโนไคโตซานซึ่งมีขนาดเล็กในระดับนาโนเมตรแต่มีพื้นที่ผิวสัมผัสเพิ่มทวีคูณ ทำให้มีข้อดีในแง่ของการนำไปใช้ประโยชน์โดยใช้ระยะเวลาในการเตรียมลดลงและเกษตรกรสามารถผลิตพืชพันธุ์ได้ทันความต้องการของตลาดผู้บริโภคอีกทั้งยังลดต้นทุนการผลิตเพราะใช้สารสกัดจากธรรมชาติที่ปราศจากสารเคมีตกค้างอีกด้วย การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการรับรู้จากระยะไกลภาคพื้นดิน (ground-based remote sensing) ในการประเมินการตอบสนองต่อความเครียดของพืช นั้นเป็นเทคนิคที่มีความสำคัญโดยเฉพาะในการทำเกษตรกรรมที่มีความแม่นยำสูง (Precision agriculture) ซึ่งผู้บริหารจัดการแปลงเกษตรกรรมต้องมีการวินิจฉัยและวัดค่าการตอบสนองของพืชที่มีต่อความเครียดทางสิ่งแวดล้อม เพื่อให้มีการจัดการต่อการตอบสนองของพืชได้อย่างเหมาะสม เช่น การใส่ปุ๋ย หรือการชลประทาน (จรัณธร บุญญานุภาพ, 2557) อย่างไรก็ตามการตอบสนองต่อความเครียดของพืชมีความคล้ายคลึงกันและมีความซับซ้อน โดยเฉพาะการเปลี่ยนแปลงของสารชีวเคมี (biochemical) ในพืช ดังนั้นการศึกษาการตอบสนองของพืชด้วยลักษณะบ่งชี้ของลายเซ็นเชิงคลื่น (spectral signature) จากตัวรับรู้ชนิดช่วงคลื่นละเอียดแบบไฮเปอร์สเปกตรัล (Hyperspectral sensor) จึงน่าจะเป็นทางเลือกที่ดีที่สุดในปัจจุบัน เพราะจากงานวิจัยก่อนหน้านี้ พบว่า ตัวรับรู้ชนิดช่วงคลื่นละเอียดแบบไฮเปอร์สเปกตรัล (Hyperspectral sensor) มีศักยภาพในการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเพียงเล็กน้อยของพืชได้ดีกว่าตัวรับรู้ชนิดในช่วงคลื่นกว้าง (broadband) (Darvishzadeh, R. et al., 2008; Darvishsefat, A. et al 2011; Das, P.K. et al., 2015) ปัญหาหนึ่งของการประยุกต์ใช้ข้อมูลการรับรู้จากระยะไกลแบบไฮเปอร์สเปกตรัล คือข้อมูลมีจำนวนมิติหรือตัวแปรมาก (High dimensional data) ทำให้เกิดปัญหามิติข้อมูล (Curse of dimensionality) จึงมีความจำเป็นต้องหาวิธีลดจำนวนมิติของข้อมูล (Dimension reduction) (Vaiphasa et al. 2007; Becker et al., 2009; Thenkabail et al., 2013) โดยเฉพาะในขั้นตอนการคัดเลือกช่วงคลื่นที่เหมาะสม (Mariotto et al., 2013) งานวิจัยนี้ได้ศึกษาผลของระดับไนโตรเจนต่อสรีรวิทยา การสังเคราะห์แสง และผลผลิตของข้าวภายใต้สภาวะเครียดจากก๊าซโอโซนในพันธุ์ข้าว กข61 เพราะการศึกษาผลกระทบของก๊าซโอโซนร่วมกับระดับของปุ๋ยไนโตรเจนมีความสำคัญทำให้ทราบถึงผลกระทบของก๊าซโอโซนต่อสรีรวิทยา ผลผลิตของข้าว กข61 และสามารถนำไปประยุกต์ใช้ประโยชน์เพื่อจัดการปุ๋ยในการเพาะปลูกข้าวอย่างเหมาะสม