ปุ๋ยชีวภาพ:เพื่อการเพิ่มผลผลิตให้แก่พืช


นันทกร  บุญเกิด

กองปฐพีวิทยา กรมวิชาการเกษตร บางเขน กรุงเทพฯ

ปุ๋ยชีวภาพ หมายถึง วัสดุที่มีเชื้อจุลินทรีย์เป็นตัวออกฤทธิ์ในการก่อให้เกิดปฏิกิริยาเพื่อการเพิ่มผลผลิตพืช ในด้านช่วยให้อาหารแก่พืชโดยตรง หรือทำให้พืชได้รับธาตุอาหารที่ต้องการ เช่น เชื้อไรโซเบียม จะต้องมีแบคทีเรียในสกุลไรโซเบียมเป็นตัวการสำคัญ ซึ่งเมื่อใส่ลงไปในดินพร้อมกับปลูกถั่ว มันจะเข้าไปสร้างปมที่รกถั่วช่วยให้ถั่วใช้ธาตุไนโตรเจนในอากาศเป็นปุ๋ยได้ หรือเชื้อราไมโคไรซ่าก็เช่นกัน จะเข้าสู่รากพืชและช่วยดูดซับธาตุอาหารในดินโดยเฉพาะฟอสฟอรัสให้พืชใช้ในการสร้างการเจริญเติบโตได้

จุลินทรีย์ที่เกี่ยวข้องกับการเป็นปุ๋ยชีวภาพ แบ่งเป็น ๒ กลุ่มใหญ่ ๆ คือ กลุ่มที่ตรึงไนโตรเจนจากอากาศ และกลุ่มที่ช่วยให้พืชได้รับธาตุอาหารอื่น ๆ ที่นอกเหนือจากไนโตรเจนในอากาศ

ผลผลิตที่ได้จากการเพาะปลูกของเกษตรกรไทยยังต่ำอยู่ เพราะดินมีความเสื่อมโทรมขาดปุ๋ย และอัตราการใช้ปุ๋ยเฉลี่ยของเกษตรกรไทยต่ำมากเมื่อเปรียบเทียบกับประเทศอื่น ๆ

ปุ๋ยที่มีความสำคัญมากและแนะนำให้เกษตรกรใช้ก็คือ ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และ โปแตสเซียม ประเทศไทยนับว่าโชคดีที่ดินส่วนใหญ่มักไม่ขาดโปแตสเซียมอย่างรุนแรงแต่จะขาดไนโตรเจนและฟอสฟอรัส ซึ่งพืชทุกชนิดมีความต้องการไนโตรเจนสูงมาก

ไนโตรเจนมีอยู่มากมายในอากาศ ฟอสฟอรัสก็มีอยู่ในรูปหินฟอสเฟตและมีเทคโนโลยีที่สามารถจะนำเอาขบวนการนี้มาปรับปรุงใช้เพื่อนำวัตถุดิบเหล่านี้ให้เป็นประโยชน์แก่พืชได้ ซึ่งวิธีการต่าง ๆ เหล่านี้จะได้กล่าวต่อไป

การตรึงไนโตรเจนทางชีวภาพ

การตรึงไนโตรเจนทางชีวภาพเป็นขบวนการทางชีววิทยาที่จุลินทรีย์ดินบางกลุ่มที่มีเอนไซม์ไนโตรจิเนส สามารถเปลี่ยนก๊าซไนโตรเจนเป็นปุ๋ยให้พืชใช้ในการเจริญเติบโตได้ จุลินทรีย์ดังกล่าวนี้ แบ่งเป็น ๒ กลุ่มใหญ่ ๆ คือ

๑.  กลุ่มที่ต้องอาศัยร่วมกับพืชจึงจะตรึงไนโตรเจนได้ ได้แก่ ไรโซเบียมสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน บางชนิด

