ปุ๋ยชีวภาพ: ราไมคอร์ไรชา

สาระน่ารู้เรื่องปุ๋ยชีวภาพ

 

ปุ๋ยชีวภาพกับราไมคอร์ไรชา (mycorrhizal fungi)

ราไมคอร์ไรซาอยู่ร่วมกับรากพืชส่วนใหญ่และช่วยให้พืชช่วยดูดฟอสฟอรัสจากดินได้มากขึ้น มิฉะนั้นรากพืชจะดูดธาตุนี้ได้น้อย ทำให้ไม่เพียงพอต่อความต้องการ ในดินโดยทั่วไปมีฟอสฟอรัสทั้งหมด 0.02-0.50% หรือเฉลี่ย 0.05% ส่วนใหญ่เป็นสารประกอบออโทฟอสเฟต (orthophosphate) ซึ่งแบ่งได้เป็น 3 รูป คือ ฟอสเฟตไอออนในสารละลายดิน สารประกอบฟอสเฟตอนินทรีย์ที่ไม่ละลายและสารประกอบฟอสเฟตอินทรีย์ที่ไม่ละลาย สำหรับฟอสเฟตไอออนในสารละลายในดินนั้นมีน้อยมาก คือ ดินที่ไม่ได้มีการใส่ปุ๋ยฟอสเฟตนั้นจะมีประมาณ 0.05 มิลลิกรัม.P./ลิตร และมักไม่เกิน 0.3 มิลลิกรัม.P./ลิตร ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับ pH ของดิน เนื่องจากฟอสเฟตไอออนในสารละลายดินเป็นส่วนที่พืชดูดไปใช้ได้ง่าย โดยทั่วไปในส่วนนี้มีความเข้มข้นต่ำและไม่เพียงพอต่อความต้องการของพืช แต่จะมีการปลดปล่อยไอออนจากสารประกอบอนินทรีย์เพื่อรักษาสมดุลไว้หรือแปรสภาพจากสารประกอบอินทรีย์เพื่อมาชดเชยอย่างต่อเนื่อง ฟอสเฟตส่วนที่ไม่เป็นประโยชน์ต่อดินจะปลดปล่อยยากและช้า ประมาณ 10% ของฟอสฟอรัสทั้งหมดในดินเท่านั้นที่เข้าสู่วัฏจักรของพืชและสัตว์ (plant – animal cycle ) ดังนั้นดินที่ใช้ปลูกพืชทั่วไปจึงมักขาดฟอสฟอรัสและจำเป็นต้องใช้ปุ๋ยฟอสเฟตเพื่อให้เพียงพอต่อความต้อการของพืช สำหรับปุ๋ยฟอสเฟตที่ละลายน้ำง่าย เช่น ทริปเปิลซูเปอร์ฟอสเฟตและไดแอมโมเนียมฟอสเฟต ก็จะถูกตรึงไว้กับดินเป็นจำนวนมาก ส่วนหินฟอสเฟตก็ละลายยากและเป็นประโยชน์ต่อพืชช้าเกินไป อย่างไรก็ตามจุลินทรีย์ในดินหลายชนิด เช่น ราไมคอร์ราช่วยให้พืชได้รับฟอสเฟตจากดินมากขึ้นและจุลินทรีย์ที่ละลายฟอสเฟตมีบทบาทสำคัญในการปลดปล่อยสารประกอบฟอสเฟตในดินที่ละลายยากให้เป็นประโยชน์ต่อพืชมากขึ้นด้วย

 

1.การจำแนก

ไมคอร์รา (mycorrhiza หหูพจน์ คือ mycorrhizae ) ประกอบด้วยคำในภาษากรีก 2 คำ คือ myces = รา และ rhizo = ราก ซึ่งมีความหมายว่า fungal root หรือ ราทำหน้าที่เป็นราก แต่ในทางวิชาการ ไมคอร์ไรซา หมายถึงสภาวะร่วมกัน (symbiotic association) ระหว่างรากับรากพืช และราที่อยู่ร่วมกับรากพืชเรียกว่า ราไมคอร์ไรซา (mycorrhizal fungi) โดยรากับรากมีภาวะอยู่ร่วมกันแท้ (obligate symbiosis) กล่าวคือราได้รับสารอาหารจากรากพืชอาศัย ขณะเดียวกันรามีกิจกรรมที่ส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชประมาณร้อยละ 80 ขอพืชมีท่อลำเลียง (vascular plants) มีราไมคอร์ไรซาอาศัยอยู่ที่ราก ราไมคอร์ไรซา จำแนกได้ 3 ชนิด คือ