นอกจากนี้ยังศึกษาการนำปุ๋ยชีวภาพนาโนไคโตซานมาใช้ร่วมกับการเพิ่มผลผลิตของพันธุ์ข้าว กข61 โดยศึกษาวิธีการสังเคราะห์และวิเคราะห์อนุภาคนาโนไคโตซานจากเปลือกกุ้งที่เหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมอาหารทะเลแช่แข็ง จากนั้นนำไปศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อคุณภาพของเมล็ดพันธุ์ข้าวสายพันธุ์ กข 61 โดยประเมินผลจากปริมาณไนโตรเจนที่สะสมในใบ สรีรวิทยา การสังเคราะห์ด้วยแสง และการสะสมมวลชีวภาพในข้าว เพื่อให้มีประสิทธิภาพการงอกและการเจริญเป็นต้นข้าวที่ให้ผลผลิตได้เต็มที่ ด้วยคุณสมบัติและปัญหาดังกล่าวจึงนำมาสู่แนวคิดในการจัดทำลายเซ็นเชิงคลื่น (Spectral signature curve) ด้วยเทคโนโลยีการรับรู้จากระยะไกลภาคพื้นดินแบบไฮเปอร์สเปกตรัล ในการติดตามการตอบสนองความเครียดของข้าวเจ้าพันธุ์ กข61 จากปัจจัยทางสิ่งแวดล้อม เพื่อพัฒนาให้ได้ค่าการสะท้อนแสงของวัตถุมาตรฐาน (Digital spectral library) และคัดเลือกช่วงคลื่นที่เหมาะสม เพื่อให้ผลการจำแนกข้อมูลมีความถูกต้องมากขึ้น ทั้งนี้เพื่อเป็นแนวทางหนึ่งในการประยุกต์ใช้ร่วมกับการจำแนกข้อมูลภาพถ่ายดาวเทียมความละเอียดสูง และใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานในการรองรับเกษตรกรรมแม่นยำสูง (Precision Agriculture) ในอนาคตอันใกล้นี้ต่อไป |
| จุดเด่นของโครงการ : | เป็นการใช้วัสดุเหลือทิ้งจากภาคอุตสาหกรรมอาหารมาผลิตเป็นวัสดุนาโนไคโตซานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในด้านการเกษตร ร่วมกับใช้เทคโนโลยีการรับรู้จากระยะไกลภาคพื้นดินแบบไฮเปอร์สเปกตรัล ในการติดตามการตอบสนองความเครียดของข้าวเจ้าพันธุ์ กข61 จากปัจจัยทางสิ่งแวดล้อม เพื่อพัฒนาให้ได้ค่าการสะท้อนแสงของวัตถุมาตรฐาน (Digital spectral library) และคัดเลือกช่วงคลื่นที่เหมาะสม เพื่อให้ผลการจำแนกข้อมูลมีความถูกต้องมากขึ้น ทั้งนี้เพื่อเป็นแนวทางหนึ่งในการประยุกต์ใช้ร่วมกับการจำแนกข้อมูลภาพถ่ายดาวเทียมความละเอียดสูง และใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานในการรองรับเกษตรกรรมแม่นยำสูง (Precision Agriculture) ในอนาคตอันใกล้นี้ต่อไป และมีการประเมินระดับไนโตรเจนต่อสรีรวิทยา การสังเคราะห์แสง และผลผลิตของข้าวภายใต้สภาวะเครียดจากก๊าซโอโซนในพันธุ์ข้าว กข61 เพราะการศึกษาผลกระทบของก๊าซโอโซนร่วมกับระดับของปุ๋ยไนโตรเจนมีความสำคัญทำให้ทราบถึงผลกระทบของก๊าซโอโซนต่อสรีรวิทยา |
| วัตถุประสงค์ของโครงการ : | 1. เพื่อศึกษาผลของระดับไนโตรเจนภายใต้สภาวะเครียดจากก๊าซโอโซนที่มีต่อสรีรวิทยา ปริมาณไนโตรเจน การสังเคราะห์แสง และผลผลิตข้าว
