La ภัยแล้งและความร้อนจัด พวกมันได้กลายเป็นอาหารหลักในชีวิตประจำวันในพื้นที่เกษตรกรรมหลายแห่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน ภูมิอากาศแบบเมดิเตอร์เรเนียนและภูมิภาคอบอุ่น ในพื้นที่ที่มีน้ำเพื่อการชลประทานจำกัด หรือในบางกรณีไม่มีน้ำเลย ในบริบทนี้ สารกระตุ้นการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ได้เปลี่ยนจากสิ่งแปลกใหม่ในห้องปฏิบัติการมาสู่การใช้งานจริง เครื่องมือสำคัญสำหรับพืชผลในการทนต่อภาวะขาดแคลนน้ำได้ดียิ่งขึ้นรักษาประสิทธิภาพและลดการพึ่งพาสารเคมี
นอกเหนือจากการตลาดแล้ว เบื้องหลังผลิตภัณฑ์เหล่านี้ยังมีอะไรมากกว่านั้น การศึกษาทางวิทยาศาสตร์อย่างจริงจัง โครงการวิจัยและพัฒนา และการทดลองภาคสนาม การศึกษาเหล่านี้แสดงให้เห็นว่ากลุ่มจุลินทรีย์ สารสกัดจากสาหร่ายทะเล สารฮิวมิก และแบคทีเรียที่มีประโยชน์ชนิดใหม่ ช่วยให้พืชจัดการน้ำ ใช้สารอาหาร และกระตุ้นกลไกการป้องกันภายในได้ดีขึ้น เรามาพิจารณาอย่างใจเย็นแต่ตรงไปตรงมาว่าวิทยาศาสตร์กล่าวอย่างไร และมีการดำเนินการอย่างไรในทางปฏิบัติเพื่อช่วยให้พืชผลได้รับผลกระทบจากภัยแล้งน้อยลง
สารกระตุ้นทางชีวภาพคืออะไร และเหตุใดจึงมีความสำคัญมากในปัจจุบัน?
เมื่อเราพูดถึงสารกระตุ้นทางชีวภาพ เราหมายถึง... ผลิตภัณฑ์ที่ออกแบบมาเพื่อปรับปรุงสรีรวิทยาของพืชและกิจกรรมในบริเวณรากพืชไม่ใช่เพื่อ "เลี้ยง" พืชในรูปของสารอาหารโดยตรง แต่เพื่อกระตุ้นกระบวนการภายในที่ทำให้พืชเจริญเติบโตได้ดีขึ้นและทนต่อสภาวะเครียดจากสิ่งแวดล้อมได้ดีขึ้น โดยเฉพาะภัยแล้งและอุณหภูมิสูง
ตามระเบียบ (EU) 2019/1009 สารกระตุ้นการเจริญเติบโตทางชีวภาพคือผลิตภัณฑ์ที่ มันช่วยกระตุ้นกระบวนการดูดซึมสารอาหารของพืชโดยไม่คำนึงถึงปริมาณสารอาหารในพืชโดยมีเป้าหมายเพื่อปรับปรุงคุณลักษณะอย่างน้อยหนึ่งอย่าง ได้แก่ ประสิทธิภาพการใช้สารอาหาร ความทนทานต่อความเครียดจากสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม คุณลักษณะทางการเกษตร (ผลผลิตและคุณภาพ) และความพร้อมใช้งานของสารอาหารที่ถูกตรึงอยู่ในดินและบริเวณรากพืช
ผลิตภัณฑ์เหล่านี้จำนวนมากมาจาก แหล่งกำเนิดทางชีวภาพ: สารสกัดจากสาหร่ายทะเล, ผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมอาหาร, จุลินทรีย์, สารฮิวมิก หรือกรดอะมิโนซึ่งใช้ในปริมาณต่ำ (มักน้อยกว่า 0,5 กก. ต่อเฮกตาร์)-1ความสนใจของพวกเขาพุ่งสูงขึ้นอย่างมาก เพราะพวกเขามีคุณสมบัติเหมาะสมอย่างยิ่งกับ... การเปลี่ยนผ่านสู่เกษตรกรรมสีเขียวของยุโรปลดความจำเป็นในการใช้ปุ๋ยเคมีและยาฆ่าแมลง และช่วยรักษาผลผลิตในสภาพอากาศที่รุนแรงขึ้นเรื่อยๆ