 

ราเอ็กโตไมคอร์ไรซา (ectomycorrhizal fungi) สร้างใยรา (hypha) รอบๆรากพืชและหุ้มรากไว้ ใยราบางส่วนไชชอนเข้าไปในผนังเซลลล์ของเอยเอชั้นผิวและคอร์เท็กซ์ แต่ไม่เข้าไปในเซลล์ พบในรากพืชประมาณ 2000 ชนิด ส่วนใหญ่เป็นไม้ป่า เช่น สน เป็นต้น

 

ราเอ็นโดไมคอร์ไรซา (ecdomycorrhizal fungi) มีใยรา 3 ส่วน คือ ส่วนแรกอยู่รอบๆรากอย่างหลวมๆ ส่วนที่ 2 อยู่ในผนังเซลล์ของเนื้อเยื่อชั้นผิวและคอร์เท็กซ์ ส่วนที่ 3 แทรกเข้าไปในเซลล์ของคอร์เท็ก แล้วพัฒนาปลายใยราเป็นโครงสร้างแลกเปลี่ยนอาหาร ซึ่งมี 2 แบบ คือ อาร์บัสคูล (arbuscule) มีลักษณะแตกแขนงคล้ายรากและเวสิเคิลหรือถึงเล็ก (vesicle) มีรูปร่างค่อนข้างกลมหรือรี รากลุ่มนี้ที่อยู่กับรากไม้ป่าและพืชเศรษฐกิจหลายชนิด เป็นราเอ็นโดไมคอร์ไรซาแบบที่ใยราไม่มีผนังกั้น ได้แก่ ราเวสิคิวลา – อาร์บัสคูลาไมคอร์ไรซา (vesicular – arbuscular mycorrhizal fungi, VAMF) หรือรา วี เอ ไมคอร์ไรซา (VA mycorrhizal fungi) หากมีเฉพาะอาร์บัสคูลก็จะเรียกว่าราอาร์บัสคูลาไมคอร์ไรซา (arbuscular mycorrhizal fungi, AMF) หรือรา เอ เอ็ม (AM fungi)

 

ราเอ็กเท็นโดไมคอร์ไรซา (ectendomycorrhizal fungi) มีลักษณะอยู่ระหว่างราเอ็กโตไมคอร์ไรซาและราเอ็นโดไมคอร์ไรซา แต่คล้ายพวกแรกมากกว่า พบไมคอร์ไรซาแบบนี้มากในรากไม้สน

 

สำหรับ เอ เอ็ม นั้น มีการพัฒนาภาวะอยู่ร่วมกันกับพืชหรือสมชีพ (symbiosis) 3 ระยะ คือ ระยะอสมชีพ (asymbiotic stage) ในช่วงที่ยังไม่มีพืชอาศัย สปอร์ในดินงอกแต่มีการสร้างใยราเพียงเล็กน้อย  ระยะก่อนสมชีพ (presymbiotic stage) ราได้รับการกระตุ้นจากของเหลวจากรากพืช (root exudate) จึงสร้างใยราเพิ่มและใยราแตกสาขามากมายแล้วเข้าสัมผัสกับรากพืชด้วยหมุดใยรา (appressorium) ต่อจากนั้นใยราจึงชอนไชเข้าไปในเนื้อเยื่อชั้นผิวราก ในส่วนของรากพืชให้อาศัย นอกจากนี้ยังขับของเหลวๆไปกระตุ้นการเจริญเติบโตของราอีกด้วย การเรียมความพร้อมในระยะก่อนสมชีพอีกประการหนึ่ง คือ จัดโครงสร้างคล้ายท่อ (tunnel – like structure) ที่ผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์ของเนื้อยเอชั้นผิวราก เพื่ออำนวยความสะดวกให้กับใยราเพื่อเข้าไปในราก และระยะสุดท้ายคือ ระยะสมชีพ (symbiotic stage) เริ่มจากการสร้างกลุ่มหรือโคโลนีของราคอร์เท็ก พัฒนาอาร์บัสคูลาเพื่อใช้ในการถ่ายโอนธาตุอาหารจากใยราเข้าสู่เซลล์รากและใยรากเพื่อรับกลูโคสจากรากพืช จึงเห็นได้ว่าพืชให้อาศัยมีบทบาทสำคัญในการส่งเสริมให้ราเข้ามาอยู่ร่วมกับราก สำหรับภาวะอยู่ร่วมกันหรือสมชีพนี้ จะเริ่มต้นและพัฒนาไปจนสมบูรณ์ได้ต้องอาศัยการสื่อสารระดับโมเลกุลระหว่างรากับราก อันประกอบไปด้วยการแลกเปลี่ยนและความเข้าใจสัญญาณระหว่างสารชนิดหนึ่งทื่อว่าเป็นโมเลกุลสัญญาณคือ สตริโกแลกโตน (strigolactones) ซึ่งแยกได้จากของเหลวจากรากพืชให้อาศัย

