ปุ๋ยชีวภาพ: จุลินทรีย์ละลายสารอนินทรีย์ฟอสเฟต

สาระน่ารู้เรื่องปุ๋ยชีวภาพ

ปุ๋ยชีวภาพกับจุลินทรีย์ละลายสารอนินทรีย์ฟอสเฟต (inorganic – phosphate solubilizing)

ปริมาณการละลายสารอนินทรีย์ฟอสเฟตและอินทรีย์ฟอสเฟตเพื่อปลดปล่อยฟอสฟอรัสออกมาเป็นประโยชน์ต่อพืช สำหรับจุลินทรีย์ที่ละลายสารประกอบอินทรีย์ฟอสเฟต จะใช้เอนไซม์ฟอสฟาเทส (phosphatase) หรือไฟเทส (phytase) ในสารละลายพันธะเอสเทอร์ (ester bonds) เพื่อปลดปล่อยฟอสเฟตไอออนออกไป ไฟเทต (phytate) ซึ่งเป็นสารอินทรีย์ฟอสเฟตในดินที่สำคัญอย่างหนึ่ง จะถูกย่อยโดยจุลินทรีย์บางชนิด เช่น Aspergilus spp. อย่างไรก็ตามเนื่องจากการเร่งการสลายตัวของอินทรียวัตถุในดิน จะมีผลกระทบต่อโครงสร้างดิน จึงควรให้เป็นไปตามธรรมชาติ จุลินทรีย์ละลายฟอตเฟส คือจุลินทรีย์ที่สามารถละลายอนุภาคแคลเซียมฟอสเฟตในอาหารเลี้ยงเชื้อให้บริเวณรอบโคโลนีใส (clear zone) ได้ เนื่องจากจุลินทรีย์เหล่านี้มีอยู่แล้วในดิน ดังนั้นประสิทธิภาพในการละลายสารอนินทรีย์ฟอสเฟต จึงขึ้นอยู่กับปริมาณและกิจกรรมของจุลินทรีย์เหล่านั้น สำหรับจำนวนประชากรของจุลินทรีย์ประเภทนี้จากแหล่งต่างๆ เมื่อเทียบกับจุลินทรีย์ทั้งหมด จุลินทรีย์ละลายสารอนินทรีย์ฟอสเฟตจากดินรอบผิวรากของพืชหลายชนิด เช่น ซับเทอราเนียนโคลเวอร์ หญ้าไรย์และข้าวสาลี มี 26-39 % ของประชากรจุลินทรีย์ทั้งหมด หากจำนวนจุลินทรีย์ทั้งหมดในดินรอบผิวรากพืชเพิ่มขึ้น จำนวนจุลินทรีย์ละลายสารอนินทรีย์ฟอสเฟตมักเพิ่มขึ้นเป็นสัดส่วนด้วย นอกจากนี้พวกที่แยกได้จากดินรอบผิวราก มักจะมีกิจกรรมการละลายสารอนินทรีย์ฟอสเฟตสูงกว่าพวกที่แยกมาจากดินส่วนที่ห่างจากผิวราก

ผลการทดสอบในดิน

จุลินทรีย์ที่ละลายสารอนินทรีย์ฟอสเฟต มีมากในดินรอบผิวราก ขึงมีการทดลองใส่แบคทีเรียหรือราที่ละลายสารอนินทรีย์ฟอสเฟตในดินที่ปลูกพืช ดำเนินการในเรือนปลูกพืชทดลอง ซึ่งส่งผลต่อการเจริญติบโตของพืช สรุปได้ว่ามะเขือเทศไม่ตอบสนองต่อกาสรใส่แบคทีเรียละลายสารอนินทรีย์ฟอสเฟตในดิน ส่วนพืชอื่นมีน้ำหนักต้นและปริมาณฟอสฟอรัสที่ดูดได้มากขึ้น สำหรับการใส่เชื้อราหรือเชื้อราร่วมกับแบคทีเรียในดิน ทำให้ความเป็นประโยชน์ของฟอสฟอรัสในดินสูงขึ้น พืชทดลองมีน้ำหนักต้นและปริมาณฟอสฟอรัสที่ดูดได้มากขึ้น ในกรณีที่ใส่ปุ๋ยหินฟอสเฟตร่วมกับจุลินทรีย์ก็จะทำให้ความเป็นประโยชน์ของฟอสฟอรัสในดินสูงกว่าเดิม สำหรับการทดลองภาคสนามกับบางพืชได้ผลดังนี้ คือ เมื่อใส่แบคทีเรีย Bacillus firmus กับหินฟอสเฟตทำให้น้ำหนักต้นข้าวเพิ่มขึ้น เชื้อรา Penicillium bilagi กับหินฟอสเฟตทำให้น้ำหนักต้นข้าวสาลีเพิ่ม 10-27 % และละสมฟอสฟอรัสในพืชมากขึ้น 15-34 % Pseudomonas striata และ  Aspergillus awamori ช่วยเพิ่มน้ำหนักต้นข้าวสาลี

