Plant Factory ปลูกพืชระบบนี้ต้องรู้เกี่ยวกับอะไรบ้าง?

การปลูกพืชเกษตรแบบ Plant Factory สิ่งสำคัญที่ต้องรู้หลัก ๆ คือ 6 อย่าง ได้แก่ การศึกษาเรื่องความต้องการของโรงเรือน, การออกแบบระบบน้ำ, การออกแบบระบบปลูก, การออกแบบระบบแสงสว่าง และการออกแบบระบบปรับอากาศอุณหภูมิ

Plant Factory ปลูกพืชระบบนี้ต้องรู้เกี่ยวกับอะไรบ้าง?

การศึกษาเรื่องความต้องการของโรงเรือน

โดยปกติแล้วการเพาะปลูกรูปแบบโรงงานพืช (Plant Factory) มักจะมีอุปกรณ์และองค์ประกอบพื้นฐานทั้งหมด 8 องค์ประกอบที่ใช้ในการควบคุมสภาวะแวดล้อมของพืช ได้แก่

• ส่วนฉนวนกันความร้อน เป็นส่วนที่สร้างเพื่อกับความร้อนจากอุณหภูมิภายนอก เพื่อการควบคุมอุณหภูมิภายในให้คงที่ตลอดเวลา

• ชั้นปลูกที่มีหลายระดับ

• ถ้วยเพาะ

• ส่วนให้แสง

• ส่วนหมุนเวียนนำพาสารอาหาร

• ระบบปรับอากาศที่ควบคุมอุณหภูมิ

• ระบบจ่ายคาร์บอนไดออกไซด์

• ระบบควบคุมและเก็บข้อมูล

ซึ่งแต่ละโรงงานสามารถปรับเปลี่ยนและเพิ่มเติมอุปกรณ์ที่ใช้ในการเพาะปลูกในรูปแบบที่แตกต่างกันไป แต่ 8 องค์ประกอบข้างต้น คือพื้นฐานของการเพาะปลูกรูปแบบโรงงานพืชที่ทั่วโลกต่างใช้กัน

ระบบควบคุมคุณภาพน้ำและสัดส่วนการให้ปุ๋ย

ระบบการให้น้ำของโรงเรือนระบบปิดจะเป็นการรับน้ำจากระบบน้ำประปาผ่านการกรองน้ำแบบRO Generator เพื่อเก็บน้ำไว้ในถัง RO Tank ขนาด 2 ลูกบาศก์เมตร ซึ่งระบบ RO คือระบบการคัดแยกหรือระบบกรองน้ำ

โดยจะกรองน้ำผ่านไส้กรองที่สามารถกรองน้ำได้อย่างละเอียดสุด จากนั้นน้ำจากถังเก็บน้ำ ROจะถูกปรับสภาพและสัดส่วนของปริมาณปุ๋ยตามสภาวะที่พืชต้องการ โดยน้ำที่ผสมปุ๋ย (Automated Fertilizer) จะถูกเตรียมกักเก็บไว้ใน Mixing Tank ก่อนส่งถ่ายผ่าน Drain Valve ไปยัง Recirculation tank หรือ Reservoir ย่อยของแต่ละห้องปลูกตามปริมาณและสัดส่วนที่ต้องการในแต่ละช่วงเวลาของการปลูก

น้ำใน Recirculation tank หรือ Reservoir จะถูกหมุนเวียนส่งเข้าสู่ถาดปลูกที่มีการควบคุมระดับน้ำที่เรียกว่าท่อระบายน้ำล้น (Overflow Drain) ซึ่งระบบนี้จะสามารถควบคุมและปรับเปลี่ยนสัดส่วนของปุ๋ยเพื่อให้เหมาะสมกับช่วงเวลาการเติบโตของพืชแต่ละชนิดได้อย่างแม่นยำ

การออกแบบระบบปลูก (Layout ของชั้นวาง) 

การปลูกพืชในโรงเรือนแบบปิดทำโดยการควบคุมสิ่งแวดล้อมในการเพาะปลูก ได้แก่ แสง อุณหภูมิ ความชื้น ปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซต์ และสารละลายธาตุอาหาร ซึ่งจะช่วยให้ได้ผลผลิตที่มีคุณภาพสูงและสม่ำเสมอ โดยการออกแบบชั้นวางของงโครงการพัฒนาสูตรและระบบควบคุมการปลูกพืชเศรษฐกิจอัจฉริยะเพื่อชุมชนนี้ จะเป็นการออกแบบชั้นขนาด 4 ชั้นซึ่งแยกความกว้างของแต่ละชั้นเป็น 60 เซนติเมตร และมีความยาว 140 เซนติเมตร โดยมีความสูงระหว่างชั้น 65 เซนติเมตร สำหรับรองรับการเติบโตของพืช และเพื่อให้มีช่องว่างมากพอให้อากาศสามารถไหลผ่านพร้อมทั้งระบายอากาศของความร้อนจากหลอดไฟ LED เพื่อไม่ให้กระทบต่อพฤติกรรมการคายน้ำของพืช 

