การใช้สารเร่งเชิงชีวภาพเพื่อส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช

ยงยุทธ โอสถสภา
รองศาสตราจารย์ ดร., ภาควิชาปฐพีวิทยา คณะเกษตร กำแพงแสน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

บทคัดย่อ
      ปุ๋ยเคมีที่ใส่ในดินมีการสูญหายหรือเปลี่ยน สภาพได้หลายทาง เช่น ส่วนหนึ่งสูญหายไปกับการ กร่อนดินและการชะละลาย ในขณะที่บางส่วนถูกตรึง ไว้ในดินอยู่ในรูปที่ละลายยากและไม่เป็นประโยชน์ ต่อพืช ทำให้ประสิทธิภาพการใช้ปุ๋ยในการเกษตร ค่อนข้างต่ำ การจัดการปุ๋ยอย่างถูกต้อง 4 ประการ คือด้านชนิดปุ๋ย อัตราปุ๋ย จังหวะเวลาในการใส่และ บริเวณที่ใส่ปุ๋ย จะช่วยให้ประสิทธิภาพในการใช้ปุ๋ยสูง แต่ยังมีการปฏิบัติอีกวิธีหนึ่งที่ช่วยให้พืชดูดธาตุอาหาร จากปุ๋ยที่ใส่ในดินได้มากขึ้น คือ การใช้ “สารเร่ง เชิงชีวภาพ (biostimulants)” ซึ่งหมายถึงสารใดๆ ก็ตาม [ยกเว้นสารที่ให้ธาตุอาหาร (nutrients) หรือ สารฆ่าศัตรูพืช (pesticides)] ที่ใส่ให้พืช เมล็ดพืช หรือวัสดุปลูกพืช แล้วช่วยปรับกระบวนการทางสรีระ ทำให้พืชมีศักยภาพในการเจริญเติบโตสูงขึ้น และทน ต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม ทั้งด้านที่เกี่ยวข้อง กับสิ่งไม่มีชีวิต เช่น อุณหภูมิสูงหรือต่ำเกินไป ความ แห้งแล้ง ฯลฯ และด้านที่เกี่ยวกับสิ่งมีชีวิต เช่น โรคพืช “สารเร่งเชิงชีวภาพ” ได้แก่ สารฮิวมิก (humic substances) กรดอะมิโน (amino acids) สารสกัด จากวัชพืชทะเล (seaweed extract) และไคโตซาน (chitosan) เนื่องจาก “สารเร่งเชิงชีวภาพ” เหล่านี้เมื่อให้ แก่พืชทางดิน ทางใบ หรือใส่ในสารละลายธาตุอาหาร สำหรับปลูกพืช มีผลเชิงบวกต่อกลไกการดูดธาตุอาหารของเซลล์พืช โดยมีผลดีต่อลักษณะสัณฐานของราก
และการละลายของธาตุอาหารในดิน