ในขณะเดียวกัน สารควบคุมทางชีวภาพหรือสารกำจัดศัตรูพืชชีวภาพ นอกจากนี้ ผลิตภัณฑ์ป้องกันพืชเหล่านี้ยังมีบทบาทเสริมอีกอย่างหนึ่ง คือ เป็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้จุลินทรีย์ (แบคทีเรีย เชื้อรา ไวรัส โปรโตzoa ไส้เดือนฝอย) สารจากธรรมชาติ (สารสกัดจากพืช ฟีโรโมน น้ำมัน) หรือแม้แต่สิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่ (แมลงและไรศัตรูพืช ตัวต่อปรสิต ไส้เดือนฝอยที่ก่อโรคในแมลง) เป็นส่วนประกอบหลัก ซึ่งมีหน้าที่ในการ... ควบคุมศัตรูพืชและโรคในขณะที่สารกระตุ้นการเจริญเติบโตทางชีวภาพมุ่งเน้นไปที่ความเครียดจากปัจจัยทางกายภาพ สารควบคุมทางชีวภาพเหล่านี้จะมุ่งเน้นไปที่ความเครียดจากปัจจัยทางชีวภาพ
ความแตกต่างที่สำคัญสามารถสรุปได้ดังนี้: สารกระตุ้นทางชีวภาพมุ่งเน้นไปที่... เพิ่มความทนทานต่อภัยแล้ง ความเค็ม หรืออุณหภูมิที่สูงจัด และเพิ่มประสิทธิภาพด้านโภชนาการโดยการกระตุ้นกระบวนการเผาผลาญ สัญญาณฮอร์โมน และปรับปรุงการเจริญเติบโตของราก ในขณะที่สารชีวภาพกำจัดศัตรูพืชทำงานโดย การต่อต้านโดยตรง การเป็นปรสิต หรือการกระตุ้นกลไกป้องกัน เพื่อป้องกันโรคและแมลงศัตรูพืช
ในสหภาพยุโรป การแบ่งแยกเชิงแนวคิดนี้แปลไปเป็นดังนี้ เส้นทางการกำกับดูแลแบบคู่ขนานสารกระตุ้นการเจริญเติบโตทางชีวภาพถูกควบคุมในฐานะปุ๋ยภายใต้ระเบียบ (EU) 2019/1009 (ประเภทการใช้งาน CFP 6: สารกระตุ้นการเจริญเติบโตทางชีวภาพของพืช) ในขณะที่สารควบคุมทางชีวภาพอยู่ภายใต้ระเบียบ (EC) 1107/2009 ว่าด้วยผลิตภัณฑ์ป้องกันพืช
สารกระตุ้นการเจริญเติบโตจากจุลินทรีย์และภาวะแห้งแล้ง: ผลการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในข้าวโพดและมะเขือเทศ
หนึ่งในงานวิจัยที่น่าสนใจที่สุดที่ตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้วิเคราะห์ผลกระทบของ กลุ่มจุลินทรีย์ที่ผลิตโดยใช้ FPB (เทคโนโลยีชีวภาพแบบหลายขั้นตอนด้วยการหมัก) ของ TRICHODEX ในต้นกล้าของ ข้าวโพดและมะเขือเทศทั้งในสภาวะการชลประทานปกติและต่ำ ภาวะขาดน้ำระดับปานกลางและรุนแรงงานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารระดับนานาชาติ Resources (MDPI) ซึ่งได้รับการจัดอันดับ Q1 และมุ่งเน้นไปที่ความยั่งยืน การใช้ทรัพยากรอย่างมีประสิทธิภาพ และการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงระดับความเข้มงวดของงานวิจัยได้เป็นอย่างดี