2. เพื่อศึกษาวิธีการสังเคราะห์และวิเคราะห์อนุภาคนาโนไคโตซานจากเปลือกกุ้งที่ได้จากอุตสาหกรรมอาหารทะเลแช่แข็ง
3. เพื่อศึกษาประสิทธิภาพของอนุภาคนาโนไคโตซานที่ความเข้มข้นต่าง ๆ ต่อปริมาณไนโตรเจนที่ สรีรวิทยา การสังเคราะห์แสง มวลชีวภาพ และผลผลิตข้าว
4. เพื่อศึกษาสภาวะความเครียดจากการขาดธาตุไนโตรเจนและก๊าซโอโซน ที่มีต่อลายเซ็นเชิงคลื่นของข้าวเจ้าพันธุ์ กข61 ด้วยเครื่องวัดค่าการสะท้อนแสงแบบไฮเปอร์สเปกตรัล และคัดเลือกช่วงคลื่นที่เหมาะสมในการจำแนกความเครียดของข้าวเจ้าพันธุ์ กข61
5. เพื่อเป็นแนวทางสำหรับเกษตรกรและนักวิชาการในการนำผลที่ได้จากการศึกษาไปพัฒนา ติดตามการเพาะปลูกและเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตทางการเกษตร |
| ขอบเขตของโครงการ : | ใช้กุ้งขาวเป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์วัสดุนาโนไคโตซาน และศึกษาความเข้มข้นต่างๆพร้อมทั้งใช้เป็นการใช้วัสดุเหลือทิ้งจากภาคอุตสาหกรรมอาหารมาผลิตเป็นวัสดุนาโนไคโตซานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในด้านการเกษตร ร่วมกับใช้เทคโนโลยีการรับรู้จากระยะไกลภาคพื้นดินแบบไฮเปอร์สเปกตรัล ในการติดตามการตอบสนองความเครียดของข้าวเจ้าพันธุ์ กข61 จากปัจจัยทางสิ่งแวดล้อม เพื่อพัฒนาให้ได้ค่าการสะท้อนแสงของวัตถุมาตรฐาน (Digital spectral library) และคัดเลือกช่วงคลื่นที่เหมาะสม เพื่อให้ผลการจำแนกข้อมูลมีความถูกต้องมากขึ้น ทั้งนี้เพื่อเป็นแนวทางหนึ่งในการประยุกต์ใช้ร่วมกับการจำแนกข้อมูลภาพถ่ายดาวเทียมความละเอียดสูง และใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานในการรองรับเกษตรกรรมแม่นยำสูง (Precision Agriculture) ในอนาคตอันใกล้นี้ต่อไป และมีการประเมินระดับไนโตรเจนต่อสรีรวิทยา การสังเคราะห์แสง และผลผลิตของข้าวภายใต้สภาวะเครียดจากก๊าซโอโซนในพันธุ์ข้าว กข61 เพราะการศึกษาผลกระทบของก๊าซโอโซนร่วมกับระดับของปุ๋ยไนโตรเจนมีความสำคัญทำให้ทราบถึงผลกระทบของก๊าซโอโซนต่อสรีรวิทยา |
| ผลที่คาดว่าจะได้รับ : | ผลที่ได้จากการศึกษาจะทราบถึงการตอบสนองของข้าวต่อระดับของไนโตรเจนและก๊าซโอโซน รวมทั้งการตอบสนองต่อระดับไนโตรเจนภายใต้สภาวะเครียดจากก๊าซโอโซน เกษตรกรและหน่วยงานที่เกี่ยวข้องสามารถนำไปใช้ในการจัดการปุ๋ยไนโตรเจนที่เหมาะสมสำหรับการเพาะปลูกข้าวในพื้นที่ที่มีความเสี่ยงจากการได้รับผลกระทบจากก๊าซโอโซน ซึ่งจากการตรวจวัดโดยกรมควบคุมมลพิษ พ.