1.คำนำ
      สารกระตุ้นเชิงชีวภาพของพืช หรือ “สารเร่ง เชิงชีวภาพ (biostimulants)” สำหรับพืช ซึ่งหมายถึง สารใดๆ ก็ตาม [ยกเว้นสารที่ให้ธาตุอาหาร (nutrients) หรือสารปรับปรุงดิน (soil improvers) หรือสารฆ่า ศัตรูพืช (pesticides)] ที่ใส่ให้พืชทางดิน ฉีดพ่น ทางใบ คลุกเม็ดเมล็ดพืชก่อนปลูก ใส่ในวัสดุปลูก หรือสารละลายธาตุอาหารที่ใช้ปลูกพืช แล้วสารนั้น ช่วยปรับกระบวนการทางสรีระ ทำให้พืชมีศักยภาพใน การเจริญเติบโต หรือพัฒนามากขึ้น หรือทนต่อสภาพ แวดล้อมได้ดีขึ้น ซึ่งรวมความถึงช่วยให้พืชปรับตัว ต่อสภาพความเครียด อันมีสาเหตุมาจากสิ่งไม่มีชีวิต (abiotic stress) หรือความเครียดจากสิ่งมีชีวิต (biotic stress) สำหรับผลที่เกิดขึ้นจากการกระตุ้น พืช ได้แก่ การเจริญเติบโตของรากและส่วนเหนือดิน ตลอดจนประสิทธิภาพของรากในการดูดธาตุอาหาร ความเป็นมาของคำ “สารเร่งเชิงชีวภาพ” เป็นสิ่งที่น่าสนใจและควรทราบ ส่วนความหมายของ คำนี้มีการเปลี่ยนแปลงมาโดยลำดับ ซึ่ง du Jadin (2015) ประมวลไว้ดังนี้     
     คำ “สารเร่งเชิงชีวภาพ (biostimulants)” มีการใช้ครั้งแรกเมื่อ พ.ศ. 2540 หมายถึง “สารที่ ใช้ในปริมาณเล็กน้อย ก็ช่วยกระตุ้นการเจริญเติบโต ของพืช” การกำหนดว่า “ใช้ในปริมาณเล็กน้อย” เพื่อ แยกสารเร่งเชิงชีวภาพออกจากปุ๋ยและสารปรับปรุงดิน ซึ่งช่วยกระตุ้นการเจริญเติบโตของพืชเช่นเดียวกัน แต่ต้องใช้ในปริมาณที่มากกว่า ในครั้งนั้นสารที่อยู่ใน ข่ายนิยามของสารเร่งเชิงชีวภาพมี 2 อย่าง คือ กรด ฮิวมิก (humic acids) และสารสกัดจากวัชพืชทะเล (seaweed extracts) หรือสารสกัดจากสาหร่าย พ.ศ. 2543 นักวิจัยมีข้อมูลทางวิชาการที่ แสดงว่ากรดฮิวมิกและสารสกัดจากวัชพืชทะเล ช่วย ให้หญ้าบางชนิดทนแล้งได้ดีขึ้น และสารทั้งสองชนิด ดังกล่าวมีฤทธิ์คล้ายฮอร์โมนพืช จึงเน้นผลส่วนนี้ของ สาร และเรียกว่า ”ผลิตภัณฑ์ที่มีฮอร์โมน (hormonecontaining products)” แทนที่จะเรียกว่าสารกระตุ้น เชิงชีวภาพ แต่คำนี้ไม่เป็นที่นิยมใช้กันมากนัก พ.ศ. 2550 นักวิชาการให้นิยามของ “สาร เร่งเชิงชีวภาพ” ว่าเป็นสารที่ไม่ใช่ปุ๋ย แต่เมื่อใช้ใน ความเข้มข้นต่ำ สามารถเร่งการเจริญเติบโตของพืชได้ โดยเน้น “สารที่ไม่ใช่ปุ๋ย” นอกจากนี้ ยังมีการ จำแนกสารเร่งเชิงชีวภาพ โดยพิจารณาแหล่งที่มา และองค์ประกอบได้เป็น 3 พวก คือ (1) สารฮิวมิก (humic substances, HS) (2) ผลิตภัณฑ์ที่มีฮอร์โมน (hormone containing products, HCP) เป็น ผลิตภัณฑ์ซึ่งมีออกซิน ไซโตไคนิน และอนุพันธ์ของ ฮอร์โมนทั้งสองนี้ และ (3) ผลิตภัณฑ์ที่มีกรดอะมิโน (amino acid containing products, AACP) ข้อสังเกตที่สำคัญของวัตถุประสงค์ในการ บัญญัติคำ “สารเร่งเชิงชีวภาพ” ก็คือแยกสารในกลุ่มนี้ ออกจากสารต่างๆ ที่ใช้ในการผลิตพืช คือ ปุ๋ยและ สารฆ่าศัตรูพืช พ.ศ. 2555 มีการประชุม “สหภาพแห่งโลก ว่าด้วยการใช้สารเร่งเชิงชีวภาพในการเกษตร ครั้งที่ 1 (First World Congress on the Use of Biostimulants in Agriculture) ในเดือนพฤศจิกายนที่ Strasbourg เมืองหลวงของแคว้น Alsace ในประเทศฝรั่งเศส ซึ่ง ถือว่าเป็นครั้งแรกที่คำ Biostimulants ได้รับการ ยอมรับในวงวิชาการระดับสากล พ.ศ. 2557 เป็นต้นมา นักวิชาการใช้คำ “สาร เร่งเชิงชีวภาพ” กันอย่างกว้างขวาง แล้วเพิ่มขอบเขต ของนิยามให้กว้างกว่าเดิมดังนี้ “สารเร่งเชิงชีวภาพ” คือ สารและจุลินทรีย์ ที่ให้กับพืช เพื่อ (1) เพิ่มประสิทธิภาพการใช้ ธาตุอาหาร (2) ทนต่อความเครียดจากสภาพแวดล้อม และ (3) เพิ่มคุณภาพของพืช โดยมิได้คำนึงถึงปริมาณ ธาตุอาหารที่มีอยู่ในสารหรือสิ่งที่ให้ ทั้งนี้รวมความ ไปถึง (1) ผลิตภัณฑ์ที่มีสารหนึ่งอย่างหรือหลายอย่าง ผสมกันหรือ (2) จุลินทรีย์ที่ให้ผลดังกล่าว สำหรับ จุลินทรีย์ที่รวมอยู่ในกลุ่มตัวการเร่งเชิงชีวภาพ ได้แก่ แบคทีเรียเร่งการเจริญเติบโตของพืช (plant growth promoting rhizobacteria, PGPR) และเชื้อรา ไมคอร์ไรซา (mycorchizal fungi) อย่างไรก็ตาม เนื่องจากทางวิชาการด้านปุ๋ย ถือว่าจุลินทรีย์ดังกล่าวเป็นปุ๋ยชีวภาพ (biofertilizers) จึงมีนิยามของปุ๋ยชีวภาพ ดังนี้ ปุ๋ยชีวภาพ หมายถึง (1) แบคทีเรียและรา ที่ใส่ให้แก่พืช เพื่อเพิ่มความเป็นประโยชน์ของ ธาตุอาหารและการใช้ธาตุอาหารของพืช โดยมิได้ คำนึงถึงปริมาณธาตุอาหารที่มีอยู่ในเซลล์ของจุลินทรีย์ และ (2) แบคทีเรียและราที่เป็นตัวการทำหน้าที่เร่ง เชิงชีวภาพ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ธาตุอาหาร ของพืช บทความนี้จะอธิบายรายละเอียดของสารเร่ง เชิงชีวภาพ 4 กลุ่ม คือ (1) สารฮิวมิก (2) กรดอะมิโน (3) ไคโตซาน และ (4) สารสกัดจากวัชพืชทะเล หรือ ที่เรียกกันในประเทศไทยว่าสารสกัดจากสาหร่าย ส่วนเรื่องแบคทีเรียเร่งการเจริญเติบโตของพืช (PGPR)และเชื้อราไมคอร์ไรซา มีรายละเอียดใน ยงยุทธ และคณะ (2556)

