สวนผักบ้านคุณตา ใช้นวัตกรรมจากหลอดไฟ LED ในการเป็นตัวอย่างในการปลูกพืชในที่ร่ม เพื่อแก้ไขปัญหาวิกฤตอากาศแปรปรวน เช่น ฝนตก หรือ แสงแดดไม่เพียงพอ
ก่อนอื่นมาทำความเข้าใจว่า ทำไมถึงนิยมปลูกผักจากหลอดไฟ LED ?
จากสถานการณ์ของโลก ที่
- ประชากรมากขึ้น พื้นที่เกษตรลดลง
- ภูมิอากาศเปลี่ยนแปลง
- หลายประเทศจึงใช้แสงประดิษฐ์มาช่วย
ทำความรู้จักกับ LED : LED คืออะไร
LED ย่อมาจาก Light Emitting Diode หรือ ไดโอดเปล่งแสง
ทำไมถึงใช้แสงจากหลอดไฟ LED
- หลอด LED ให้ค่าความสว่างต่อวัตต์มากกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์ และหลอดขดลวด จึงประหยัดพลังงานมากกว่า
- เมื่อเปิดใช้งานแล้วมีความร้อนน้อย ช่วยประหยัดพลังงานในอาคารได้
- มีอายุการใช้งานนาน
- มีความปลอดภัยในเรื่องสารปรอท รังสี และการกะพริบของหลอด
สีของแสงต่างกัน ให้ผลต่างกัน พืชมีอัตราการดูดกลืน แสงสูงสุดที่ความยาวคลื่นเฉพาะ
แสงสีคราม
แสงสีม่วง
426-492 นาโนเมตร411-425 นาโนเมตร
390-410 นาโนเมตร
ช่วยสังเคราะห์แสง ช่วยการตอบสนองของพืชต่อแสงในเรื่องการเบนหรือโค้งงอเข้าหาแสงของพืชแสงสีม่วง/ส้ม536-586 นาโนเมตร587 – 647 นาโนเมตร
ช่วยการงอกของเมล็ดแสงสีเขียว493-535 นาโนเมตรมีผลในการระงับการเจริญเติบโตของพืชแสงสีแดงไกล (Far Red)761-810 นาโนเมตรมีผลในการยับยั้งการงอกของเมล็ดชุดหลอดไฟแอลอีดีเพื่อใช้ในการปลูกผักและเพาะต้นอ่อน ที่สวนผักบ้านคุณตา
ที่ผ่านมา มีปัญหาในการปลูกผักอยู่ 2-3 ประการที่เกี่ยวข้องกับปัจจัยเรื่องแสงแดด ในการเพาะกล้าผัก ตำแหน่งที่วางกล้าผักมักจะประสบปัญหาบางครั้งแสงแดดน้อยไป ต้นกล้าก็เจริญเติบโตไม่ดี บางครั้งก็แสงแดดมากไป ทำให้ร้อน กล้าผักเหี่ยวเฉา ที่สำคัญก็คือเวลาเปิดอบรมการปลูกผักสวนครัว ปัญหาใหญ่ปัญหาหนึ่งของผู้เข้าร่วมอบรมจำนวนหนึ่งก็คือ อาศัยอยู่ในบ้านหรืออาคารที่ไม่ได้รับแสงแดด เช่น คอนโดมีเนียม แต่มีความต้องการที่จะปลูกผักกินเอง หรือ เพาะต้นอ่อน เช่น เมล็ดทานตะวันงอก ซึ่งต้องใช้แสงแดดเล็กน้อยในการเพาะ
สวนผักบ้านคุณตาจึงพัฒนาชุดปลูกผักภายในอาคารโดยการใช้แสงประดิษฐ์จากหลอดแอลอีดี(LED) เพื่อใช้สำหรับการเพาะกล้าผัก เพาะต้นอ่อน หรือปลูกผักที่ไม่ต้องการแสงมากไว้บริโภคภายในครัวเรือน
โดยโครงสร้างของชุดปลูกผักด้วยหลอดแอลอีดีนี้เป็นชั้นวางของกว้าง 75 ซมx 35 ซม. สูง 130 ซม. มีชั้นทั้งหมด 5 ชั้น ใช้ตั้งผักได้ 4 ชั้น
ชุดไฟส่องสว่าง ด้วยหลอดแอลอีดีแบบเส้น (LED STRIP) ขนาดกำลังไฟฟ้า 12 วัตต์ มี 2 แบบ
