ศ.ดร.เกตุ กรุดพันธุ์ และทีมวิจัย เรื่อง
แนวโน้มการทำการเกษตรในปัจจุบันได้เกี่ยวข้องกับการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีหลายด้าน การเกษตรสมัยใหม่อาจเกี่ยวข้องกับ “การเกษตรแม่นยำ (Precision Agriculture; PA)” ซึ่งจะมีการบริหารจัดการพืชผลและดินในการเพาะปลูก โดยต้องจัดการให้เป็นไปตามลักษณะของสถานที่ในช่วงเวลานั้นๆ เป็นที่คาดหวังว่าการดำเนินการเกษตรแบบแม่นยำจะทำให้เกิดการเกษตรที่ยั่งยืน และมีความมั่นคงทางอาหารของโลก เทคโนโลยีที่สนับสนุนในการทำเกษตรแม่นยำจะเกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีเซนเซอร์ที่เชื่อมโยงกับเทคโนโลยีสารสนเทศ และการสื่อสารระบบเกษตรแม่นยำที่ได้รับการพัฒนาขึ้นในประเทศต่างๆ ในปัจจุบันมักมีราคาสูง เกษตรกรระดับรากหญ้าของประเทศไทยจะมีโอกาสได้ร่วมในการทำเกษตรแม่นยำในระบบที่พัฒนามานั้น อาจไม่มากด้วยข้อจำกัดของต้นทุนและการเข้าใจเทคโนโลยี
ทีมวิจัยจึงสนใจที่จะวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีเซนเซอร์เพื่อเป็นส่วนหนึ่งในการพัฒนาระบบเกษตรแม่นยำ ซึ่งจะเป็นประโยชน์ต่อเกษตรกรรากหญ้าของประเทศไทยด้วยการพัฒนาระบบเซนเซอร์ทางเคมีเพื่อการวิเคราะห์ธาตุอาหารในดิน โดยในช่วงแรก ความสนใจมุ่งเน้นไปที่ธาตุอาหารหลักของพืช ได้แก่ ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และโพแทสเซียม ด้วยระบบเกษตรแม่นยำที่พัฒนาขึ้นโดยทั่วไปมักจะใช้เซนเซอร์ชนิดที่เป็นเซนเซอร์กายภาพ (physical sensor) ส่วนกลุ่มวิจัยของเราสนใจจะพัฒนาเซนเซอร์ทางเคมี (chemical sensor)
สหภาพเคมีบริสุทธิ์และเคมีประยุกต์ระหว่างประเทศ (International Union of Pure and Applied Chemistry; IUPAC) ได้นิยาม “เซนเซอร์ทางเคมี (chemical sensor)” ไว้ว่า เป็นอุปกรณ์ที่เปลี่ยนข้อมูลทางเคมี (chemical information) เป็นสัญญาณที่เป็นประโยชน์ ข้อมูลทางเคมีนั้นอาจเกิดจากปฏิกิริยาเคมีหรืออาจเป็นคุณสมบัติทางกายภาพของระบบที่เกี่ยวข้องก็ได้ เซนเซอร์ทางเคมีจะประกอบด้วย 2 ส่วน ได้แก่ ส่วนรับ (receptor) และส่วนแปลง (transducer) กลุ่มวิจัยได้พัฒนาระบบเซนเซอร์ทางเคมีด้วยแนวคิดตามนิยามดังกล่าว โดยต่อยอดงานวิจัยทางเคมีวิเคราะห์ที่ได้ดำเนินมาอย่างต่อเนื่องในการพัฒนากระบวนการวิเคราะห์ทางเคมีที่ลดขนาดลง มีสัญญาณที่เกิดขึ้นจากการวิเคราะห์นั้นๆ ต่อเชื่อมกับระบบเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสารสมัยใหม่ได้ นอกจากนั้นยังได้พัฒนาการใช้รีเอเจนต์ธรรมชาติที่สกัดได้โดยวิธีง่ายๆ
