รายละเอียดโครงการวิจัย
- ชื่อโครงการ (ภาษาไทย) :
- วิจัยและพัฒนาตู้เพาะเลี้ยงพืช แบบควบคุมสภาพแวดล้อมได้
- ชื่อโครงการ (ภาษาอังกฤษ) :
- A Research and Development of Environmental-Controlled Plant Growth Chamber
- หน่วยงานเจ้าของโครงการ :
- คณะเทคโนโลยีการเกษตรและเทคโนโลยีอุตสาหกรรม
- ลักษณะโครงการวิจัย :
- โครงการวิจัยเดี่ยว
- ลักษณะย่อยโครงการวิจัย :
- ไม่อยู่ภายใต้แผนงานวิจัย/ชุดโครงการวิจัย
- ประเภทโครงการ :
- โครงการวิจัยใหม่
- วันเริ่มต้นโครงการ :
- 1 ตุลาคม 2554
- วันสิ้นสุดโครงการ :
- 30 กันยายน 2555
- ประเภทของการวิจัย :
- งานวิจัยประยุกต์
- ความสำคัญและที่มาของปัญหา :
- จากการผลักดันนโยบายครัวของโลก (Kitchen of the world) ตั้งแต่ปี 2541 เป็นต้นมานั้น ปี 2548 รัฐบาลได้กำหนดเป้าหมายสำคัญในการพัฒนาประเทศไทยประการหนึ่ง คือ การเป็นครัวของโลกเนื่องจากไทยเป็นแหล่งผลิตอาหารที่อุดมสมบูรณ์ อีกทั้งอาหารไทยยังมีชื่อเสียงระดับโลก และเป็นที่นิยมของต่างชาติ ในปี 2551 ประเทศไทยเป็นผู้ส่งออกอาหารอันดับที่ 13 ของโลก ส่งออกอาหารมูลค่า 23,864 ล้านเหรียญสหรัฐ หรือประมาณ 8 แสนล้านบาท (ร้อยละ 2.4 ของมูลค่าการส่งออกอาหารโลก) ภาคเกษตรเป็นแหล่งรายได้ที่สำคัญของประเทศ โดยในปี 2552 ประเทศมีรายได้จากภาคเกษตร 9% และภาคอุตสาหกรรมอาหาร 13% ของ GDP รวม (สถาบันอาหาร, 2553) พร้อมกับนี้ทั้งผลักดันเพื่อเพิ่มโอกาสในการแข่งขันทั้งภายในประเทศและเวทีโลก ภาคการผลิตจะต้องได้รับพัฒนาซึ่งควรมีลักษณะ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต เพิ่มผลผลิต เพิ่มคุณภาพ เพิ่มความปลอดภัย ของผู้ผลิต ผู้บริโภคและความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม พร้อมกับรวมให้เกิดความเชื่อมั่นในคุณภาพ การผลิตพืชในโรงเรือนเพื่อควบคุมปริมาณและคุณภาพของผลผลิต จึงเป็นหนทางหนึ่งที่จะผลักดันให้ประเทศไทยก้าวสู่เวทีโลกได้ แต่อย่างไรก็ตามเทคโนโลยีทางด้านนี้ยังต้องนำเข้าจากต่างประเทศ และมีราคาสูง นอกจากนี้ยังต้องปรับให้เหมาะสมทั้งทางด้านสภาพแวดล้อมและจุดคุ้มทุนของประเทศไทยด้วย จากการศึกษาของ ไกรเลิศ และคณะ (2547) โดยศึกษาสถานภาพของการใช้โรงเรือนสำหรับผลิตพืชสวนในสภาพควบคุมเพื่อการค้าในประเทศไทย จำนวน 86 แห่ง ในพื้นที่ 13 จังหวัด