ศ.2559 พบว่าปริมาณก๊าซโอโซนเกินมาตรฐานจำนวน 24 สถานี จากสถานีทั้งหมด 27 สถานี (ร้อยละ 89 ของสถานีตรวจวัดแบบอัตโนมัติภายในประเทศทั้งหมด) นอกจากนี้ยังสามารถนำเอาวัตถุดิบภายในประเทศที่ได้จากเปลือกกุ้งซึ่งเป็นสิ่งเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมอาหารทะเลแช่แข็งมาสกัดเป็นอนุภาคนาโนไคโตซานเพื่อนำไปใช้เป็นปุ๋ยเสริมธาตุไนโตรเจนในข้าวได้โดยทราบถึงประสิทธิภาพของอนุภาคนาโนไคโตซานต่อปริมาณไนโตรเจนที่สะสมในใบ สรีรวิทยา การสังเคราะห์ด้วยแสง และการสะสมมวลชีวภาพในข้าว และได้แนวทางการใช้ฐานข้อมูลสเปกตรัลอ้างอิง (Endmember) และช่วงคลื่นที่เหมาะสม ในการติดตามการตอบสนองของข้าวเจ้าพันธุ์ กข61 ภายใต้สภาวะความเครียดจากการขาดธาตุไนโตรเจนและผลกระทบจากโอโซนให้กับหน่วยงานด้านภูมิสารสนเทศและหน่วยงานด้านการศึกษา เพื่อใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานในการประยุกต์ใช้ร่วมกับภาพถ่ายจากดาวเทียมความละเอียดสูงและการรองรับเทคโนโลยีการเกษตรแม่นยำสูง (Precision Agriculture) ในอนาคตต่อไป เมื่องานวิจัยนี้สำเร็จจะได้ผลงานตีพิมพ์ในวารสารระดับชาติ (TCI) 2 เรื่องหรือนานาชาติ 1 เรื่อง และถ่ายทอดแนวทางการจัดการปุ๋ยไนโตรเจนภายใต้สภาวะเครียดจากโอโซนให้กับหน่วยงานด้านการเกษตร หน่วยงานด้านสิ่งแวดล้อม เพื่อใช้แนวทางสำหรับเกษตรกรและนักวิชาการในการนำผลที่ได้จากการศึกษาไปพัฒนาและปรับปรุงการเพิ่มผลผลิตผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรต่อไป |
| การทบทวนวรรณกรรม/สารสนเทศ : | ข้าวเป็นพืชเศรษฐกิจสำคัญของประเทศไทยที่สร้างรายได้หลักให้กับประเทศตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน โดยประเทศไทยเป็นทั้งผู้ผลิตและส่งออกที่สำคัญของโลก โดยสภาพภูมิศาสตร์ของประเทศไทยมีสัดส่วนพื้นที่การเกษตรทั้งหมดกว่า 130 ไร่ โดยมากกว่าร้อยละ 50 ของพื้นที่เป็นพื้นที่สำหรับการปลูกข้าว ดังนั้น จึงกล่าวได้ว่าข้าวถือเป็นรายได้หลักของชาวนาในประเทศ แม้ว่าจากที่กล่าวมาประเทศไทยจะเป็นผู้ผลิตข้าวหลักของโลก แต่พบว่าในปัจจุบันประเทศเพื่อนบ้าน เช่น เวียดนาม จัดเป็นประเทศที่เป็นคู่แข่งและคู่ค้าข้าวที่สำคัญของไทย เพราะสามารถพัฒนาและส่งออกข้าวได้เพิ่มขึ้นจนถือว่าเป็นทั้งผู้ผลิตและผู้ส่งออกที่สำคัญของโลกในขณะนี้ ดังนั้นประเทศเราควรมีการพัฒนาข้าวเพื่อสร้างเอกลักษณ์ของข้าวไทยเช่น การสร้างและพัฒนาความหลากหลายของชนิดพันธ์ข้าวเพื่อใช้เป็นจุดขายที่สำคัญ นอกจากนี้หากเราสามารถทำให้ผู้บริโภคเชื่อมั่นในคุณภาพของข้าวไทยว่าปลอดภัย ไม่มีสารเคมีตกค้างจะเป็นจุดขายที่เหนือกว่าและแตกต่างจากคุณภาพของข้าวที่ผลิตได้จากประเทศเพื่อนบ้าน