การพัฒนาเซนเซอร์ทางเคมีเพื่อการวิเคราะห์ธาตุอาหารในดินเป็นแบ่งเป็น 2 ระบบ ระบบหนึ่งจะเกี่ยวข้องกับการวัด การเปลี่ยนแปลงของสีที่เกิดจากปฏิกิริยา และอีกระบบหนึ่งจะเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางไฟฟ้า เซนเซอร์ทางเคมีที่พัฒนาขึ้นนี้สามารถทำการวัดได้ ณ จุดตรวจวัดในพื้นที่การเกษตร โดยมีสัญญาณส่งไปยังระบบเทคโนโลยีสารสนเทศและสื่อสารบนระบบคลาวด์ (cloud systems) ที่จะทำให้ผู้ปฏิบัติการรวมถึงผู้เชี่ยวชาญสามารถวิเคราะห์ข้อมูลนั้น และให้คำแนะนำกับเกษตรกรหรือผู้ปฏิบัติการที่อยู่ ณ พื้นที่การเกษตรได้โดยผ่านระบบเทคโนโลยีสารสนเทศและสื่อสาร ระบบดังกล่าวอาจทำการสื่อสารผ่านแอปพลิเคชันบนโทรศัพท์มือถือ และขณะนี้กำลังพัฒนาเพื่อเป็นเทคโนโลยีไอโอที(Internet of Thing; IoT)
ระบบเซนเซอร์ทางเคมีที่พัฒนาขึ้นได้นำไปใช้กับการเกษตรของพืชชนิดต่างๆ ในพื้นที่เกษตรกรรม อาทิ
- การศึกษาการบริหารจัดการคุณภาพดิน ปุ๋ย และน้ำ ในพื้นที่เกษตรกรรมสวนส้ม ที่อำเภอไชยปราการ จังหวัดเชียงใหม่ โดยคาดหวังว่าจะเป็นประโยชน์ในการทำสวนส้มคุณภาพที่มีผลผลิตเป็นส้มเพื่อสุขภาพ
- การศึกษาการบริหารจัดการเกษตรกรรมพืชไร่ (ข้าวเพื่อสุขภาพ เช่น ข้าวก่ำ และการทำไร่ข้าวโพด (เน้นข้าวโพดสีม่วง)) ในพื้นที่การศึกษาบ้านท่ากลอง อำเภอเมือง จังหวัดพะเยา และแปลงทดลองในศูนย์วิจัยระบบทรัพยากรเกษตร คณะเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่
- การศึกษาการทำเกษตรแม่นยำ เพื่อนำไปสู่การผลิตผลผลิตทางการเกษตรที่มีราคาสูงเป็นเกรดพรีเมียม โดยใช้เมล่อนเป็นพืชต้นแบบในการศึกษาที่อำเภอสารภี จังหวัดเชียงใหม่ จากตัวอย่างข้างต้น จะได้ผลวิจัยมาประกอบเพื่อที่เกษตรกรรากหญ้าจะได้มีส่วนร่วมในการทำวิจัย โดยทายาทของเกษตรกรที่เป็นสมาชิกในทีมวิจัย (เป็นนักศึกษาปริญญาเอกและนักวิจัยร่วมโครงการ) และได้รับความร่วมมือจากภาคเอกชนที่มีประสบการณ์ในการผลิต คือ บริษัทแฮปปี้กรีนเฮ้าส์จำกัด และผู้ซื้อผลผลิตทางการเกษตร คือ บริษัท โพสเฮลท์แคร์ จำกัด
การวิจัยและพัฒนาเซนเซอร์ทางเคมีนี้เป็นตัวอย่างของการทำงานแบบพหุวิทยาการโดยการเชื่อมโยงศาสตร์ต่างๆ มีการทำงานของนักวิจัยในหลากหลายรุ่น การสร้างองค์ความรู้ที่เหมาะสมกับการใช้ในสภาพการณ์ของประเทศไทย จากข้อสังเกตพบว่าการสะสมองค์ความรู้จากงานวิจัยที่ได้สนับสนุนทุนจากฝ่ายวิชาการ สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (ที่มีผลกระทบทางวิชาการโดยมีการตีพิมพ์เผยแพร่ในวารสารวิชาการระดับนานาชาติชั้นนำ) สามารถนำไปศึกษาต่อเนื่อง และนำไปใช้ในงานวิจัยที่ได้รับทุนสนับสนุนจากฝ่ายเกษตร สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย สามารถนำไปสู่การใช้ประโยชน์จากงานวิจัยที่เกิดประโยชน์ต่อชุมชน และเป็นไปตาม ปณิธานของทีมวิจัยในการทำวิจัย “เรื่องของท้องถิ่น: ผลกระทบต่อโลกกว้าง: โลกที่ยั่งยืน (Local issue: Global impact: Sustainable world)”
หมายเหตุ: เผยแพร่ครั้งแรกในจดหมายข่าวประชาคมวิจัย ฉบับที่ 140 ปีที่ 24 เดือนกรกฎาคม – สิงหาคม 2561 ในชื่อ วิเคราะห์ธาตุอาหารในดินด้วยเซนเซอร์ทางเคมี