พบว่าแนวโน้มการผลิตพืชผักและกล้วยไม้ภายในโรงเรือนมีบทบาทมากขึ้น เริ่มมีการนำเข้าจากต่างประทศมากขึ้น ดังนั้นการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีโรงเรือนจึงเป็นสิ่งที่ควรเร่งดำเนินการ โดยมีประเด็นหนึ่งในหลายประเด็นที่น่านำไปประกอบการวิจัยและพัฒนา ได้แก่ สภาพแวดล้อมในโรงเรือนได้แก่ แสง อุณหภูมิ การถ่ายเทอากาศ รวมทั้งได้เสนอเชิงนโยบายสนับสนุนและส่งเสริมให้มีการเรียนการสอน ทางด้านการสร้างเทคโนโลยีระบบโรงเรือนผลิตพืชสวน และการบริหารโรงเรือนผลิตพืชสวนในระดับอุดมศึกษา ซึ่งอนาคตอันใกล้นี้ การผลิตพืชสวนในโรงเรือนจะมีบทบาทมากขึ้น ดังนั้นการผลิตบุคคลากรขึ้นมารองรับจึงนับว่ามีความสำคัญยิ่ง ในต่างประเทศนั้นมีการศึกษาและวิจัยมากมายเกี่ยวกับตู้ควบคุมการเจริญเติบโตของพืช และได้สร้างตู้ออกมาจำหน่ายมากมายหลายบริษัทเช่นเดียวกัน แต่มีราคาสูงมากทำให้สถาบันการศึกษาทั้งในระดับมัธยมศึกษา และอุดมศึกษา มีตู้ควบคุมการเจริญเติบโตของพืชน้อยมาก ซึ่งไม่เพียงพอกับนักเรียน นักศึกษาที่จะใช้ในการเรียนรู้เกี่ยวกับเรื่อง การเจริญเติบโตของพืช ซึ่งในหลักสูตรการศึกษาปัจจุบันได้บรรจุหลักสูตรการศึกษาเกี่ยวกับการเจริญเติบโตของพืชไว้ กระทรวงศึกษาธิการ (2551) กล่าวว่า ระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย เป็นระดับการศึกษาที่มุ่งเน้นการเพิ่มพูนความรู้และทักษะเฉพาะด้าน สนองตอบความสามารถ ความถนัด และความสนใจของผู้เรียนแต่ละคน ทั้งด้านวิชาการ และวิชาชีพ มีทักษะในการใช้วิทยาการและเทคโนโลยี ทักษะกระบวนการคิดขั้นสูง สามารถนำความรู้ไปประยุกต์ใช้ให้เกิดประโยชน์ในการศึกษาต่อ และการประกอบอาชีพ มุ่งพัฒนาตนและประเทศตามบทบาทของตน สามารถเป็นผู้นำ และผู้ให้บริการชุมชนในด้านต่าง ๆ ด้วย มหาวิทยาลัยราชภัฏนครสวรรค์ได้ เปิดหลักสูตรและผลิตบัณฑิตสาขาเทคโนโลยีการผลิตพืช ได้เห็นความสำคัญนี้ ดังนั้นจึงศึกษาและหาแนวทางเพื่อสร้างตู้เพาะเลี้ยงพืช แบบควบคุมสภาพแวดล้อม (Growth Chamber) เป็นการจำลองเพื่อการศึกษาวิจัยด้านสภาพแวดล้อมกับการเจริญเติบโตของพืชในโรงเรือน ซึ่งประกอบด้วย 2 ส่วน คือ ส่วนที่ 1 เพาะเลี้ยงพืช โดยระบบการปลูกพืชแบบไม่ใช้ดิน และส่วนที่ 2 ควบคุมสภาพแวดล้อม ได้แก่ แสง (ทั้งชนิด และปริมาณของแสง) ความชื้นในอากาศ ธาตุอาหารพืชในส่วนของความเข้มข้น และความเป็นกรดเป็นด่าง และอุณหภูมิของสารละลายธาตุอาหาร นวัตกรรมนี้จะสามารถแทนการนำเข้าจากต่างประเทศ และยังเป็นการพัฒนาเทคโนโลยีทางด้านนี้ของประเทศได้อีกด้วย
