แร่ธาตุอาหารพืชและการเตรียมสารละลาย

          กล่าวกันว่าสิ่งสำคัญที่จะประสพผลสำเร็จ ในการปลูกพืชไม่ใช้ดินคือ สารละลายแร่ธาตุอาหาร คำกล่าวนี้อาจเป็นจริงก็ได้ แต่อย่างไรก็ตาม สำหรับพืชจะตอบสนองต่อสารละลายอาหารและได้ผลผลิตตอบแทนตามศักยภาพสูงสุดที่ควรจะเป็นนั้น เราต้องปลูกพืชภายใต้สภาพแวดล้อมที่เหมาะสม และมีการจัดการดูแลรักษาอย่างดีด้วย การปลูกพืชไม่ใช้ดินก็ไม่แตกต่างจากการปลูกพืชทั่วๆ ไป ถ้าสภาพแวดล้อมไม่เหมาะสม การปฏิบัติดูแลไม่ดี ผลผลิตตอบแทนก็ลดได้เช่นกัน

แร่ธาตุอาหารพืช
          ส่วนประกอบของพืชโดยน้ำหนักที่มากที่สุดคือ น้ำ ถ้านำพืชไปอบแห้งแล้วจะเหลือเป็นน้ำหนักแห้งประมาณร้อยละ 10 - 30 เมื่อนำมาวิเคราะห์แยกองค์ประกอบทางเคมีพบว่า พืชชั้นสูงส่วนใหญ่ต้องการธาตุอาหารที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตมี 16 ธาตุ (ตารางที่1) ในจำนวนธาตุทั้งหมดนี้ มากที่สุดเป็นสามธาตุ คือ คาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน พืชได้รับมาจากน้ำ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และออกซิเจน ส่วนที่เหลืออีก 13 ธาตุ พืชได้รับจากมาจากดิน ซึ่งแบ่งออกเป็น 2 กลุ่ม ได้แก่ ธาตุอาหารหลัก (ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส โพแทสเซียม แคลเซียม แมกนีเซียม และกำมะถัน) และจุลธาตุ (เหล็ก แมงกานีส โบรอน ทองแดง สังกะสี โมลิดิบนั่มและคลอรีน) ความต้องการจุลธาตุของพืชนั้นแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับ ชนิดของพืชและระยะการเจริญเติบโตของพืช สำหรับความสำคัญของธาตุอาหารพืช 13 ธาตุ ที่มีต่อการเจริญเติบโตของพืช ดังแสดงในตารางที่2

          ตารางที่1 ส่วนประกอบของแร่ธาตุอาหารเฉลี่ยในต้นพืช (เปรียบเทียบเป็นน้ำหนักแห้ง)

          ตารางที่ 2 สรุปบทบาทที่สำคัญของธาตุอาหารพืช 13 ธาตุ

ภาพที่ 1 แสดงอาการของพืชเมื่อขาดธาตุอาหารต่าง ๆ

ภาพที่ 2 แสดงอาการของพืชเมื่อขาดธาตุอาหารต่าง ๆ (ต่อ)

สารละลายแร่ธาตุอาหารพืช
          สารละลายแร่ธาตุอาหารพืชประกอบด้วยแร่ธาตุอาหาร 13 ชนิด แบ่งออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ ๆ คือ ธาตุอาหารที่ต้องการปริมาณมากและธาตุอาหารที่ต้องการปริมาณน้อย แต่ก็ถือว่ามีความจำเป็นสำหรับพืช ธาตุอาหารที่ต้องการปริมาณมากได้แก่ ไนโตรเจน (N) ฟอสฟอรัส (P) โพแทสเซียม(K) แคลเซี่ยม (Ca) แมกนีเซี่ยม(Mg) และกำมะถัน(S) ส่วนธาตุอาหารที่ต้องการปริมาณน้อยหรือเรียกว่าจุลธาตุได้แก่เหล็ก (Fe) โบรอน (B) แมงกานีส (Mn) สังกะสี (Zn) ทองแดง (Cu) คลอรีน(Cl) และโมลิดิบนั่ม (Mo)           แร่ธาตุอาหารที่จำเป็นสำหรับพืชนั้น ส่วนใหญ่พืชดูดกินผ่านทางระบบราก ในการปลูกพืชไม่ใช้ดินนี้ สารละลายแร่ธาตุอาหารจะต้องมีแร่ธาตุครบถ้วนและมีปริมาณที่เหมาะสมตามที่พืชต้องการ ดังตารางที่3 แสดงถึงค่าช่วงความเข้มข้นเฉลี่ยที่เหมาะสมของแต่ละธาตุในสารละลาย และความเข้มข้นนี้สอดคล้องกับที่พบในต้นพืช (ตารางที่1)
          ตารางที่ 3 ช่วงความเข้มข้นเฉลี่ยที่เหมาะสมของธาตุอาหารในสารละลายและส่วนประกอบของสารละลายอาหารของ Hoagland และ Cooper ( ความเข้มข้นมีหน่วยเป็นส่วนในล้านส่วน )ธาตุอาหาร