๒.  กลุ่มที่ตรึงไนโตรเจนได้เองโดยไม่จำเป็นที่จะต้องอาศัยอยู่กับพืชใด ๆ ซึ่งมีเป็นจำนวนมากทั้ง แบคทีเรียและสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน

เมื่อเปรียบเทียบศักยภาพในการตรึงไนโตรเจนของจุลินทรีย์ทั้ง ๒ กลุ่มนี้ พบว่า พวกที่อาศัยอยู่ร่วมกับพืชจะตรึงไนโตรเจนได้สูงกว่ามาก เช่น ไรโซเบียมกับพืชตระกูลถั่ว หรือสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินกับแหนแดง เป็นต้น

จากการทดลองพบว่าจุลินทรีย์ที่ตรึงไนโตรเจนร่วมกับพืชชั้นสูง สามารถจะตรึงไนโตรเจนได้มากพอแก่ความต้องการของพืชโดยไม่ต้องพึ่งปุ๋ยไนโตรเจน ดังเช่น ไรโซเบียมกับพืชตระกูลถั่ว ซึ่งเทคโนโลยีทางด้านนี้เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปแล้ว จนกระทั่งมีโรงงานผลิตเชื้อไรโซเบียมขนาดใหญ่เกิดขึ้นเป็นจำนวนมากในประเทศที่พัฒนาแล้ว รวมทั้งประเทศไทยโดยกรมวิชาการเกษตรด้วย

ถึงแม้ว่าประเทศไทยจะมีโรงงานผลิตเชื้อไรโซเบียมแล้ว แต่ก็มิได้หมายความว่าเราประสบผลสำเร็จทางด้านนี้ทั้งหมด ไรโซเบียมเป็นเทคโนโลยีใหม่สำหรับเกษตรกร เชื้อไรโซเบียมเป็นสิ่งที่มีชีวิต สามารถนำไปใช้และผลตอบสนองได้เช่นเดียวกันกับปุ๋ยเคมี แต่วิธีการใช้ไม่เหมือนกัน จึงจำเป็นต้องมีการศึกษาวิจัยเพิ่มเติมเพื่อหาวิธีการปรับปรุงประสิทธิภาพให้ดีขึ้น เพื่อให้ไรโซเบียมสามารถอยู่ในสภาพแวดล้อมต่าง ๆดีขึ้น และจำเป็นที่จะต้องมีถ่ายทอดเทคโนโลยีเพื่อให้ความรู้แก่เกษตรกรให้เข้าใจถึงวิธีการใช้ที่ถูกต้อง

ในด้านพืชอื่น ๆ เช่น ข้าวนั้นประเทศไทยมีการปลูกมาก เกษตรกรมีการใช้ปุ๋ยน้อยมาก หรือบางรายอาจไม่มีการใช้ปุ๋ยเลย แต่ก็ยังคงได้ผลผลิตพอสมควรถึงแม้ว่าจะไม่เท่ากับการใส่ปุ๋ย จากการวิจัยพบว่าจุลินทรีย์ตรึงไนโตรเจนบางกลุ่มสามารถที่จะเพิ่มไนโตรเจนให้แก่นาข้าวได้ เช่น แหนแดง

การที่จะนำจุลินทรีย์ในกลุ่มนี้ไปใช้ในการเพิ่มผลผลิตจึงเป็นสิ่งที่จะต้องทำการศึกษาวิจัยให้ละเอียดและเป็นขั้นตอน ซึ่งถ้าประสบผลสำเร็จก็จะเป็นประโยชน์แก่เกษตรกรเป็นอย่างมาก เพราะเป็นการเพิ่มผลผลิตที่มีต้นทุนต่ำมากที่สุด