ดังนั้นในงานวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นไปที่การพัฒนา/เพิ่มผลผลิตและลดการปนเปื้อนของเชื้อจุลินทรีย์ในข้าวสายพันธุ์ต่างๆ โดยใช้ไคโตซานซึ่งเป็นสารชีวภาพฉีดพ่นพันธุ์ข้าวทดแทนการใช้ยาฆ่าแมลง ซึ่งสารดังกล่าวจัดอยู่ในกลุ่มที่ไม่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ สัตว์ และสิ่งแวดล้อมกล่าวคือ ไคโตซานจัดเป็นสารกลุ่มไบโอพอลิเมอร์ที่เป็นอนุพันธ์ของไคติน ซึ่งมีการกำจัดหมู่อะซิทิลออกไป โดยทั่วไปไคโตซานสกัดได้จากเปลือกกุ้ง แกนปลาหมึก หรือผนังเซลล์ของเชื้อรา ข้อดีของไคโตซานคือ เป็นพอลิเมอร์ที่สามารถย่อยสลายได้ง่าย และมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพ นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติในการต้านเชื้อจุลินทรีย์ จึงถูกนำไปประยุกต์ใช้ในงานด้านสิ่งแวดล้อม การเกษตร และทางการแพทย์ เป็นต้น มีรายงานการศึกษาการใช้ไคโตซานเป็นสารเคลือบเมล็ดพันธุ์ข้าว พบว่าทำให้อัตราการงอกของเมล็ดเพิ่มขึ้นและผลผลิตที่ได้สูงขึ้น (Boonlertnirun et al., 2008) เนื่องจากไคโตซานมีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบ ซึ่งจะถูกปล่อยออจากโมเลกุลเพื่อให้พืชใช้ในการเจริญเติบโต ช่วยให้พืชสามารถดึงดูดแร่ธาตุต่างๆและช่วยเพิ่มระบบภูมิคุ้มกันของพืช (Boonkerd., 1996; Kotsaeng et al.) ซึ่งสอดคล้องกับงานวิจัยของ Chandrkrachang (2002) ที่ศึกษาอิทธิพลของไคโตซานที่มีต่อปริมาณผลผลิตของข้าว ที่พบว่าเมื่อใช้ไคโตซานเข้มข้น 10-15 มิลลิกรัมต่อลิตรจะทำให้มีผลผลิตเพิ่มขึ้นถึงร้อยละ 91.5 โดยนอกจากนี้ยังมีการศึกษาถึงประสิทธิภาพของไคโตซานเมื่อนำมาเติมลงในอาหารสำหรับการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อกล้วยไม้ พบว่าไคโตซานสามารถกระตุ้นให้กล้วยไม้เกิดใบใหม่ เกิดการงอกของราก และเพิ่มความยาวและความกว้างของใบเมื่อเปรียบเทียบกับชุดควบคุม (Kleangkeo et al., 2003) นอกจากนี้ไคโตซานยังมีคุณสมบัติด้านการเป็นสารต้านเชื้อจุลชีพ เนื่องจากไคโตซานมีกลุ่มของกรดอะมิโนซึ่งมีประจุบวก ทำให้สามารถไปจับกับประจุลบบนผนังเซลล์ของจุลชีพได้ ดังเช่นรายงานการวิจัยของ Prapagdee et al., ที่ศึกษาการยับยั้งการเจริญของเชื้อรา F. solani f.sp.เมื่อใช้ไคโตซานเข้มข้นร้อยละ 1 ซึ่งผลการศึกษาพบว่าที่ความเข้มข้นดังกล่าวสามารถยับยั้งการเกิดโรค sudden death syndrome ในถั่วเหลืองได้ ดังนั้นจากที่กล่าวมาไคโตซานจึงถูกนำมาใช้ประโยชน์อย่างกว้างขวางทางด้านการเกษตร เพื่อใช้เป็นแนวทางในการเร่งการเจริญเติบโต การยับยั้งการเจริญของจุลชีพ ซึ่งจะเป็นการเพิ่มผลผลิตในภาคการเกษตรในแนวทางการลดใช้สารเคมีหรือยาฆ่าแมลงที่จะส่งผลกระทบต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อมต่อไป