- วัตถุประสงค์ของโครงการ :
- 1. เพื่อออกแบบตู้เพาะเลี้ยงพืชที่เป็นต้นแบบของการพัฒนา 2. เพื่อทดสอบประสิทธิภาพของตู้เพาะเลี้ยงพืชต่อการเจริญเติบโตของผักสลัด
- ขอบเขตของโครงการ :
- ขอบเขตด้านเนื้อหา 1. ศึกษาสภาพ และปัญหา ของโรงเรือนปลูกพืช และสิ่งแวดล้อมที่มีผลต่อการเจริญเติบโตของพืช แบ่งออกเป็น 2 ด้าน คือ ด้าน อิเล็กทรอนิคส์ และด้านการเจริญเติบโตของพืช 2. สร้างแนวทางการพัฒนาตู้เพาะเลี้ยงพืช แบบควบคุมสภาพแวดล้อม เมื่อศึกษาสภาพ และปัญหาของโรงเรือนปลูกพืช และสิ่งแวดล้อมที่มีผลต่อการเจริญเติบโตของพืช ทั้ง 2 ด้าน คือ ด้าน อิเล็กทรอนิคส์ และด้านการเจริญเติบโตของพืช แล้วนำข้อมูลทั้งหมดมาสร้างตู้เพาะเลี้ยงพืช แบบควบคุมสภาพแวดล้อมได้ 3. การทดสอบตู้เพาะเลี้ยงพืช แบบควบคุมสภาพแวดล้อม ทำการทดสอบตู้เพาะเลี้ยงพืช แบบควบคุมสภาพแวดล้อมได้ โดยทำการทดสอบในด้านอิเล็กทรอนิคส์ (Electronics) การควบคุมสภาพแวดล้อมต่างๆ ภายในตู้ และทดสอบการเจริญเติบโตของพืช เมื่อได้รับสภาพแวดล้อมที่กำหนด ในขั้นตอนนี้หากไม่เป็นไปตามมาตรฐานก็จะต้องกลับไปศึกษาสภาพ และปัญหารในส่วนงานที่ 1 อีกครั้ง จนกว่าจะเป็นไปตามมาตรฐานการควบคุมสภาพแวดล้อม และการเจริญเติบโตของพืช ขอบเขตระยะเวลา ปีงบประมาณ พ.ศ. 2555 ตั้งแต่ ตุลาคม 2555-กันยายน 2556 ขอบเขตประชากร ผักสลัดที่ใช้ทดสอบประสิทธิภาพของตู้เพาะเลี้ยงพืช และในสภาพแปลงปลูกปกติ จำนวน 90 ต้น
- ผลที่คาดว่าจะได้รับ :
- 1. ได้ตู้ควบคุมการเจริญเติบของพืชต้นแบบ เพื่อใช้ในการศึกษา และการพัฒนาต่อไป 2. ได้รับการจดสิทธิบัตร นวัตกรรมสิ่งประดิษฐ์ใหม่ 3. ได้รับการตีพิมพ์ผลการวิจัยในระดับชาติ 4. เพื่อใช้เป็นสื่อการสอนให้นักศึกษามีความรู้ ความเข้าใจ เกี่ยวกับการเจริญเติบโตของพืช เมื่อสภาพแวดล้อมเปลี่ยนแปลงไป
- วิธีการดำเนินการวิจัย และสถานที่ทำการทดลอง/เก็บข้อมูล :