แบบที่ 1 หลอดแอลอีดีชนิดแสงขาว Daylight ขนาด 12 วัตต์ต่อเมตร ความยาว 1 เมตรต่อเส้น 1 ชั้นติด 5 เส้น หลอดแอลอีดีรวม 300 ดวง ค่าการส่องสว่าง 1,000 ลูเมนต่อเมตร อุณหภูมิแสง 5,000-5,500 เคลวิน ใช้แรงดันไฟฟ้า 12 โวลท์ กินกระแสไฟฟ้า 1.2 แอมป์ต่อเมตร
แบบที่ 2 หลอดแอลอีดีชนิดสีมี 2 สีคือ สีแดง และสีน้ำเงิน ขนาด 14.4 วัตต์ต่อเมตร ใช้แรงดันไฟฟ้า 12 โวลท์ กินกระแส 1.2 แอมป์ มีหลอดจำนวน 60 หลอดต่อเมตร แสงสีแดง ความยาวคลื่น 620-630 นาโนเมตร ค่าการส่งอสว่างประมาณ 190 ลูเมนต่อเมตร ยาวเส้นละ 1 เมตร จำนวน 3 เส้น หลอดแอลอีดีรวม 180 ดวง วางสลับกับหลอดแอลอีดีแสงสีน้ำเงินจำนวน 2 เส้น แสงสีน้ำเงินมีความยาวคลื่น 455-470 นาโนเมตร ค่าการส่องสว่าง 150 ลูเมนต่อเมตร ความยาวเส้นละ 1 เมตร
แหล่งจ่ายไฟสำหรับชุดแอลอีดี มีให้เลือก 2 แบบคือ เพาเวอร์ซับพลายหรือชุดวงจรขับหลอดแอลอีดีขนาดแรงดัน 12 โวลท์ จ่ายกระแส 6 แอมป์ อีกแบบคือ แบตเตอรี่ขนาด 12 โวลท์ ที่สามารถต่อพ่วงกับ แผงโซลาร์เซลล์ได้
เมื่อเปิดใช้งาน ใช้เครื่องวัดค่าความส่องสว่างในสภาพที่มืด แสงขาว วัดตำแหน่งชิดหลอด ได้ค่าความส่องสว่างได้ 10,500-7,200 ลักซ์ วัดห่าง 10 ซม.ได้ 2,500-2,000 ลักซ์ วัดห่าง 20 ซม. ได้ 1,800-1,500 ลักซ์ แสงสีแดงผสมสีน้ำเงิน วัดตำแหน่งชิดหลอดสีแดงได้ 3,900-2,200 ลักซ์ วัดตำแหน่งชิดหลอดสีน้ำเงินได้ 400-300 ลักซ์ วัดห่าง 10 ซม.ได้ 500-400 ลักซ์ วัดห่าง20 ซม.ได้ 400-300 ลักซ์
การใช้งาน ก็นำถาดเพาะกล้าผัก ถาดเพาะต้นอ่อน หรือ กระถางปลูกผักสลัดมาวางบนชั้น ในกรณีที่ตั้งเป็นที่ไม่มีแสงแดดส่องถึงเลย ก็สามารถเปิดชุดแอลอีดีได้ตลอดเวลา ใช้ที่ฉีดน้ำฉีดน้ำให้กับผักหรือต้นอ่อน หรือติดตั้งระบบน้ำหยด
เท่าที่ได้ทดลองใช้งาน หลอดแอลอีดีแสงขาว ให้ค่าความสว่างที่ระยะห่างจากผักประมาณ 10 ซม.ที่เพียงพอต่อการเจริญเติบโตของกล้าผักในระยะเวลา 2 สัปดาห์ ต้นอ่อนทานตะวัน 7-10 วัน ผักสลัดประมาณ 30 วัน แต่สำหรับหลอดแอลอีดีแสงผสมระหว่างสีแดงกับสีน้ำเงิน ค่าความสว่างน่าจะน้อยไปสำหรับผัก ทำให้กล้าผัก ต้นอ่อน และผักสลัดไม่ค่อยเจริญเติบโตเท่าที่ควร ถึงแม้ว่าเป็นสีที่พืชต้องการใช้ในการสังเคราะห์แสง หากต้องการใช้แสงสีน้ำเงิน และสีแดง จะต้องใช้หลอดรุ่นที่ให้ค่าความสว่างมากกว่านี้ ซึ่งก็ต้องใช้พลังงานมากขึ้น
ดังนั้นชุดปลูกผักด้วยหลอดแอลอีดีที่ใช้หลอดแอลอีดีแสงสีขาว ระยะห่างระหว่างถาดหรือกระถางผักห่างกัน 10-15 ซม จะสามาระถใช้เพาะกล้า เพาะต้นอ่อน ปลูกผักสลัด ผักกาดหอม ในที่ร่มได้เป็นอย่างดี