โทรโฟสเฟียร์ริกโอโซนเป็น strong oxidative pollutant ที่มีความรุนแรงเป็นภัยคุกคามที่
สำคัญต่อการเกษตรทั่วโลก โดยการคาดการณ์ก๊าซโอโซนในบรรยากาศในปี 2050 จะเท่ากับ 60 – 100 ppb (IPCC, 2007) โดยโอโซนเป็นสาเหตุของอาการบาดเจ็บที่มองเห็นได้และสรีรวิทยาของพืช การเกิดความเสียหายที่ใบพืช (Felzer et al., 2007) อาการแก่ก่อนวัย ทำลายคลอโรฟิลล์ ทางด้านสรีรวิทยาเช่น ลดการสังเคราะห์แสง ทำให้การเจริญเติบโต ความสูง พื้นที่ใบลดลง (Abhijit, 2012 ; Noormets et al., 2010) และเป็นสาเหตุของการสูญเสียผลผลิต และผลผลิตข้าวจำนวนไม่น้อยที่ได้รับผลกระทบจากก๊าซโอโซนเนื่องจากการตอบสนองที่ไวต่อการเพิ่มขึ้นของโอโซน (Feng and Kobayashi, 2009) โดยความรุนแรงของผลกระทบที่จะขึ้นอยู่กับชนิดของพืช, ช่วงเวลาการปลูกพืช, การพัฒนาของพืช และปัจจัยทางสิ่งแวดล้อมภายนอก (Mauzerall & Wang, 2001)
|
| ทฤษฎี สมมุติฐาน กรอบแนวความคิด : | การเพาะปลูกข้าวในปัจจุบันมีความเสี่ยงต่อการเผชิญกับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงและมลพิษทางอากาศ เช่น ก๊าซโอโซน ซึ่งเป็นมลพิษที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในปัจจุบัน และสามารถส่งผลกระทบต่อพืชอย่างรุนแรง โดยทำให้การเจริญเติบโต และผลผลิตลดลง ส่งผลกระทบต่อรายได้ของเกษตรกร เศรษฐกิจ และความมั่นคงทางอาหารของประเทศและทั่วโลก การศึกษาผลกระทบจากก๊าซโอโซนร่วมกับระดับของไนโตรเจนต่อข้าว กข61 ซึ่งเป็นข้าวอายุสั้น ให้ผลผลิตสูง เหมาะสมกับการเพาะปลูกในสภาพแวดล้อมปัจจุบันที่มีความแปรปรวนจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม จะทำให้ทราบการตอบสนองของข้าวพันธุ์ กข61 ภายใต้สภาวะเครียดจากโอโซน รวมทั้งปริมาณปุ๋ยไนโตรเจนที่เหมาะสมกับการเพาะปลูกข้าวในพื้นที่เสี่ยงต่อการได้รับผลกระทบจากก๊าซโอโซน นอกจากนี้ยังศึกษาการนำอนุภาคนาโนไคโตซานมาใช้ทำปุ๋ยชีวภาพในการทำเกษตรอินทรีย์ โดยศึกษาวิธีการสังเคราะห์และวิเคราะห์อนุภาคนาโนไคโตซาน รวมถึงศึกษาประสิทธิภาพของสารเคลือบเมล็ดพันธุ์ข้าวและสารฉีดพ่นนาโนไคโตซานที่ความเข้มข้น 3 ระดับเพื่อเพิ่มคุณภาพข้าวต่อปริมาณไนโตรเจนที่สะสมในใบ สรีรวิทยา การสังเคราะห์ด้วยแสง การสะสมมวลชีวภาพในข้าว และความต้านทานของข้าวต่อสภาวะแวดล้อมในปัจจุบัน จะทำให้เกษตรกรสามารถเพิ่มผลผลิตและเพิ่มคุณภาพของผลิตภัณฑ์ อีกทั้งยังปราศจากสารเคมีอันตรายตกค้าง รวมถึงลดต้นทุนในการผลิตเนื่องจากไม่มีการใช้ปุ๋ยเคมีและยาฆ่าแมลง แต่ไคโตซานมีข้อจำกัดในเรื่องความสามารถในการละลาย เพราะไคโตซานละลายได้ในสารละลายที่มีสภาพเป็นกรดเท่านั้น ดังนั้นหากสามารถสังเคราะห์อนุภาคนาโนไคโตซานได้ จะทำให้มีความสามารถในการละลายได้เพิ่มมากขึ้น เพราะมีพื้นที่ผิวเพิ่มมากขึ้นนั่นเอง |