- ตอนที่ 1 การออกแบบและสร้างตู้เพาะเลี้ยงพืช แบบควบคุมสภาพแวดล้อมได้ 1. สำรวจข้อมูลเบื้องต้น และความต้องการในการพัฒนาเครื่องฯ สำรวจข้อมูลศึกษาเบื้องต้นและความต้องการในการพัฒนาตู้ควบคุมการเจริญเติบโตของพืช โดยศึกษาข้อมูลเกี่ยวกับปัจจัยที่มีผลต่อการเจริญเติบโตของพืช ความสัมพันธ์ของปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต่ออัตราการสังเคราะห์แสง ปริมาณก๊าซออกซิเจนและน้ำ และ รวมถึงทฤษฎีเกี่ยวกับความเข้มแสง ความยาวคลื่นแสงและคุณสมบัติการดูดกลืนแสงของสสาร หลักการพื้นฐานของการออกแบบตู้ควบคุมการเติบโตของพืชด้วยวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ไดโอดเปล่งแสง และการวิเคราะห์ทางสถิติวิธีต่างๆ ที่นักวิจัยจะนำไปใช้วิเคราะห์ข้อมูลเบื้องต้น เพื่อใช้เป็นแนวทางในการออกแบบและพัฒนาตู้ควบคุมการเติบโตของพืชต่อไป 2. วิเคราะห์และออกแบบตู้ควบคุมการเติบโตของพืช ? ออกแบบวงจรเซนเซอร์แสงสว่างที่ใช้ในการควบคุมแสงสว่างจากหลอดไดโอดเปล่งแสง ? ออกแบบโครงสร้างและระบบการทำงานภายในเครื่องฯ วงจรเซนเซอร์ควบคุมความชื้น ระดับน้ำ ค่าความเป็นกรดด่าง และอุณหภูมิภายในตู้ควบคุมฯ รวมถึงวงจรควบคุมแรงดันและป้องกระแสไฟฟ้าเกิน ให้เป็นไปตามกรอบแนวคิด ดังรูป 3. พัฒนาตู้ควบคุมการเติบโตของพืช พัฒนาตู้ควบคุมการเติบโตของพืชหลังจากที่ได้ทำการออกแบบไว้ โดยการนำเอาความสามารถของเทคโนโลยีต่างๆ ที่ได้ทำการศึกษามาประยุกต์ใช้ เพื่อให้เครื่องฯสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ 4. ทดสอบประสิทธิภาพของตู้ควบคุมการเติบโตของพืชและประเมินผล เป็นขั้นตอนการทดสอบเพื่อหาประสิทธิภาพของตู้ควบคุมการเติบโตของพืชและความถูกต้องของระบบการทำงาน โดยการตรวจสอบการทำงานของวงจรควบคุมเซนเซอร์ต่างๆ โดยประเมินผลประสิทธิภาพของตู้ควบคุมการเติบโตของพืชที่พัฒนาขึ้นในด้านต่างๆ ดังนี้ 4.1 ด้าน Functional Requirement Test เป็นการประเมินความสามารถของเครื่องฯ ว่าตรงตามความต้องการมากน้อยเพียงใด 4.2 ด้านความถูกต้อง Validity Test เป็นการประเมินความถูกต้องในการทำงานของเครื่องฯว่า สามารถทำงานได้ถูกต้องและแม่นยำได้มากน้อยเพียงใด 4.3 ด้าน Usability Test เป็นการประเมินลักษณะการใช้งานของเครื่องฯ ว่ามีความง่ายต่อการใช้งานมากน้อยเพียงใด ตอนที่ 2 ออกแบบระบบการปลูกพืชแบบไม่ใช้ดินให้เหมาะสมกับตู้ควบคุมการเจริญเติบโตของพืชผักสลัด ทำการออกแบบระบบการปลูกพืชไม่ใช้ดิน โดยการใช้ข้อมูลร่วมกับการพัฒนาตู้เพาะเลี้ยงพืช ประกอบด้วย -ชั้นปลูกพืช