 

2.บทบาท

การดูดใช้ฟอสฟอรัสและธาตุอื่นๆจากดิน

ขนราก (root hair) มีความสำคัญในการดูดธาตุอาหารมาก เนื่องจาก 70-90% ของพื้นที่ผิวรากมาจากขนรากและเยื่อของขนรากมีกลไกการดูดไอออนประสิทธิภาพสูง นอกจากนี้รากพืชในดินซึ่งมีฟอสฟอรัสที่เป็นประโยชน์ต่ำจะได้รับการกระตุ้นให้เกิดขนรากมากกว่ารากพืชปกติ เพื่อเพิ่มปริมาณการดูดฟอสฟอรัสจากดิน อันเป็นการพัฒนาของพืชเพื่อความอยู่รอด การใส่เชื้อราไมคอร์ไรซาทำให้รากพืชใช้ประโยชน์จากปุ๋ยโมโนแคลเซียมฟอสเฟต หินฟอสเฟตและเหล็กฟอสเฟตได้มากขึ้น ทั้งนี้ไม่ใช่เพราะรากมีความสามารถในการใช้ฟอสเฟตรู้ที่ไม่เป็นประโยชน์โดยตรง แต่เนื่องจากสารละลายดินโดยทั่วไปมีฟอสเฟตไอออนในความเข้มข้นต่ำและอยู่ในภาวะสมดุลกับส่วนที่เป็นของแข็งและยังไม่ละลาย หากความเข้มข้นของฟอสเฟตไอออนในสารละลายดินลดลง เนื่องจากพืชดูดไปใช้หรือถูกชะล้าง ก็จะมีสารละลายจากส่วนที่ยังเป็นของแข็งออกมาเพื่อรักษาสมดุลไว้อย่างช้าๆ เนื่องจากการแพร่ของฟอสฟอรัสในดินเกิดขึ้นช้ามาก เมื่อรากดูดฟอสเฟตไอออนได้รวดเร็วจึงทำให้บริเวณรอบรากขาดฟอสฟอรัสที่เป็นประโยชน์ (depletion zone) ในบางขณะ แต่การที่รากมีกลุ่มใยรา (mycelium) โดยรอบ จึงมีพื้นผิวเพื่อการดุดน้ำและแร่ธาตุอาหารมากกว่าเดิม ประกอบกับใยรามีประสิทธิภาพสูงมากในการดูดฟอสเฟตไอออนจากสารละลายดินซึ่งมีความเข้มข้นต่ำ ดินย่อมปลดปล่อยฟอสเฟตออกมาเพื่อรักษาสมดุลอย่างช้าๆ อีกส่วนหนึ่งด้วย รากที่มีราจึงดูดฟอสเฟตจากดินได้มาก อย่างไรก็ตามเมื่อมีการตรวจสอบอย่างละเอียดในส่วนของใยรา จะพบว่าของเหลวขับจากใยรา Gigaspora margarita หรือ Glomus etunicatum ที่อยู่กับรากหอมช่วยละลายเฟอริกฟอสเฟต รากหอมจึงดูดฟอสเฟตได้มากกว่ารากที่ไม่ใส่เชื้อรา