          สารละลายอาหารมีหลายสูตร ซึ่งจะพบเห็นได้ในเอกสารหรือหนังสือเกี่ยวกับแร่ธาตุอาหารพืชหรือการปลูกพืชไม่ใช้ดินๆ สารละลายแร่ธาตุอาหารบางสูตรผสมขึ้นมาสำหรับพืชทั่วๆไป เช่นสารละลายอาหารของ (Hoagland) บางสูตรสำหรับเฉพาะพืชบางชนิด สูตรสารละลายแร่ธาตุอาหารต่าง ๆ มีส่วนประกอบแตกต่างกัน แต่สารอาหารเหล่านั้น จะอยู่ในช่วงค่าที่เหมาะสม ดังในตารางที่1 สารละลายแร่ธาตุอาหารสูตรต่างๆ กัน ก็จะมีความเข้มข้นแตกต่างกันไปด้วย
การเตรียมสารละลายแร่ธาตุอาหารพืช
          วิธีการเตรียมสารละลายอาหารที่จะกล่าวถึงต่อไปนี้ เป็นการเตรียมสารละลายอาหารสูตร Hoagland ดังแสดงในตารางที่ 1 ซึ่งเป็นสูตรที่นิยมใช้กับระบบการปลูกพืชไม่ใช้ดิน ที่ได้กล่าวไว้แล้วในตอนต้น รวมถึงระบบเทคนิคให้สารอาหารเป็นแผ่นบาง (NFT) โดยใช้เกลือในรูปที่ละลายน้ำได้เท่านั้น

          ขั้นตอนที่ 1 เตรียมสารละลายอาหารเข้มข้นจากเกลือแร่อาหารหลัก แยกออกเป็น 4 ชนิด( หน่วยความเข้มข้นเป็นโมล่าร์ )
ก. แอมโมเนียมไดไฮโดรเจนฟอสเฟต (NH4H2PO4 ) 115 กรัม
ข. โปตัสเซียมไนเตรท ( KNO3 ) 101 กรัม
ค. แคลเซียมไนเตรท ( Ca(NO3 )24H2O 236 กรัม
ง. แมกนีเซียมซัลเฟต ( MgSO47H2O) 246 กรัม

          เมื่อชั่งน้ำหนักสารแต่ละชนิดแล้วใส่ในภาชนะแยกกันละลายน้ำให้มีปริมาตร 1 ลิตร
ขั้นตอนที่ 2 เตรียมสารละลายเหล็กเข้มข้น สารละลายเหล็กเตรียมจาก โซเดียมเฟอร์ริค เอทีลีนไดอะมีน เตตระอะซีตริก แอซิด (Fe EDTA ) 5 กรัมละลายในน้ำ ให้มีปริมาตร 1 ลิตร
ขั้นตอนที่ 3 เตรียมสารละลายจุลธาตุเข้มข้น

          โดยซึ่งสารอาหารที่มีจุลธาตุต่างๆดังนี้
ก. กรดบอริก(H3BO3) 0.38 กรัม
ข. แมงกานีสซัลเฟต(MnSO44H2O) 1.02 กรัม
ค. ซิงค์ซัลเฟต (ZnSO47H2O) 0.22 กรัม
ง. คอปเปอร์ซัลเฟต (CuSO45H2O) 0.08 กรัม
จ. แอมโมเนียมโมลิปเดท( (NH4)6Mo7O244H2O) 0.02 กรัม

          แล้วนำสารอาหารเหล่านี้ละลายน้ำให้มีปริมาตร 1 ลิตร
ขั้นตอนที่ 4 ผสมสารละลายอาหาร
นำสารละลายแร่ธาตุอาหารเข้มข้นที่เตรียมไว้แล้วจากขั้นตอนที่1, 2 และ 3 ในปริมาตรต่าง ๆ มาละลายในน้ำ จากตัวอย่างที่จะกล่าวถึงนี้ เป็นการเตรียมสารละลายอาหารปริมาตร 100 ลิตร สูตรHoagland เริ่มแรกเตรียมน้ำปริมาตร 80 ลิตร แล้วเติมสารละลายอาหารเข้มข้นดังนี้
แอมโมเนียมไดไฮโดรเจนฟอสเฟต 100 ซ.ซ.
โปแทสเซียมไนเตรท 600 ซ.ซ.
แคลเซียมไนเตรท 400 ซ.ซ.
แมกนีเซียมซัลเฟต 200 ซ.ซ.
สารละลายเหล็ก 150 ซ.ซ.
สารละลายจุลธาตุ 100 ซ.ซ.

          จากนั้นจึงเติมน้ำเพิ่มลงไปจนครบปริมาตร 100 ลิตร
          ถ้าต้องการสารละลายอาหารปริมาตรมากหรือน้อยกว่านี้ ก็เตรียมโดยใช้สารละลายอาหารเข้มข้นละลายในน้ำปรับให้มีสัดส่วนดังกล่าว
          ข้อควรระวัง แร่ธาตุอาหารพืชละลายน้ำ ที่ผลิตขึ้นมาเพื่อใช้สำหรับฉีดพ่นทางใบ ที่มีมานานหลายปีมาแล้วนั้น ไม่เหมาะสำหรับนำมาใช้กับระบบการปลูกพืชไม่ใช้ดิน เพราะว่าทำให้ได้สารละลายอาหารที่มีธาตุอาหารพืชไม่สมดุลกัน แม้ว่าจะดัดแปลงโดยการเติมสารละลายอาหารนี้ ด้วยธาตุแคลเซียมและแมกนีเซียมก็ตาม พืชที่เติมโตด้วยสารละลายอาหารที่เตรียมโดยวิธีนี้ จะไม่สามารถควบคุมคาดการณ์ได้ ดังนั้นเพื่อความแน่ใจและประหยัด ควรใช้สารละลายอาหารพืช ที่เป็นสูตรใช้สำหรับระบบการปลูกพืชไม่ใช้ดินเท่านั้น

ภาพที่ 3 แสดงแผนผังลำคับการเตรียมธาตุอาหารพืชสำหรับการปลูกพืชไม่ใช้ดิน