| วิธีการดำเนินการวิจัย และสถานที่ทำการทดลอง/เก็บข้อมูล : | การสังเคราะห์และวิเคราะห์วัสดุนาโนไคโตซานและศึกษาความเข้มข้นที่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของข้าว และใช้เทคโนโลยีการรับรู้จากระยะไกลภาคพื้นดินแบบไฮเปอร์สเปกตรัล ในการติดตามการตอบสนองความเครียดของข้าวเจ้าพันธุ์ กข61 จากปัจจัยทางสิ่งแวดล้อม เพื่อพัฒนาให้ได้ค่าการสะท้อนแสงของวัตถุมาตรฐาน (Digital spectral library) และคัดเลือกช่วงคลื่นที่เหมาะสม เพื่อให้ผลการจำแนกข้อมูลมีความถูกต้องมากขึ้น ทั้งนี้เพื่อเป็นแนวทางหนึ่งในการประยุกต์ใช้ร่วมกับการจำแนกข้อมูลภาพถ่ายดาวเทียมความละเอียดสูง และใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานในการรองรับเกษตรกรรมแม่นยำสูง (Precision Agriculture) ในอนาคตอันใกล้นี้ต่อไป และมีการประเมินระดับไนโตรเจนต่อสรีรวิทยา การสังเคราะห์แสง และผลผลิตของข้าวภายใต้สภาวะเครียดจากก๊าซโอโซนในพันธุ์ข้าว กข61 เพราะการศึกษาผลกระทบของก๊าซโอโซนร่วมกับระดับของปุ๋ยไนโตรเจนมีความสำคัญทำให้ทราบถึงผลกระทบของก๊าซโอโซนต่อสรีรวิทยา |
| คำอธิบายโครงการวิจัย (อย่างย่อ) : | เป็นการใช้วัสดุเหลือทิ้งจากภาคอุตสาหกรรมอาหารมาผลิตเป็นวัสดุนาโนไคโตซานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในด้านการเกษตร ร่วมกับใช้เทคโนโลยีการรับรู้จากระยะไกลภาคพื้นดินแบบไฮเปอร์สเปกตรัล ในการติดตามการตอบสนองความเครียดของข้าวเจ้าพันธุ์ กข61 จากปัจจัยทางสิ่งแวดล้อม เพื่อพัฒนาให้ได้ค่าการสะท้อนแสงของวัตถุมาตรฐาน (Digital spectral library) และคัดเลือกช่วงคลื่นที่เหมาะสม เพื่อให้ผลการจำแนกข้อมูลมีความถูกต้องมากขึ้น ทั้งนี้เพื่อเป็นแนวทางหนึ่งในการประยุกต์ใช้ร่วมกับการจำแนกข้อมูลภาพถ่ายดาวเทียมความละเอียดสูง และใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานในการรองรับเกษตรกรรมแม่นยำสูง (Precision Agriculture) ในอนาคตอันใกล้นี้ต่อไป และมีการประเมินระดับไนโตรเจนต่อสรีรวิทยา การสังเคราะห์แสง และผลผลิตของข้าวภายใต้สภาวะเครียดจากก๊าซโอโซนในพันธุ์ข้าว กข61 เพราะการศึกษาผลกระทบของก๊าซโอโซนร่วมกับระดับของปุ๋ยไนโตรเจนมีความสำคัญทำให้ทราบถึงผลกระทบของก๊าซโอโซนต่อสรีรวิทยา |
| จำนวนเข้าชมโครงการ : | 501 ครั้ง |