พืชแต่ละชนิดจะตอบสนองต่อการใส่เชื้อราไมคอร์ไรซาแตกต่างกัน เช่น ข้าวสาลีดูดฟอสฟอรัสเพิ่มขึ้นเพียง 10% ในขณะที่ข้าวไรย์ดูดได้มากกว่าต้นที่ไม่ใส่เชื้อราถึง 64% นอกจากนี้พืชจะตอบสนองชัดเจนเมื่อใช้เชื้อราไมคอร์ไรซาในดินซึ่งมีฟอสฟอรัสที่เป็นประโยชน์ต่ำ นอกจากฟอสฟอรัสแล้ว ใยรายังมีประสิทธิภาพสูงในการดูดไอออนอื่นๆด้วย เช่น แอมโมเนียม ไนเทรต โพแทสเซียมแคลเซียม ซัลเฟต ทองแดง สังกะสีและเหล็ก ในบรรดาธาตุต่างๆที่พืชได้รับทั้งหมดและสะสมในพืชนั้น เฉพาะส่วนที่มาจากการดูดโดยใยราและส่งผ่านให้พืชมีดังนี้ ฟอสฟอรัส 80% ไนโตรเจน 25% โพแทสเซียม 10% สังกะสี 25% และทองแดง 60% สำหรับกลไกการดูดซึมและเคลื่อนย้ายไอออนของใยรามีความจำเพาะเจาะจงต่อไอออนแต่ละชนิด เมื่อใส่ปุ๋ยที่มีธาตุเหล่านี้ที่เป็นไอโซโทปกัมมันตรังสีลงไปในดินปริมาณเท่ากัน ปรากฏว่าโมลเรโชของธาตุทั้งสามที่ใยราดูดซึมได้และเคลื่อนย้ายไปยังพืชคือ P:S:Zn เท่ากับ 35:5:1 นอกจากนี้มีประสิทธิภาพการดูดฟอสฟอรัสของใยราสูงกว่าการดุดแคลเซียมอีกด้วย ในเมื่อฟอสฟอรัสเป็นธาตุที่มีปัญหามากดังที่ได้กล่าวข้างต้น ดังนั้นเป้าหมายในการคัดเลือกราไมคอร์ไรซาคือ ให้ได้ราที่มีประสิทธิภาพในการดูดฟอสฟอรัสสูงและสามารถแข่งขันกับจุลินทรีย์ชนิดอื่นได้ดี

 

กิจกรรมของเอนไซม์

พืชหลายชนิดมีเอนไซม์ย่อยสารประกอบฟอสเฟตเพิ่มขึ้นในรากที่ราไมคอร์ไรซาเข้าอาศัย เช่น รากหอมที่มีรา Glomus mosseae อยู่ด้วย มีเอนไซม์ที่ย่อยสลายสารประกอบฟอสเฟตชื่อแอลคาไลน์ฟอสฟาเทส (alkaline phosphatase) ซึ่งไม่มีในรากของต้นหอมทั่วไปและกิจกรรมของเอนไซม์นี้สูงสุดในช่วงที่รากหอมไมคอร์ไรซาเต็มรูปแบบ และกิจกรรมของเอนไซม์แอลคาไลน์ฟอสฟาเทส มีมากถึง 32% ของกิจกรรมเอนไซม์ฟอสฟาเทสที่มีทั้งหมด สำหรับ Pinus radiates ที่มีเอ็กโตไมคอร์ไรซานั้น เมื่อความยาวหนาแน่นของใยรา (hyphal length density, เมตร/ดิน 1 กรัม) สูงขึ้น จะมีการเปลี่ยนแปลงในดินรอบผิวราก (rhizosphere soils) คือ pH ลดลง มีเอนไซม์แอซิดฟอสฟาเทสและแลคาไลน์ฟอสฟาเทสสูงขึ้น ซึ่งช่วยเพิ่มการละลายของหินฟอสเฟตและมินเนอราลไลเซชันของสารอินทรีย์ฟอสเฟตในดิน ราเอ็กโตไมคอร์ไรซาบางชนิดมีเอนไซม์ที่ออกมาย่อยนอกเซลล์ (extra cellular enzymes) ซึ่งย่อยสลายสารประกอบเชิงซ้อนในดินและปลดปล่อยธาตุอาหาร เช่น ไนโตรเจนและฟอสฟอรัสได้ จึงมีบทบาทสำคัญในวัฏจักรธาตุอาหารของระบบนิเวศอย่างมาก ส่วนบทบาทด้านนี้ของรา วี เอ ไมคอร์ไรซายังไม่ชัดเจน