ทั้งระดับความสูง ความลาดเอียง และวัสดุ -ระบบการไหลของน้ำ และการนำกลับมาใช้ใหม่ -การให้สารละลายธาตุอาหารพืช -การให้สารปรับความเป็นกรดเป็นด่าง ตอนที่ 3 การทดสอบการเจริญเติบโตของพืชผักสลัดในตู้ควบคุมการเจริญเติบโตโดยการปลูกพืชแบบไม่ใช้ดิน ในระบบที่คณะวิจัยประดิษฐ์ขึ้น แบ่งออกเป็น 3 ขั้นตอน ดังนี้ ขั้นตอนที่ 3.1 การเพาะเมล็ด (1 สัปดาห์) นำเมล็ดผักสลัดมาเพาะเมล็ดในตู้ควบคุมการเจริญเติบโต นับจำนวนเมล็ดที่งอกทุกวันเป็นเวลา 7 วัน ขั้นตอนที่ 3.2 การเจริญเติบโตของต้นกล้า (2 สัปดาห์) นำต้นกล้าผักสลัดที่มีอายุ 1 สัปดาห์ มาปลูกในตู้ควบคุมการเจริญเติบโต และในระบบการปลูกพืชแบบไม่ใช้ดินที่ได้รับการออกแบบมาให้เหมาะสมกับตู้ควบคุมการเจริญเติบโต วัดการเจริญเติบโตของผักสลัด นับจำนวนใบ ความกว้างใบ ความยาวใบ ความยาวราก จำนวนราก สีของราก ขั้นตอนที่ 3.3 การเจริญเติบโต ถึง เก็บเกี่ยว (3 สัปดาห์) นำต้นกล้าผักสลัดที่มีอายุ 3 สัปดาห์ มาปลูกในตู้ควบคุมการเจริญเติบโต และในระบบการปลูกพืชแบบไม่ใช้ดินที่ได้รับการออกแบบมาให้เหมาะสมกับตู้ควบคุมการเจริญเติบโต วัดการเจริญเติบโตของผักสลัด นับจำนวนใบ ความกว้างใบ ความยาวใบ ความยาวราก จำนวนราก สีของราก ความกว้างทรงพุ่ม ความสูงของทรงพุ่ม น้ำหนักสด-น้ำหนักแห้ง และการสังเคราะห์แสงของพืช การเก็บรวบรวมข้อมูลและวิเคราะห์ - เปอร์เซ็นต์การงอก (%) - การเจริญเติบโตของพืช น้ำหนักแห้ง น้ำหนักสด จำนวนใบ และความสูงต้น - อุณหภูมิ (องศาเซลเซียส) - ความชื้นสัมพัทธ์ (%) - ค่า pH - ค่า EC (mS/cm) - การวิเคราะห์การสังเคราะห์แสงของพืช สถานที่ทำการทดลอง ศูนย์การศึกษาย่านมัทรี มหาวิทยาลัยราชภัฏนครสวรรค์
- คำอธิบายโครงการวิจัย (อย่างย่อ) :
- -
- รายชื่อนักวิจัยในโครงการ :
-
ลำดับที่ รายชื่อ ประเภทนักวิจัย บทบาทหน้าที่ สัดส่วน 1 นายทัศนุพันธุ์ กุศลสถิตย์ นักวิจัยภายในมหาวิทยาลัย หัวหน้าโครงการวิจัย 40% 2 นายสุริยา อดิเรก นักวิจัยภายในมหาวิทยาลัย ผู้ร่วมวิจัย 20% 3 นายนพดล ชุ่มอินทร์ นักวิจัยภายในมหาวิทยาลัย ผู้ร่วมวิจัย 20% 4 นายอิสรี ศรีคุณ นักวิจัยภายนอกมหาวิทยาลัย ผู้ร่วมวิจัย 20%
สถาบันวิจัยและพัฒนา
มหาวิทยาลัยราชภัฏนครสวรรค์ ศูนย์การศึกษาย่านมัทรี398/1 หมู่ 3 ตำบลย่านมัทรี อำเภอพยุหะคีรี
จังหวัดนครสวรรค์ 60130