2. สารฮิวมิก (humic substances)
      ก่อนจะอธิบายผลของสารฮิวมิกต่อการ เจริญเติบโตของพืช จะกล่าวถึงความหมายของคำ “อินทรียวัตถุในดิน” “ฮิวมัส” และ “สารฮิวมิก” แล้ว จึงอธิบายความเป็นมาของสารฮิวมิก และผลของสาร ฮิวมิกต่อการเจริญเติบโตของพืช จากนั้นจึงอธิบาย กลไกที่ทำให้สารฮิวมิกส่งผลต่อการดูดธาตุอาหารและ การเจริญเติบโตของพืช
2.1 อินทรียวัตถุในดิน ฮิวมัสและสารฮิวมิกในดิน
     สมาคมปฐพีวิทยาแห่งสหรัฐอเมริกาได้ให้ นิยามของศัพท์ 3 คำ คือ อินทรียวัตถุในดิน (soil organic matter) ฮิวมัส (humus) และสารฮิวมิก (humic substance) ดังนี้ 1) อินทรียวัตถุในดิน หมายถึงองค์ประกอบ ของดินที่เป็นสารอินทรีย์ ซึ่งเกิดจากการเน่าเปื่อยผุพัง หรือการสลายตัวของเศษซากพืชและสัตว์ที่ทับถมอยู่ ในดิน 2) ฮิวมัส คำนี้ในภาษาอังกฤษมาจากคำ ในภาษาลาตินแปลว่า “ดิน” ฮิวมัสเป็นส่วนหนึ่งของ “อินทรียวัตถุในดิน” ซึ่งเกิดขึ้นหรือคงเหลือ เมื่อซาก พืชและซากสัตว์ส่วนใหญ่ได้สลายตัวไปแล้ว เป็นสาร ที่มีสีเข้มและทนทานต่อการสลายตัว อินทรียวัตถุ ในดินมีฮิวมัสเป็นองค์ประกอบประมาณ 70% 3) สารฮิวมิก หมายถึงกลุ่มของสารอินทรีย์ เชิงซ้อน มีโมเลกุลขนาดใหญ่ สีน้ำตาลถึงดำ สลาย ตัวยาก และเป็นส่วนประกอบในอินทรียวัตถุ ในด้าน องค์ประกอบของอินทรียวัตถุ แบ่งได้เป็น 2 ส่วนคือ “สารฮิวมิก” และสารที่ “มิใช่สารฮิวมิก (nonhumic substance)
2.2 องค์ประกอบทางเคมีของอินทรียวัตถุในดิน
     ในการศึกษาองค์ประกอบเบื้องต้นของ อินทรียวัตถุในดิน จากตัวอย่างดินที่ผ่านตะแกรงร่อน

ตารางที่ 1 ความแตกต่างด้านการละลายของกรดฟุลวิก