 

การขยายขอบเขตการดุดใช้ฟอสเฟต

เป็นอีกบทบาทหนึ่งของรากพืชที่มีราไมคอร์ไรซา ผลการทดลองใช้ปุ๋ยฟอสเฟตที่มีฟอสฟอรัส 32 วางห่างจากระยะต่างกัน แสดงว่า รากต้นหอมที่มีไมคอร์ไรซาดูดฟอสฟอรัสที่ห่างจากผิวราก 8.0 เซนติเมตร ได้ ส่วนรากที่ไม่มีไมคอร์ไรซาดูดได้เฉพาะที่ห่างจากผิวราก 1.0 เซนติเมตรเท่านั้น สำหรับระยะทางที่ปุ๋ยฟอสเฟตแพร่ได้มีเพียง 0.75 เซนติเมตร แสดงว่ารากต้นหอมที่มีไมคอร์ไรซาสามารถขยายขอบเขตออกไปเพื่อดูดฟอสฟอรัสจากมวลดินที่ห่างจากฟิวรากได้มากกว่าเดิมหลายเท่า จึงเพิ่มโอกาสในการใช้ธาตุนี้จากดินมากขึ้น

 

การดูดฟอสเฟตไอออนของใยราขึ้นอยู่กับปริมาณคาร์โบไฮเดรตที่ได้รับจากรากพืช หากได้รับเพียงอัตราการดูดฟอสเฟตไอออนและการเคลื่อนย้ายฟอสเฟตไอออนที่ดูดได้มายังรากพืชอาศัยอยู่สูงด้วย เมื่อใยราดูดฟอสเฟตไอออนจากสารละลายดินได้แล้ว จะเปลี่ยนให้กลายเป็นสารประกอบพอลิฟอสเฟต แล้วเคลื่อนย้ายไปยังเวสิเคิลหรืออาร์บัสคูล แต่ก่อนจะถ่ายโอนให้รากพืชจะสลายให้เป็นฟอสเฟตไอออนรากพืชจึงได้รับในรูปของฟอสเฟตไอออน

 

บทบาทด้านอื่นๆ

นอกจากบทบาทสำคัญในด้านการดูดธาตุอาหารแล้ว เชื้อราไมคอร์ไรซายังมีบทบาทในด้านอื่นๆด้วย เช่น เมื่อเชื้อราไมคอร์ไรซาเกิดโคโลนีที่รากพืชแล้ว ราจะป้องกันพืชนั้นจากการำลายของเชื้อโรคและช่วยให้พืชทนต่อความเค็มและความแห้งแล้งมากขึ้นด้วย

 

ผลิตภัณฑ์ปุ๋ยชีวภาพไมคอร์ไรซา

กลุ่มงานวิจัยจุลินทรีย์ดิน กรมวิชาการเกษตรได้พัฒนาผลิตภัณฑ์ปุ๋ยชีวภาพไมคอร์ไรซาชนิด วี เอ ไมคอร์ไรซา หรือ เอ เอ็ม ไมคอร์ไรซา สำหรับผลไม้ ได้แก่ มะม่วง ขนุน มะละกอ ทุเรียน มังคุด ลำไย มะขามหวานและยางพารา นอกจากนี้ยังมีชนิดที่ใช้กับหน่อไม้ฝรั่งด้วย สำหรับวิธีใช้ที่ถูกต้องได้ระบุไว้บนฉลากแล้ว

 

 เราได้รู้จักราไมคอร์ไรชากันแล้ว ในบทความต่อไปเราจะมาพูดถึงปุ๋ยชีวภาพกับจุลินทรีย์ละลายสารอนินทรีย์ฟอสเฟตกันค่ะ

 

สาระน่ารู้เรื่องปุ๋ยชีวภาพ