|
บทนำ
จุลินทรีย์ในดิน
ดินเป็นแหล่งที่อยู่อาศัยของจุลินทรีย์มากมายหลายชนิด
ประกอบไปด้วย แบคทีเรีย รา เชื้อแอคติโนมัยสีท สาหร่าย โปรโตซัว
และไวรัส นอกจากนี้แล้วในดินยังมีสัตว์หน้าดิน และแมลงหน้าดินต่างๆ
สิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีความสัมพันธุ์กันในระบบนิเวศของดิน
ส่วนใหญ่แล้วดินเกิดจากการสลายตัวและผุพังของแร่หินต่างๆ
โดยอิทธิพลจากธรรมชาติ เช่นความร้อน ความเย็น กระแสน้ำ
และการทับถมของซากสิ่งมีชีวิตที่เน่าเปื่อยผุพัง
ซึ่งเป็นผลมาจากกิจกรรมของจุลินทรีย์ในดิน จุลินทรีย์เหล่านี้จึงมีบทบาทสำคัญในการเกิดความอุดมสมบูรณ์ของดิน
จำนวนของจุลินทรีย์ในดินขึ้นอยู่กับอาหารทีมีประโยชน์ในดิน
ความชื้น ค่าความเป็นกรด-ด่าง และ อุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมในดิน
แบคทีเรีย
แบคทีเรียจัดเป็นจุลินทรีย์กลุ่มใหญ่พบจำนวนมากที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับจุลินทรีย์ชนิดอื่นๆ
ในหนึ่งกรัมของดินที่อุดมสมบูรณ์มีแบคทีเรียมากถึง
หนึ่งแสนถึงพันล้านโคโลนีต่อกรัมดิน
มีหน้าที่ในการย่อยสลายซากพืชซากสัตว์ ผลิตฮิวมัส
เปลี่ยนแปลงแร่ธาตุในดินให้เป็นประโยชน์ต่อสิ่งมีชีวิตทั้งจุลินทรีย์เองและพืช
แบคทีเรียบางชนิดเป็นโรคพืช แบคทีเรียที่พบในดินโดยทั่วไป
มีรูปร่าง 3 แบบคือ แบบกลม แบบแท่ง และแบบเกลียว
แบคทีเรียเจริญเติบโตและเพิ่มจำนวนอย่างรวดเร็วในดินที่มีอินทรีย์วัตถุ
มีความชื้นพอสมควร และค่าความเป็นกรดด่างอยู่ระหว่าง 5.5-9
ในบริเวณรากพืชจะพบแบคทีเรียมากกว่าในบริเวณที่ไกลออกไป
กิจกรรมของแบคทีเรียในดินมีมากมายแต่ที่มีความสำคัญต่อระบบนิเวศ
คือ
การเป็นผู้ย่อยสลายอินทรียวัตถุในดินทำให้อยู่ในรูปที่พืชสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้
และทำให้เกิดกระบวนการตรึงไนโตรเจนในดินเป็นต้น
แบคทีเรียที่พบและสามารถนำมาใช้ประโยชน์ เช่น Pseudomanas sp,
Rhizobium sp, Bacillus sp, Clostridium sp เป็นต้น
เชื้อรา
เป็นจุลินทรีย์ที่มีจำนวนรองลงมาจากแบคทีเรีย
เส้นใยของเชื้อรายาวเป็นสิบถึงร้อยเมตรต่อกรัมของดินที่อุดมสมบูรณ์
มีบทบาทในการย่อยสลายซากพืชซากสัตว์รวมถึงฮิวมัสในดิน
บางชนิดเป็นสาเหตุของโรคในสิ่งมีชีวิต บางชนิดทำลาย nematode
ซึ่งเป็นศัตรูพืช
ดำรงชีวิตได้โดยการดูดซึมสารอินทรีย์จากการย่อยภายนอกเซลล์
มีรูปร่างเป็นเส้นใย หรือเป็นเซลล์เดี่ยว
จำเป็นต้องการออกซิเจนในการดำรงชีวิต
เชื้อราส่วนใหญ่เจริญเติบโตได้ดีในดินที่เป็นกรด
ที่พบและคัดแยกได้จากพื้นที่ในโครงการ Mucor sp, Chaetomium sp,
Trichoderma sp, Aspergillus sp, Penicillium sp เป็นต้น
เชื้อแอคติโนมัยสีท