แสงสว่างหรือแสงแดด
พืชต้องการแสงแดดมาใช้ในการสร้างอาหาร ถ้าขาดแสงแดด พืชจะแคระแกรน ใบจะมีสีเหลืองหรือขาวซีดและตายในที่สุด พืชแต่ละชนิดต้องการแสงไม่เท่ากันพืชบางชนิดต้องการแสงแดดจัด แต่พืชบางชนิดก็ต้องการแสงรำไร
ความเข้มแสง ช่วงแสง และคุณภาพแสง
ความเข้มแสง (Light intensity)
มีปัจจัยโดยตรงต่อการสังเคราะห์แสงของพืช เช่นในช่วงที่ฟ้าหลัวหรือในฤดูฝนที่มีกลุ่มเมฆหรือไอน้ำในอากาศมาบดบังแสง จากดวงอาทิตย์ พืชอาจแสดงอาการเครียด ชะงักการเจริญเติบโต ผลฝ่อหรือร่วง
พืชแต่ละชนิดต้องการความเข้มแสงที่แตกต่างกัน เช่น กระบองเพชรต้องการความเข้มแสงสูง กล้วยไม้ในสกุลหวาย แวนด้า และแคทลียา ต้องการความเข้มแสงกว่าพืชในสกุลรองเท้านารี เป็นต้น
ช่วงแสง (Light duration)
ความยาวของแสงมีผลต่อการเจริญเติบโตของพืชเช่นกัน เช่น เบญจมาศจะพัฒนาตาดอกต่อเมื่อได้รับช่วงแสงไม่เกิน 13 ชั่วโมงครึ่งต่อวัน หรือถ้าปลูกข้าวพันธุ์ไวแสงในฤดูร้อน ข้าวจะไม่ออกดอกและติดรวง พืชมีค่าความยาวแสงวิกฤต (Critical day length) ตัวอย่างที่ยกไปแล้วเช่นเบญจมาศมีค่าความยาวแสงวิกฤติที่ 13.5 ชั่วโมง หากเบญจมาศได้รับแสงน้อยกว่านี้จะออกดอก เราจึงจัดเบญจมาศเป็นพืชวันสั้น นี่เองคือสาเหตุที่ทำไมเราจึงเห็นเรือนเพาะชำเบญจมาศมีทั้งโคมไฟและม่านพราง แสงอยู่ในโรงเรือน หลอดไฟมีไว้ใช้เพิ่มช่วงแสงในกรณีที่ในช่วงการปลูกนั้นอยู่ในช่วงพัฒนาต้น หากสภาพแสงไม่เหมาะสมเช่นฤดูหนาวมืดเร็ว จำเป็นต้องเปิดไฟเพื่อควบคุมไม่ให้เบญจมาศออกดอก ในทางกลับกันม่านพรางแสงจะใช้เพื่อลดช่วงแสงและช่วยกระตุ้นให้เบญจมาศหยุด การเติบโตและออกดอก
คุณภาพแสง
แสงที่มาจากแหล่งกำเนิดต่างกันย่อมทำให้มีคุณภาพต่างกัน โดยมากแล้วพืชมักต้องการแสงสีน้ำเงินและแดงเป็นหลัก แต่สัดส่วนของแสงสีน้ำเงินต่อแดงที่เหมาะสมก็ขึ้นอยู่กับชนิดพืชเป็นหลัก ตัวอย่างง่ายๆ เช่นการปลูกพืชโดยใช้ตาข่ายพรางแสงสีดำและสีฟ้าก็จะมีอัตราการเจริญเติบโต ต่างกัน เพราะแสงที่ผ่านตาข่ายพรางแสงสีดำจะให้คลื่นแสงสีน้ำเงินและแดงมากกว่าแสงที่ถูกกรองผ่านตาข่ายสีฟ้า
โดยทั่วไปพืชจะใช้แสงสีน้ำเงินและแสงสีแดงในการสังเคราะห์แสงในปริมาณที่พอๆกัน แต่เนื่องจากแสงสีแดงถูกดูดซับจากน้ำได้ง่ายกว่าแสงสีน้ำเงิน และช่วงของแสงสีแดงที่พืชใช้มากที่สุดคือช่วง 650-675 nm
ช่วงแสงที่สำคัญในการสังเคราะห์แสง คือ
Chlorophyll-a: 430nm/662nm
Chlorophyll-b: 453nm/642nm
Carotenoids: 449nm/475nm