จุลินทรีย์ที่เกี่ยวข้องกับการทำให้ฟอสฟอรัสเป็นประโยชน์แก่พืช

ฟอสฟอรัส เป็นธาตุอาหารพืชที่สำคัญธาตุหนึ่ง พืชมักจะได้รับธาตุฟอสฟอรัสไม่เพียงพอทั้ง ๆ ที่บางครั้งในดินก็มีธาตุนี้อยู่เป็นจำนวนมาก แต่เนื่องจากว่าฟอสฟอรัสมีการละลายไม่ดีและมักจะทำให้อยู่ในรูปที่ไม่เป็นประโยชน์แก่พืชถ้าหากมันมีความเป็นกรด-ด่าง(pH)ต่ำหรือสูงไป และอีกประการหนึ่งก็คือธาตุฟอสฟอรัสมีการเคลื่อนที่ในดินได้น้อยมาก รากพืชจะต้องชอนไชไปยังแหล่งที่มันละลายจึงจะได้รับประโยชน์พืชที่มีระบบรากไม่ดีจึงมักได้รับธาตุนี้ไม่เพียงพอ

ปัจจุบันนี้มีการค้นพบจุลินทรีย์ดินที่เป็นเชื้อราชนิดหนึ่งเรียกว่า ไมโคไรซ่า สามารถช่วยแก้ปัญหานี้ได้ ไมโคไรซ่า เป็นจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในรากพืชในระบบพึ่งพาอาศัยกัน เมื่อมันอาศัยอยู่ที่รากพืช เส้นใยส่วนหนึ่งจะอยู่ในรากพืช และอีกส่วนหนึ่งซึ่งอยู่ในดินจะชอนไชไปในอนุภาคของดิน เส้นใยนี้สามารถดูดธาตุอาหารในดินให้แก่พืชได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งธาตุฟอสฟอรัส ดังนั้นพืชที่มีเชื้อราไมโคไรซ่าอาศัยอยู่ จึงมักได้รับธาตุอาหารฟอสฟอรัสในปริมาณที่เพียงพอ นอกจากนี้ไมโครไรซ่ายังมีความสามารถช่วยป้องกันไม่ให้ฟอสฟอรัสที่ละลายออกมามาก ถูกตรึงโดยปฏิกิริยาทางเคมีของดินด้วย เพราะมันจะช่วยดูดซับเก็บไว้ในพืช

ไมโคไรซ่ามี ๒ ชนิด คือ เอ็คโตไมโคไรซ่า และ เอ็นโดไมโคไรซ่า สำหรับชนิดแรกนี้มีเส้นใยรวมตัวกันอยู่ นอกรากมีขนาดใหญ่ สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่ามักจะอยู่ร่วมกับไม้ยืนต้น ส่วนพวกหลังนั้น ส่วนใหญ่จะอยู่ร่วมกับพืชไร่ทั่ว ๆ ไป เช่น พืชตระกูลหญ้า ตระกูลถั่ว และไม้ยืนต้นบางชนิด

ถึงแม้จะทราบว่าไมโครไรซ่ามีประโยชน์มาก แต่การใช้ก็ยังไม่แพร่หลาย โดยเฉพาะพวกเอ็นโดไมโคไรซ่า ยังไม่สามารถที่จะทำการเลี้ยงและขยายปริมาณได้ ทีละมาก ๆ เพราะยังไม่สามารถที่จะขยายพันธุ์ได้ในอาหารเลี้ยงเชื้อที่สังเคราะห์ขึ้น

ในประเทศไทยมีหินฟอสเฟตอยู่ในปริมาณมาก แต่การนำมาใช้ยังไม่แพรหลาย เพราะว่ามีเปอร์เซนต์ฟอสเฟตที่จะละลายออกมาให้พืชใช้ได้น้อย การที่จะใช้หินฟอสเฟตให้เป็นประโยชน์จะต้องทำการแปรรูปให้มีการละลายดีขึ้น