ระบบแสงสว่าง

ระบบการปลูกแบบ Plant Factory นั้น จะมีการเพาะปลูกอยู่ 3 รูปแบบ คือ
รูปแบบที่ 1 โรงปลูกพืชระบบเปิด ชนิดใช้แสงธรรมชาติ (Plant Factory with Sunlight) 
เหมาะกับเกษตรกรที่เพิ่งเริ่มต้น อยากเพิ่มผลผลิต ลดต้นทุนค่าแรงงาน แต่มีเงินทุนไม่มาก เพราะไม่จำเป็นจะต้องใช้หลอดไฟอย่างเดียว แต่ใช้แสงแดดธรรมชาติเข้ามาใช้กับกระบวนการเพาะปลูกได้

รูปแบบที่ 2 โรงปลูกพืชระบบเปิด ชนิดใช้แสงธรรมชาติร่วมกับแสงเทียม (Plant Factory with Sunlight and Supplemental Light) ระบบนี้จะมีต้นทุนเพิ่มเข้ามาในเรื่องของการติดหลอดไฟ แต่ผลผลิตที่ได้คุ้มค่ากับการลงทุน 

รูปแบบที่ 3 โรงปลูกพืชระบบปิด ชนิดใช้แสงเทียมทั้งระบบ (Plant Factory with Fully Artificial Light) เป็นรูปแบบการเพาะปลูกที่ “โครงการ Plant Factory” ของเราใช้อยู่ เนื่องจากเหมาะสำหรับการปลูกเพื่อทำการวิจัย และสามารถนำสารจากพืชไปสกัดเป็นยาและเวชสำอางได้ เหมาะกับผู้ลงทุนที่มีจุดมุ่งหมายที่ชัดเจน ทำไปเพื่ออะไร และต้องการได้ผลผลิตที่มีคุณภาพอย่างสม่ำเสมอ

การติดตั้งระบบส่องสว่างเพื่อให้แสงที่พอเพียงต่อการสังเคราะห์แสงของพืช โดยมีกรณีพิจารณาการติดตั้ง LED ทั้งสิ้น 4 รูปแบบ ได้แก่

• รูปแบบที่ 1 Photosynthetic Proton Flux Density (PPFD) 200 μmol/m²·s หลอด high red + UV
• รูปแบบที่ 2 Photosynthetic Proton Flux Density (PPFD) 250 μmol/m²·s หลอด high blue + Farred
• รูปแบบที่ 3 Photosynthetic Proton Flux Density (PPFD) 200 μmol/m²·s หลอด high red + blue
• รูปแบบที่ 4 Photosynthetic Proton Flux Density (PPFD) > 250 μmol/m²·s หลอด high blue + red + UV

Plant Factory จากการวิจัยของ Thai Plant Wiki 

ได้ผลสรุปจากการทดลองพืชเกษตรทั้ง 4 กลุ่ม ได้แก่

พืชกลุ่มที่ 1 ได้แก่ ผักสลัด ซึ่งมี กรีนโอ๊ค, เรดโอ๊ค, บัตเตอร์เฮด, กรีนคอส และ กวางตุ้ง ใช้วิธีการปลูกแบบ Soilless culture โดยมีการแบ่งวิธีการปลูกตามการควบคุมสภาพแวดล้อมและประสิทธิภาพการควบคุมสภาพแวดล้อมของรากพืช โดยจะแบ่งเป็น

• ช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสม 20-25 °C
• ความชื้นสัมพัทธ์ 60-70%
• ความเข้มแสง 200-250 (µmol m-2 s-1)
• ความยาวช่วงวัน 16 ชั่วโมง
• คุณภาพแสง High Red + UV
• ความเข้มข้น CO2 800 (µmol mol-1)
• ค่า pH 5.8-6.0
• อุณหภูมิสารละลาย 18-23 °C
• ระบบปลูก NFT, DRFT, Substrate, Aeroponic

พืชกลุ่มที่ 2 ได้แก่ ไทม์ และชิโสะ ใช้วิธีการปลูกแบบ Soilless culture โดยมีการแบ่งวิธีการปลูกตามการควบคุมสภาพแวดล้อมและประสิทธิภาพการควบคุมสภาพแวดล้อมของรากพืชโดยจะแบ่งเป็น