เป็นจุลินทรีย์ที่มีลักษณะสารพันธุกรรมคล้ายแบคทีเรียและมีลักษณะสารพันธุกรรมคล้ายแบคทีเรียและมีลักษณะของผนังเซลล์เชื้อรา
ในการจัดจำแนกยังคงจัดเป็นแบคทีเรียที่ต้องการออกซิเจนในการดำรงชีวิต
ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ มักอยู่รวมกันเป็นเส้นสาย
สามารถเจริญเติบโตได้ในดินที่เป็นกรดถึงเป็นด่าง ประมาณ 5.5 - 10.0
ย่อยสลายสารที่แบคทีเรียและเชื้อราย่อยสลายได้ยาก เช่น ไขมัน ไคติน
แอคติโนมัยสีทบางชนิดสามารถสร้างสารปฏิชีวนะออกฤทธิ์ในการยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียและเชื้อราได้
เช่นเชื้อ Streptomyces sp
สามารถผลิตสารปฏิชีวนะที่เป็นประโยชน์แก่มนุษย์เป็นจำนวนมาก
ความอุดมสมบูรณ์ในดินเกิดจากจุลินทรีย์
จุลินทรีย์ทีมีชีวิตอย่างอิสระในดินมีประโยชน์ต่อพืชเป็นอย่างยิ่งโดยเฉพาะบทบาทต่อการย่อยสลายสารอินทรีย์
จุลินทรีย์บางชนิดอาศัยอยู่กับพืชและมีชีวิตอย่างพึ่งพาอาศัยกัน
ทั้งสองกรณีทำให้สิ่งมีชีวิตทั้งสองได้รับสารอาหารที่จำเป็นและน้ำเพิ่มขึ้นความสัมพันธุ์ของจุลินทรีย์ในดิน
จุลินทรีย์
ผู้ย่อยสลายเพื่อสร้างอาหารแก่สิ่งมีชีวิต
ซากพืชจะถูกย่อยเป็นลำดับขั้นตอนอย่างมีระเบียบ
แบคทีเรียและราในดินร่วมด้วยช่วยกันในการย่อยเซลลูโลส โปรตีน ไขมัน
และสารประกอบอื่นๆ
จนได้สารตั้งต้นในการหายใจของสิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถสร้างอาหารได้ด้วยตนเอง
สังคมของจุลินทรีย์สามารถเปลี่ยนแปลงครึ่งหนึ่งของสารอินทรีย์ไปเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ได้ภายในหนึ่งปี
ถึงแม้ว่าสารประกอบเหล่านี้ถูกย่อยสลายได้โดยตรง แต่สารลิกนินและสารอินทรีย์บางอย่างยังคงไม่มีการเปลี่ยนแปลง
หรือถูกย่อยสลายเพียงบางส่วนจนเกิดเป็นฮิวมัส
ซึ่งขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมอาจนับเป็นปี สิบปี
หรือร้อยปีที่จะเปลี่ยนแปลงสารอินทรีย์ทั้งหมดไปเป็นกาซคาร์บอนไดออกไซด์ได้
การย่อยสลายสารอินทรีย์จากจุลินทรีย์จึงทำให้เกิดสารโมเลกุลขนาดเล็ก
เช่น กรดอะมิโน ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อพืช
จุลินทรีย์ที่คัดแยกจากพื้นทีในโครงการจากพื้นที่โครงการสร้างป่าตามแนวพระราชดำริ
และป่าพันธุกรรมพืช อ. ครบุรี จังหวัดนครราชสีมา
ที่มีความสามารถในการย่อยสลายสูง
สามารถนำมาใช้ลดระยะเวลาการย่อยสลายวัสดุเหลือใช้ทางเกษตรช่วยให้ผลิตปุ๋ยชีวภาพได้อย่างรวดเร็ว
และเมื่อทดลองใช้กับพืชปลูกทดลอง เช่น มะเขือเทศ
ดาวเรืองได้ผลดีโดยไม่ต้องใช้ปุ๋ยเคมี
จุลินทรีย์
แหล่งปุ๋ยธรรมชาติของพืช
พืชทั้งหมดต้องการไนโตรเจนในรูปของแอมโมเนียหรือไนเตรท
กิจกรรมที่เกิดจากแบคทีเรียที่สามารถตรึงไนโตรเจนในรูปอิสระไม่สามารถจัดหาไนโตรเจนให้แก่ความต้องการของสังคมพืชในโลกนี้
ดังนั้นจึงมีการนำปุ๋ยเคมีมาใช้แก่พืช
อย่างไรก็ตามจัดเป็นการสูญเสียค่าใช้จ่าย
นักวิทยาศาสตร์จึงมีความพยายามในการศึกษาวิจัยหาความสัมพันธุ์ระหว่างพืชและจุลินทรีย์ที่สามารถตรึงไนโตรเจน
เพื่อลดการใช้ปุ๋ยเคมีลง
ไรโซเบียม เป็นแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ร่วมกับรากพืชตระกูลถั่ว
โดยแบคทีเรียกลุ่มนี้อาศัยอยู่ในปมบริเวณรากของพืชตระกูลถั่ว
จะดูดซึมสารอาหารและทำให้เกิดปมขึ้นที่รากพืชตระกูลถั่วทำให้สามารถตรึงไนโตรเจนจากอากาศได้
นับเป็นแหล่งปุ๋ยตลอดชีวิตของต้นพืช ทำให้ผลผลิตของพืชสูงขึ้น
การอยู่ร่วมกันของแบคทีเรียไรโซเบียมและพืชเริ่มต้นเมื่อแบคทีเรียในดินเข้าไปในขนรากของพืช
พืชจะสร้างโปรตีนที่เรียกว่า lectins
แล้วไปรวมกับแบคทีเรียที่ขนรากของพืช
เซลล์ของพืชตีวงล้อมรอบกลุ่มแบคทีเรียจนเกิดเป็นปม
มีการคัดเลือกไรโซเบียมที่มีประสิทธิภาพสูงจากพื้นที่โครงการสร้างป่าตามแนวพระราชดำริ
และป่าพันธุกรรมพืช อ. ครบุรี จังหวัดนครราชสีมา
มาทดลองใช้ประโยชน์ในการอาศัยร่วมกับพืชตระกูลถั่วที่ทดลอง เช่น
ถั่วพูและถั่วผักยาวเพื่อให้ได้ผลผลิตสูงขึ้น
โดยลดการใช้ปุ๋ยเคมีได้เป็นจำนวนมาก
จุลินทรีย์
จากธรรมชาติสู่การบำบัดมลพิษน้ำ
จากการใช้ปุ๋ยเพื่อให้ผลผลิตทางการเกษตรสูง
ปุ๋ยสังเคราะห์โดยทั่ว ๆ ไปมีไนโตรเจน ฟอสฟอรัส
และโพแทสเซียมเป็นองค์ประกอบ
ปุ๋ยเหล่านี้หากมีการใช้มากเกินจำเป็นจะปะปนไปอยู่ตามแม่น้ำ ลำคลอง
สระ บ่อน้ำ น้ำบาดาล เป็นต้น น้ำที่มีปริมาณไนเตรทสูง
เมื่อดื่มเข้าไปจะทำให้เป็นโรคพิษไนเตรท คือโรคเด็กตัวเขียว
โดยไนเตรทจะไปลดรูปเป็นไนไตรท์ในตัวเด็ก
และเมื่อถูกส่งถ่ายไปกับโลหิตแดงก็จะไปแย่งออกซิเจนจากโลหิตแดงนั้น
ๆ จนเกิดเป็นโลหิตดำที่ขาดออกซิเจน
ทำให้เด็กมีอาการตัวเขียวและเสียชีวิตได้
จึงเรียกว่าโรคเด็กตัวเขียว
กระบวนการที่ใช้ในการกำจัดไนเตรทออกจากน้ำทั่วไปมีค่าใช้จ่ายค่อนข้างสูง
แต่พบว่าการที่สารประกอบไนโตรเจนในพื้นที่โครงการไม่มีการสะสมมากจนเกินไป
ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากมีดิไนตริไฟอิ้งค์แบคทีเรียซึ่งสามารถเปลี่ยนไนเตรทและให้ก๊าซไนโตรเจนกลับสู่บรรยากาศ
ดังนั้นการคัดเลือกเชื้อที่มีความสามารถดังกล่าวจากธรรมชาติจึงเป็นวิธีทางชีวภาพที่น่าสนใจ
ได้มีการคัดแยกเชื้อแบคทีเรียที่สามารถสลายไนเตรทในน้ำจากพื้นที่โครงการที่ป่าตามแนวพระราชดำริของสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาสยามบรมกุมารี
กองการเกษตรและสหกรณ์ สำนักงานทหารพัฒนา หน่วยบัญชาการทหารพัฒนา
จังหวัดกาญจนบุรีแล้วนำมาทดลองการใช้ประโยชน์ในการบำบัดน้ำเสียในห้องปฏิบัติการ
จนระดับไนเตรทในน้ำลดลง
|