ปัจจุบันพบว่ามีจุลินทรีย์ดินหลายชนิด ทั้งแบคทีเรียและเชื้อรา สามารถที่จะทำให้หินฟอสเฟตละลายเป็นประโยชน์แก่พืชได้ เช่น บาซิลลัส ซูโดโมแนส ไทโอบาซิลลัส แอสเปอร์จิลลัส เพนนิซิลเลียม และอื่น ๆอีกมากมาย การที่จะทำให้หินฟอสเฟตละลายดีจะต้องทำให้สภาพนั้นเป็นกรด ดังนั้นจุลินทรีย์พวกนี้จะต้องเป็นตัวการทำให้เกิดกรดออกมาละลายฟอสฟอรัส จึงสมควรทำการวิจัยเพื่อที่จะทำการปรับปรุงจุลินทรีย์เหล่านี้ให้มีประสิทธภาพในการละลายหินฟอสเฟต ซึ่งถ้าประสบผลสำเร็จก็จะทำให้เกิดประโยชน์แก่เกษตรกรเป็นอันมาก เพราะว่าหินฟอสเฟตมีราคาถูกมาก

จุลินทรีย์ที่ย่อยเศษพืช

ในประเทศไทยพบว่ามีวัสดุเหลือใช้จำพวกพืชเป็นจำนวนมาก ซึ่งแบ่งเป็น ๒ พวกใหญ่ ๆ คือ พวกที่อยู่ในไร่นาและที่อยู่ในแหล่งชุมชน และทั้ง ๒ แหล่งนี้สามารถนำไปใช้เป็นปุ๋ยได้

การที่วัสดุพืชเหล่านี้จะถูกแปรสภาพเป็นปุ๋ยจะต้องมีการกระทำโดยจุลินทรีย์ และโดยทั่ว ๆ ไปแล้ว ในดินมีจุลินทรีย์ที่สามารถย่อยเศษวัสดุพืชอยู่แล้วเป็นจำนวนมาก เพียงปรับสภาพแวดล้อมให้เหมาะสม มันก็สามารถจะดำเนินกิจกรรมได้ ดังนั้นการที่จะได้มีการศึกษาหาจุลินทรีย์ที่เหมาะสมเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์นี้ ก็จะเป็นประโยชน์

ดังได้กล่าวมาแล้วว่า แหล่งแหล่งวัสดุพืชเหลือใช้มีอยู่ ๒ แหล่ง วิธีการปฏิบัติและจุลินทรีย์ที่นำมาใช้จึงควรจะแตกต่างกัน สำหรับเศษพืชที่มีอยู่ในแหล่งชุมชนหรือในโรงงานจะต้องมีการกำจัดให้หมดไปโดยเร็ว และมีผลพลอยได้เป็นปุ๋ยอินทรีย์ จุลินทรีย์ที่ใช้ในขบวนการนี้จึงจะต้องมีความสามารถย่อยสลายเศษพืชได้อย่างรวดเร็ว ไม่มีความจำเพาะต่อวัสดุมากนัก และจะต้องมีความทนทานต่ออุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงมาก

สำหรับจุลินทรีย์ที่จะใช้กับวัสดุในไร่นานั้น ควรจะเป็นไปในทางตรงกันข้าม คือ ไม่ควรทำให้เศษพืชนั้นสลายตัวอย่างรวดเร็ว เพราะเราต้องการให้มีอินทรีย์วัสดุอยู่ในดินมากที่สุดเพื่อช่วยให้เกิดกิจกรรมหลาย ๆ อย่างในดิน เช่น ในด้านการอุ้มน้ำระบายอากาศป้องกันการจับตัวและแข็งตัวของดิน และก่อให้เกิดกิจกรรมจุลินทรีย์ในดิน ดังนั้นการใช้จุลินทรีย์ย่อยวัสดุเหลือใช้ในไร่นาจึงควรมุ่งในด้านที่จะให้เป็นแหล่งอาหารและพลังงานของจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดประโยชน์ทางด้านอื่น ๆ ด้วย เช่น จุลินทรีย์ในกลุ่มที่ตรึงไนโตรเจน ได้แก่ อโซโตแบคเตอร์ อโซสไปริลลัม และอื่น ๆ