กลไกการทำงานของจุลินทรีย์

จุลินทรีย์ในกลุ่มนี้ละลายสารอนินทรีย์ฟอสเฟตโดยขับกรดอินทรีย์ออกมาแล้วละลายเกลือฟอสเฟตโดยตรง ขณะเดียวกันก็ทำปฏิกิริยาคีเลชันกับแคตไอออนที่แตกตัวมาด้วย สำหรับกรดอินทรีย์ที่จุลินทรีย์แต่ละชนิดสังเคราะห์และขับออกมาในอาหารเลี้ยงเชื้อ กรดอินทรีย์เหล่านี้มาทำให้ ค่า pH ของอาหารเลี้ยงชื้อลดลง เช่น กรดอินทรีย์ซึ่ง Aspergillus awamori  ขับออกมาลด pH ของอาการเลี้ยงเชื้อ เป็น 3.8 และมาจาก Aspergillus ชนิดอื่นเป็น 2.7 อย่างไรก็ตาม บทบาทของกรดอินทรีย์ในการละลายสารอนินทรีย์ฟอสเฟต ไม่ใช่แค่เพียงทำให้ค่า pH ของอาหารเลี้ยงเชื้อลดลงเท่านั้น แต่ยังมีกลไกอย่างอื่นร่วมด้วย เนื่องจาก Penicillium bilagi ละลายหินฟอสเฟตและปลดปล่อยฟอสเฟตไอออนได้มากกว่าการใช้ 0.1 N HCI ในปริมาณที่ลด pH ได้เท่ากัน ผลการทดลองการใส่แบคทีเรีย รา หรือเชื้อรวมที่ละลายสารอนินทรีย์ฟอสเฟตในดินและปลูกพืชในเรือนปลูกทดลอง ได้ผลการทดลอง ดังนี้

– มะเขือเทศ ใส่จุลินทรีย์และแบคทีเรีย Bacillus circulans ผลการทดลองคือ ไม่มีการตอบสนองใดๆ

– มิลเล็ต ใส่จุลินทรีย์และแบคทีเรีย Bacillus circulans  ผลการทดลองคือน้ำหนักต้นและปริมาณฟอสฟอรัสที่ดูดได้มีมากขึ้น ความเป็นประโยชน์ของฟอสฟอรัสในดินสูงขึ้น

– ข้าว ใส่จุลินทรีย์และแบคทีเรีย Bacillus spp. ผลการทดลองคือความเป็นประโยชน์ของฟอสฟอรัสในดินสูงขึ้นและความเป็นประโยชน์ที่ข้าวดูดได้มีมากขึ้น

– ถั่วพี ใส่จุลินทรีย์และแบคทีเรีย Bacillus megaterium var. phosphaticum  ผลการทดลองคือน้ำหนักต้นและปริมาณฟอสฟอรัสที่ดูดได้มีมากขึ้น

– ข้าวบาร์เลย์ ใส่จุลินทรีย์และแบคทีเรีย Bacillus megaterium var. phosphaticum  ผลการทดลองคือน้ำหนักต้นและปริมาณฟอสฟอรัสที่ดูดได้มีมากขึ้น

– ข้าวสาลี+ถั่ว ใส่รา Penicillium bilagi ผลการทดลองคือน้ำหนักต้นและปริมาณฟอสฟอรัสที่ดูดได้มีมากขึ้น

