รายละเอียดโครงการวิจัย
- ชื่อโครงการ (ภาษาไทย) :
- ผลของไคโตซานต่อสรีรวิทยาและการสะสมมวลชีวภาพของข้าว (Oryza sativa L.) ภายใต้สภาวะการเพิ่มขึ้นของก๊าซโอโซน
- ชื่อโครงการ (ภาษาอังกฤษ) :
- Effect of chitosan on physiology and biomass of rice (Oryza sativa L.) under elevated ozone
- หน่วยงานเจ้าของโครงการ :
- คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
- ลักษณะโครงการวิจัย :
- โครงการวิจัยเดี่ยว
- ลักษณะย่อยโครงการวิจัย :
- ไม่อยู่ภายใต้แผนงานวิจัย/ชุดโครงการวิจัย
- ประเภทโครงการ :
- โครงการวิจัยใหม่
- วันเริ่มต้นโครงการ :
- 11 มีนาคม 2558
- วันสิ้นสุดโครงการ :
- 10 มีนาคม 2559
- ประเภทของการวิจัย :
- การพัฒนาทดลอง
- ความสำคัญและที่มาของปัญหา :
- ประเทศไทยเป็นประเทศเกษตรกรรมที่เป็นทั้งผู้ผลิตและผู้ส่งออกข้าวรายใหญ่ของโลก ในแต่ละปีพบว่าผลผลิตรวมทั่วประเทศมีสูงถึงประมาณ 35 ล้านตัน (สำนักงานเศรษฐกิจการเกษตร, 2557) ดังนั้นข้าวที่ผลิตภายในประเทศจะต้องคำนึงถึงคุณภาพเป็นสำคัญ เช่น เมล็ดยาว เนื้อขาวใส และมีเปลือกบาง เป็นต้น ทำให้การทำเกษตรกรรมในปัจจุบันหลีกเลี่ยงไม่ได้กับการใช้สารเคมีเพื่อใช้กำจัดแมลง ศัตรูพืช เพื่อช่วยเพิ่มผลผลิตให้คุ้มค่ากับต้นทุน ทำให้เกิดปัญหาเรื่องการปนเปื้อนของสารเคมีในข้าวและสิ่งแวดล้อม แม้กระทั่งก่อให้เกิดอันตรายต่อเกษตรกรผู้ใช้อีกด้วย ซึ่งขัดแย้งกับในสภาวะที่ทั่วโลกกำลังร่วมมือกันรักษาสภาพแวดล้อมของโลก ซึ่งนอกจากปัญหาแมลงศัตรูพืชและปัจจัยอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการเพาะปลูกแล้ว มลพิษทางอากาศก็เป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่ส่งผลกระทบต่อการเจริญเติบโต ผลผลิตของข้าว โดยมลพิษทางอากาศที่สำคัญและส่งผลกระทบต่อพืชอย่างรุนแรงคือก๊าซโอโซน โดยโอโซนสามารถเข้าสู่พืชโดยปากใบและทำให้เกิดผลกระทบต่อสรีรวิทยา เช่น ความสูง พื้นที่ใบ และปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์แสงของพืชเช่นการเปิดปิดของปากใบ ปริมาณคลอโรฟิลล์ ซึ่งส่งผลต่อการเจริญเติบโตและผลผลิตของข้าว (Abhijit Sarkar,2012) โดยการได้รับผลกระทบขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น ความเข้มข้นของก๊าซ ระยะเวลาที่พืชได้รับ ปริมาณที่มลพิษเข้าสู่ใบพืช และการพัฒนาของใบพืช (Goumenaki, Taybi, Borland, & Barnes, 2010) จากปัญหาดังกล่าวแนวทางเลือกหนึ่งที่สามารถนำมาใช้ในเพิ่มผลผลิตทางการเกษตร คือการนำสารที่มีประสิทธิภาพในการเพิ่มผลผลิต สร้างภูมิต้านทาน และช่วย ลดการติดเชื้อในระหว่างการเพาะปลูกมาใช้ปรับปรุงพืชเพื่อให้ทนต่อมลพิษทางอากาศ โดยสารกลุ่มดังกล่าวจะต้องไม่มีอันตรายต่อทั้งพืช มนุษย์ และสิ่งแวดล้อม งานวิจัยนี้มุ่งเน้นไปที่การศึกษาประสิทธิภาพของสารที่ใช้ในการพ่นเมล็ดพันธุ์ข้าว ที่มีคุณสมบัติไม่เป็นพิษทั้งต่อมนุษย์หรือสัตว์ คือ ไคโตซาน โดยนำไคโตซานซึ่งเป็นวัตถุดิบที่เหลือจากอุตสาหกรรมอาหารแช่แข็งมาใช้ในการเกษตรเพื่อลดการใช้สารเคมี เนื่องจากไคโตซานเป็นวัสดุทางชีวภาพ (biomaterials) ที่เป็นไบโอพอลิเมอร์ที่ได้จากธรรมชาติซึ่งเป็นสารที่มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพ (biocompatibility) และสามารถย่อยสลายได้ตามธรรมชาติโดยไม่กระทบต่อสิ่งแวดล้อม ทำให้ปลอดภัยต่อการนำมาใช้งานที่เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิต นอกจากนี้ยังเป็นการส่งเสริมให้มีการนำวัสดุเหลือใช้จากอุตสาหกรรมที่เกี่ยวกับอาหารทะเลแช่แข็ง เช่น กุ้ง และปู เป็นต้น จากงานวิจัยที่ผ่านมาพบว่ามีการนำไคโตซานไปประยุกต์ใช้ด้านเกษตรกรรม เพื่อใช้เป็นสารเร่งการเจริญเติบโต เช่น กระตุ้นการเจริญเติบโตของรากและกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันของพืช (นวลใจ และคณะ ) ใช้เป็นสารเคลือบเมล็ดพันธุ์ รวมทั้งสามารถยับยั้งการเจริญของเชื้อจุลินทรีย์ได้ อีกด้วย (สมพร, 2555) ดังนั้นในงานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาปัจจัยการปรับปรุงคุณภาพของเมล็ดพันธุ์ข้าวขาว 10 สายพันธุ์ที่นิยมปลูกในพื้นที่จังหวัดนครสวรรค์และใกล้เคียง เพื่อให้มีประสิทธิภาพการงอกและการเจริญเป็นต้นข้าวที่ให้ผลผลิตได้เต็มที่ โดยเปรียบเทียบประสิทธิภาพของสารที่ใช้พ่นเมล็ดพันธุ์ คือ ไคโตซาน ภายใต้สภาวะปกติ และสภาวะ stress ที่มีการเพิ่มขึ้นของโอโซนเพื่อเตรียมการรองรับปัญหาการเพิ่มขึ้นของก๊าซโอโซนในอนาคต
- วัตถุประสงค์ของโครงการ :
- 1. เพื่อศึกษาประสิทธิภาพของไคโตซานต่อสรีรวิทยา การสังเคราะห์ด้วยแสง และการสะสมมวลชีวภาพในข้าว 2. เพื่อศึกษาผลกระทบของโอโซนต่อสรีรวิทยา การสังเคราะห์ด้วยแสง และการสะสมมวลชีวภาพในข้าว 3. เพื่อศึกษาประสิทธิภาพของไคโตซานในการลดผลกระทบจากสภาวะการเพิ่มขึ้นของโอโซน 4. เพื่อคัดเลือกพันธุ์ข้าวที่ทนต่อโอโซนและตอบสนองดีต่อการฉีดพ่นไคโตซาน 5. เพื่อเป็นแนวทางสำหรับเกษตรกรและนักวิชาการในการนำผลที่ได้จากการศึกษาไปพัฒนา และปรับปรุงการเพิ่มผลผลิตผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรต่อไป
- ขอบเขตของโครงการ :
- งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาประสิทธิภาพของสารฉีดพ่นไคโตซานเพื่อเพิ่มศักยภาพและความต้านทานของข้าวต่อก๊าซโอโซนโดยการศึกษาในข้าวที่นิยมปลูก 10 สายพันธุ์ โดยการศึกษาการสังเคราะห์แสง, ปริมาณคลอโรฟิลล์, พื้นที่ใบ และมวลชีวภาพ เพื่อคัดเลือกพันธุ์ข้าวที่ต้านทานต่อก๊าซโอโซนและสามารถตอบสนองต่อการฉีดพ่นไคโตซานได้ดี โดยการเปรียบเทียบ โอโซน 1.สภาวะการเพิ่มขึ้นของโอโซน 70 ppb 2.สภาวะควบคุม (CF) ไคโตซาน 1. การฉีดพ่นไคโตซาน 2. ไม่มีการฉีดพ่นไคโตซาน
- ผลที่คาดว่าจะได้รับ :
- จากผลการศึกษาในระยะเวลา 1 ปี คาดว่าผลที่ได้จะสอดคล้องกับวัตถุประสงค์ที่ตั้งไว้คือได้สารละลายไคโตซาน ซึ่งมีอัตราส่วนที่เหมาะสม และสามารถเชื่อมโยงได้ผลการศึกษาต่อยอดในเรื่องการคัดเลือกพันธุ์ข้าวที่ตอบสนองต่อไคโตซานได้ดีและทนต่อการเพิ่มขึ้นของก๊าซโอโซนในบรรยากาศ (I) นอกจากนี้ผลสำเร็จตามเป้าประสงค์ (G) ที่ได้จากการศึกษาในครั้งนี้จะสามารถใช้เป็นแนวทางให้เกษตรกรสามารถเพิ่มปริมาณผลผลิตของข้าวด้วยการลดการใช้สารฆ่าแมลงแต่แทนที่การใช้สารที่ไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อพืช สิ่งมีชีวิต และสิ่งแวดล้อม