จากการวิจัยพบว่า อโซสไปริลลัม สามารถย่อยสลายฟางข้าวที่อยู่ในดิน และในขณะเดียวกันก็สามารถตรึงไนโตรเจนลงสู่ดินได้ด้วย นอกจากนี้ยังมีจุลินทรีย์ในกลุ่มที่สามารถทำให้หินฟอสเฟตละลาย ก็ต้องการใช้วัสดุเหล่านี้ เพื่อให้เกิดกิจกรรมดังกล่าว ดังนั้นถ้าหากได้มีการปรับปรุงงานวิจัยให้สอดคล้องซึ่งกันและกันก็จะได้รับประโยชน์มากยิ่งขึ้น

ข้อเสนอแนะในการปรับปรุงดินและเพิ่มผลผลิตพืช โดยการใช้ปุ๋ยชีวภาพ

ดินที่มีความอุดมสมบูรณ์ต่ำ ส่วนใหญ่เป็นดินที่มีลักษณะดินร่วนหรือทรายขาดคุณสมบัติในการจับปุ๋ย โดยเฉพาะไนโตรเจน ดังนั้นการใช้ปุ๋ยไนโตรเจนจึงมักไม่มีประสิทธิภาพ มีการสิ้นเปลืองสูง แต่พืชส่วนใหญ่ต้องการไนโตรเจนมาก การปรับปรุงดินให้ได้ผลจึงควรเริ่มจากพืชที่มีการตรึงไนโตรเจนร่วมกับจุลินทรีย์ได้ เช่น พืชตระกูลถั่วทั้งที่เป็นพืชไร่ พืชคลุมดิน พืชอาหารสัตว์ตลอดจนไม้ยืนต้น ไม้ยืนต้นที่โตเร็วส่วนมากจะเป็นพืชตระกูลถั่วที่สามารถตรึงไนโตรเจนร่วมกับไรโซเบียม และที่ไม่ใช่พืชตระกูลถั่วที่รู้จักกันดีก็คือ สนประดิพัทธ์  และสนทะเล ซึ่งสามารถตรึงไนโตรเจนร่วมกับแฟรงเคีย กรมวิชาการเกษตร สามารถผลิตได้ทั้งไรโซเบียมและแฟรงเคีย

ในนาข้าว พืชที่ตรึงไนโตรเจนและได้ผ่านการทดลองแล้วว่าสามารถใช้เพิ่มผลผลิตข้าวได้เป็นอย่างดีก็ได้แก่แหนแดง ซึ่งกรมวิชาการเกษตรมีสายพันธุ์ดีที่ผ่านการคัดเลือกไว้แล้วเป็นจำนวนมาก รวมทั้งสายพันธุ์ที่เหมาะกับดินทางภาคตะวันออกเฉียงเหนือด้วย

การใช้จุลินทรีย์ที่ตรึงไนโตรเจนโดยอิสระ เพื่อเพิ่มผลผลิตพืชนั้นมีแนวโน้มที่จะเป็นไปได้ในบางกรณี แต่ยังขาดข้อมูลในด้านการใช้ในไร่นา และการปฏิบัติที่เหมาะสม จึงควรมีการศึกษาเพิ่มเติม

จุลินทรีย์ที่ช่วยให้ธาตุฟอสฟอรัสในดินเป็นประโยชน์แก่พืชนั้นก็มีความสำคัญมาก โดยเฉพาะไมโคไรซ่า แต่ก็ยังไม่พร้อมที่จะนำไปใช้ได้อย่างกว้างขวาง เพราะขณะนี้เรายังไม่สามารถผลิตเป็นเชื้อได้ จึงควรมีการวิจัยเพิ่มเพื่อหาทางปรับปรุงการใช้ประโยชน์จากไมโคไรซ่าและการผลิตเชื้อ