– ข้าวสาลี ใส่รา Penicillium bilagi ผลการทดลองคือน้ำหนักต้นและปริมาณฟอสฟอรัสที่ดูดได้มีมากขึ้น เมื่อใส่หินฟอสเฟตในดิน

– ข้าว ใส่แบคทีเรียและรา Aspergillus spp.+Penicillium spp. ผลการทดลองคือน้ำหนักต้นและปริมาณฟอสฟอรัสที่ดูดได้มีมากขึ้น

เมื่อประมวลผลหลายด้านเข้าด้วยกัน จะสรุปกลไกสำคัญของจุลินทรีย์ละลายสารประกอบอนินทรีย์ฟอสเฟต ดังนี้

– ขับกรดอินทรีย์ออกมาละลายสารประกอบฟอสเฟต จึงเพิ่มฟอสฟอรัสที่เป็นประโยชน์ในสารละลายดิน

– กรดอินทรีย์เหล่านั้นเป็นสารคีเลต ซึ่งทำปฏิกิริยาคีเลชันกับแคตไอออนต่างๆที่ละลายออกมราจากสารประกอบฟอสเฟต เช่น แคลเซียม เหล็ก อะลูมิเนียม แมงกานีสและสังกะสีไอออน กลายเป็นคีเลตที่ละลายน้ำแต่ไม่กลับไปทำปฏิกิริยากับฟอสเฟตไอออนอีก สารละลายดินจึงมีจุลธาตุที่เป็นรูปที่เป็นประโยชน์ คือ คีเลตของเหล้ก แมงกานีสและสังกะสีมากกว่าเดิม

– จุลินทรีย์สังเคราะห์สารควบคุมการเจริญเติบโตของพืช เช่น ออกซิน จิบเบอเรลลินและไซโตไคนิน ออกมาเร่งการเจริยเติบโตของรากและส่วนเหนือดิน ซึ่งส่งผลต่อเนื่องทั้ง 2 ด้าน คือ เพิ่มพื้นที่ผิวของการดูดธาตุอาหาร ขณะเดียวกันก็ช่วยผลักดันให้ความต้องการของธาตุอาหารของพืชเพิ่มขึ้น จึงดูดใช้ฟอสฟอรัสและธาตุอื่นๆได้อย่างเต็มที่

ผลิตภัณฑ์ปุ๋ยชีวภาพจุลินทรีย์ละลายฟอสเฟต

กลุ่มงานวิจัยจุลินทรีย์ดิน กรมวิชาการเกษตรได้พัฒนาผลิตภัณฑ์ปุ๋ยชีวภาพจุลินทรีย์ละลายฟอสเฟต ในรูปแบบของหัวเชื้อจุลินทรีย์ ซึ่งประกอบไปด้วยเชื้อราสกุล Penicillium spp. จำนวน 3 สายพันธุ์ ผลการทดสอบแสดงว่าสามารถมีชีวิตอยู่รอดและเพิ่มจำนวนได้ในชุดดินต่างๆและช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้หินฟอสเฟตในพืชไร่

ปุ๋ยชีวภาพที่ใช้ได้ผลดีนั้นมีการส่งเสริมให้เกษตรกรใช้กันอย่างกว้างขวางในประเทศไทยและประเทศต่างๆคือ ปุ๋ยชีวภาพไรโซเบียม ข้อมูลเกี่ยวกับปุ๋ยชีวภาพนั้นส่วนใหญ่จะเป็นการทดลองและผลจากห้องปฏิบัติการและการทดลองในเรือนปลูก ซึ่งเป็นสภาพที่มีการควบคุม การตัดสินใจใช้ปุ๋ยชีวภาพชนิดอื่นๆนอกจากไรโซเบียม ต้องพิจารณาจากผลการสาธิตในภาคสนามโดยเฉพาะอย่างยิ่งในภูมิภาคนั้น เพื่อยืนยันความคุ้มค่าในการใช้งาน

สาระน่ารู้เรื่องปุ๋ยชีวภาพ

ปุ๋ยชีวภาพ: จุลินทรีย์ละลายสารอนินทรีย์ฟอสเฟต