- วิธีการดำเนินการวิจัย และสถานที่ทำการทดลอง/เก็บข้อมูล :
- ระยะเวลาในการทำวิจัย 1 ปี เริ่มปีงบประมาณ 2558 โดยสถานที่ทำการวิจัยคือสาขาวิชาเคมี และสาขาวิชาวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมหาวิทยาลัยราชภัฏนครสวรรค์ร่วมกับคณะเกษตรศาสตร์ทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยนเรศวร การจัดเตรียมต้นกล้าข้าว เพาะเมล็ดพันธุ์ข้าวจำนวน 10 สายพันธุ์ในถาดพลาสติก จนได้ใบแท้แรกจึงเปลี่ยนย้ายภาชนะที่มีดินเหนียว และปลูกในตู้รมก๊าซ เพาะเลี้ยงต้นกล้าในตู้รมก๊าซเป็นเวลา 1 เดือน ตาม Treatment การทดลองดังนี้ Treatment 1 ข้าวที่มีการฉีดพ่นไคโตซาน + โอโซน 70 ppb Treatment 2 ข้าวที่ไม่มีการฉีดพ่นไคโตซาน + โอโซน 70 ppb Treatment 3 ข้าวที่มีการฉีดพ่นไคโตซาน + control (โอโซนน้อยกว่า 10 ppb) Treatment 4 ข้าวที่ไม่มีการฉีดพ่นไคโตซาน + control (โอโซนน้อยกว่า 10 ppb) การศึกษาการตอบสนอง ศึกษาอัตราการสังเคราะห์แสง, ปริมาณคลอโรฟิลล์ พื้นที่ใบและมวลชีวภาพในสัปดาห์ที่ 1 – 4 วิธีการวิเคราะห์ 1) ดัชนีความเขียวด้วยเครื่อง Chlorophyll meter (SPAD-502, soil and plant analysis development (SPAD), Minolta Camera Co., Osaka, Japan) 2) พื้นที่ใบวัดพื้นที่ใบข้าวในใบที่ขยายเต็มที่โดยใช้เครื่องวัดพื้นที่ใบ LI-3100 (LI-COR, Lincoln, USA) 3) ศึกษาน้ำหนักแห้ง (biomass) ในระยะเก็บเกี่ยวอายุ120 วัน แยกส่วนลำต้นและรากของต้นข้าว ล้างให้สะอาด แล้วอบตัวอย่างพืชที่อุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 72 ชั่วโมง ในตู้อบลมร้อนและนำมาชั่งหาน้ำหนักแห้งของลำต้น น้ำหนักแห้งของราก และน้ำหนักแห้งรวม 4) การสังเคราะห์ด้วยแสง วัดการสังเคราะห์แสงโดยเลือกวัดใบในตำแหน่งที่ 2 โดยใช้เครื่อง portable photosynthesis system (LI- 6400, Li-Cor, Lincoln, NE, USA) ซึ่งเป็นระบบเปิด กำหนดค่าคาร์บอนไดออกไซด์ใน leaf chamber เท่ากับ 360 ?mol/mol กำหนด flow rate ของอากาศเท่ากับ 500 ?mol/s. ค่าความเข้มแสง photosynthetic photon flux density (PPFD) เท่ากับ 1500 ?mol/m2/s โดยใช้แหล่งกำเนิดแสงที่ตัวเครื่องมือ (Shimono et al., 2004) วิเคราะห์ข้อมูลทางสถิติ ศึกษาความแตกต่างทางสรีรวิทยา ชีวเคมี และผลผลิตโดย Analysis of Variance (ANOVA) ใน Dancan’s multiple range tests เพื่อเปรียบเทียบความแตกต่างระหว่าง treatment
- คำอธิบายโครงการวิจัย (อย่างย่อ) :
- -
- รายชื่อนักวิจัยในโครงการ :
-
ลำดับที่ รายชื่อ ประเภทนักวิจัย บทบาทหน้าที่ สัดส่วน 1 นางสาวฤทัยรัตน์ โพธิ นักวิจัยภายในมหาวิทยาลัย หัวหน้าโครงการวิจัย 50% 2 นายชลดา ธีรการุณวงศ์ นักวิจัยภายในมหาวิทยาลัย ผู้ร่วมวิจัย 50%
สถาบันวิจัยและพัฒนา
มหาวิทยาลัยราชภัฏนครสวรรค์ ศูนย์การศึกษาย่านมัทรี398/1 หมู่ 3 ตำบลย่านมัทรี อำเภอพยุหะคีรี
จังหวัดนครสวรรค์ 60130