จุดมุ่งหมายของงานวิจัยนี้ไม่ได้จำกัดอยู่เพียงแค่การตรวจสอบว่าพืช "เจริญเติบโตมากขึ้น" หรือไม่ แต่เป็นการทำความเข้าใจให้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น การตอบสนองทางสรีรวิทยาของพวกมันเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อเผชิญกับภัยแล้ง และจุลินทรีย์สามารถช่วยปรับปรุงการปรับตัวของพืชต่อสภาวะที่มีน้ำน้อยตั้งแต่ช่วงเริ่มต้นของการเจริญเติบโตได้หรือไม่
ผลการวิจัยสรุปได้อย่างชัดเจน: ต้นกล้าที่ได้รับการบำบัดด้วยสารกระตุ้นการเจริญเติบโตจากจุลินทรีย์แสดงให้เห็นถึง... อัตราการเติบโตที่สูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัดและการจัดการน้ำที่ดีขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุม แม้ว่าจะมีน้ำให้ใช้น้อยมากก็ตาม ในข้าวโพด การเจริญเติบโตเพิ่มขึ้นประมาณหนึ่งเท่า สูงขึ้น 50% ภายใต้สภาวะแห้งแล้งในขณะที่มะเขือเทศ การเจริญเติบโตเพิ่มขึ้นได้ถึง... 35% ภายใต้ระบบชลประทานปกติ.
นอกเหนือจากการเติบโตแล้ว ยังมี... เห็นได้ชัดว่าประสิทธิภาพการใช้น้ำดีขึ้นพืชที่ได้รับการบำบัดสามารถคงกิจกรรมทางสรีรวิทยาได้นานขึ้นเมื่อปริมาณน้ำลดลง ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการเอาชนะช่วงเวลาวิกฤตของความเครียด พฤติกรรมนี้เกี่ยวข้องกับโครงสร้างรากที่ดีขึ้นและความสามารถของพืชในการรักษาสภาพเต่งและสังเคราะห์แสงได้ดีขึ้น
ในระดับโภชนาการ กลุ่มจุลินทรีย์ พวกมันช่วยเพิ่มการดูดซึมฟอสฟอรัส เหล็ก แคลเซียม และแมกนีเซียมสารอาหารเหล่านี้มีความจำเป็นอย่างยิ่งต่อทั้งการเจริญเติบโตของพืชและการต้านทานต่อสภาวะเครียด ผลกระทบนี้อธิบายได้จากการทำงานของจุลินทรีย์ที่สามารถละลายฟอสฟอรัส จับกับธาตุอาหารรอง หรือผลิตสารที่ช่วยให้รากดูดซึมธาตุอาหารเหล่านั้นได้ง่ายขึ้น
ผลการศึกษายังแสดงให้เห็นว่าต้นกล้าที่ได้รับการบำบัดสามารถดูดซึมสารอาหารได้เองอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น กลไกการป้องกันตามธรรมชาติเพื่อต่อต้านความเครียดโดยมีการเพิ่มขึ้นของกิจกรรมของเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระ เช่น แอสคอร์เบตเปอร์ออกซิเดส (APX) และคาตาเลส (CAT) ร้อยละ 20-40 การเพิ่มขึ้นของความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระนี้บ่งชี้ว่า การลดความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่น ตั้งแต่ระยะเริ่มต้นของการพัฒนา ซึ่งหมายความว่าเซลล์จะได้รับความเสียหายลดลงเมื่อขาดน้ำ