• ช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสม 20-25 °C 
• ความชื้นสัมพัทธ์ 60-70% 
• ความเข้มแสง 200-300 (µmol m-2 s-1) 
• ความยาวช่วงวัน 14 ชั่วโมง 
• คุณภาพแสง High Red + High Blue 
• ความเข้มข้น CO2 800 µmol mol-1 
• ค่า pH 5.8-6.0 
• อุณหภูมิสารละลาย 18-23 °C 
• ระบบปลูก DRFT, Substrate 

พืชกลุ่มที่ 3 ได้แก่ ผักชี, โหระพา, สะระแหน่, ขึ้นฉ่าย และต้นหอม ใช้วิธีการปลูกแบบ Soilless culture โดยมีการแบ่งวิธีการปลูกตามการควบคุมสภาพแวดล้อมและประสิทธิภาพการควบคุมสภาพแวดล้อมของรากพืช โดยจะแบ่งเป็น

• ช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสม 25-30 °C
• ความชื้นสัมพัทธ์ 60-70%
• ความเข้มแสง 250-300 (µmol m-2 s-1)
• ความยาวช่วงวัน 16 ชั่วโมง
• คุณภาพแสง High Blue + Far red
• ความเข้มข้น CO2 1,000 (µmol mol-1)
• ค่า pH 5.8-6.0
• อุณหภูมิสารละลาย 22-25 °C
• ระบบปลูก NFT, DRFT, Substrate

พืชกลุ่มที่ 4 ได้แก่ ใบบัวบก ใช้วิธีการปลูกแบบ Soilless culture โดยมีการแบ่งวิธีการปลูกตามการควบคุมสภาพแวดล้อมและประสิทธิภาพการควบคุมสภาพแวดล้อมของรากพืช โดยจะแบ่งเป็น

• ช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสม 25-30°C 
• ความชื้นสัมพัทธ์ 60-70% 
• ความเข้มแสง 250-400 (µmol m-2 s-1) 
• ความยาวช่วงวัน 14-16 ชั่วโมง 
• คุณภาพแสง High Blue + High Red + UV 
• ความเข้มข้น CO2 1,000 µmol mol-1 
• ค่า pH 5.8-6.0 
• อุณหภูมิสารละลาย 22-25 °C 
• ระบบปลูก DRFT, Substrate 

เป้าหมายของโครงการ Plant Factory ในโครงการของ Thaiplantwiki คือการมุ่งเน้นที่จะพัฒนาสูตร ซึ่งสามารถใช้ได้กับระบบปลูกในโรงงานผลิตพืช (Plant Factory) ที่เน้นการเพาะปลูกพืชไทยที่มีคุณค่าทางอาหารสูง เป็นพืชอาหารที่มีมูลค่าสูง และมีผลผลิตที่มากกว่าการเพาะปลูกแบบเดิมเป็น 2-3 เท่า ทั้งยังสามารถควบคุมปัจจัยธรรมชาติและอุณหภูมิความชื้นต่าง ๆ ได้ และด้วยความที่ Plant Factory เป็นการทำเกษตรกรรมแนวตั้ง (Vertical Farming) เมื่อเทียบกับโครงการอื่น ๆ แล้ว โครงการ Plant Factory จะสามารถใช้พื้นที่เพาะปลูกได้อย่างมีประสิทธิภาพ และจัดสรรพื้นที่ปลูกได้อย่างคุ้มค่า

นอกจากนี้ทางโครงการ Plant Factory โดย Thaiplantwiki จะมีการเปิดเผยสูตรที่วิจัยได้ ให้กับผู้ที่สนใจลงทุนกับโครงการ โดยจะมีสัญญาแบบ Open Source ซึ่งอนุญาตให้ผู้ที่สนใจสามารถนำสูตรไปทดลองปลูกได้อย่างอิสระ แต่มีข้อกำหนดให้ผู้ที่นำสูตรไปต่อยอดต้องเปิดเผยการดัดแปลง และผลการปลูกที่เกิดขึ้นแก่สาธารณะ ทำให้ไม่เป็นการผูกขาด และเอื้อให้เกิดสังคมการพัฒนาสูตรการปลูกอย่างเสรี เพื่อเร่งกระบวนการงานวิจัยและพัฒนาเมล็ดพันธุ์พืชในประเทศ

---

ติดตามข่าวสารเกี่ยวกับ Plant Factory ได้ที่:
Facebook: https://www.facebook.com/thaiplantwiki