การวิเคราะห์แบบหลายตัวแปรบ่งชี้ว่านี่ไม่ใช่การตอบสนองที่เกิดขึ้นเพียงครั้งเดียว แต่เป็นการตอบสนองแบบผสมผสาน การตอบสนองแบบบูรณาการในโรงงาน ซึ่งเป็นการผสมผสานการเจริญเติบโต โภชนาการ และสรีรวิทยาเข้าด้วยกันเป็น "แพ็กเกจ" ที่ประสานงานกันเพื่อประสิทธิภาพที่ดีตั้งแต่เนิ่นๆ ตามคำกล่าวของ Khalid Akhdi ซีอีโอของ TRICHODEX เทคโนโลยีชีวภาพจุลินทรีย์สามารถสร้างความแตกต่างได้แตกต่างอย่างเห็นได้ชัดจากขั้นตอนการเพาะปลูกในระยะแรกเริ่ม"ช่วยให้พืชปรับตัวเข้ากับภาวะขาดแคลนน้ำได้ดียิ่งขึ้น"
โดยสรุปแล้ว ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นว่าสารกระตุ้นการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์นั้นเหมาะสมที่จะนำมาใช้ เครื่องมือที่ใช้งานได้จริงเพื่อลดผลกระทบจากภัยแล้งเพื่อใช้ประโยชน์จากทรัพยากรดินให้ดียิ่งขึ้น ลดการพึ่งพาสารเคมี และสร้างเสถียรภาพในผลผลิตในบริบทของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
บริบทด้านกฎระเบียบและตลาดสำหรับสารกระตุ้นการเจริญเติบโตทางชีวภาพในสหภาพยุโรป
การเติบโตของผลิตภัณฑ์เหล่านี้ไม่ได้เกิดขึ้นโดยบังเอิญ: อุตสาหกรรมสารกระตุ้นการเจริญเติบโตทางชีวภาพของยุโรปได้กลายเป็น... ผู้นำระดับโลก ด้วยส่วนแบ่งการตลาดมากกว่า 50%สเปนเป็นหนึ่งในประเทศชั้นนำ โดยในปี 2021 มูลค่าตลาดอยู่ที่ประมาณ 3.300 พันล้านยูโร และคาดการณ์อัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีที่ 12-14% จนถึงปี 2027
การเติบโตนี้ได้รับแรงผลักดันอย่างมากจาก ยุทธศาสตร์ของยุโรป ได้แก่ ข้อตกลงสีเขียว (Green Deal), แนวคิดจากฟาร์มสู่โต๊ะอาหาร (Farm to Fork) และนโยบายเกษตรกรรมร่วมฉบับใหม่ (CAP)ซึ่งเรียกร้องให้ลดการใช้สารที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและความหลากหลายทางชีวภาพ และเปลี่ยนไปใช้รูปแบบการผลิตที่ยั่งยืนมากขึ้น สารกระตุ้นการเจริญเติบโตทางชีวภาพจึงเหมาะสมอย่างยิ่งที่จะเป็นทางออกดังกล่าว ช่วยเพิ่มความทนทานของพืชผล และสุขภาพของดิน ซึ่งช่วยให้สามารถรักษาหรือแม้แต่ปรับปรุงประสิทธิภาพและคุณภาพของดินได้
อย่างไรก็ตาม การพัฒนาของภาคส่วนนี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ กรอบกฎหมายที่ซับซ้อนในกรณีเฉพาะของสารกระตุ้นการเจริญเติบโตทางชีวภาพ ระเบียบ (EU) 2019/1009 กำหนดว่าผลิตภัณฑ์เหล่านี้ ภายใต้ CFP 6 ต้องเป็นไปตามข้อกำหนด ข้อกำหนดด้านคุณภาพที่เข้มงวด ขีดจำกัดของสารปนเปื้อน มาตรฐานการติดฉลาก และค่าความคลาดเคลื่อนนอกจากนี้ วัตถุดิบของพวกเขาจะต้องอยู่ในกลุ่มวัสดุส่วนประกอบที่ได้รับอนุญาต (CMC) อย่างใดอย่างหนึ่ง และผ่านการประเมินความสอดคล้องจึงจะสามารถวางจำหน่ายเป็นปุ๋ยในสหภาพยุโรปได้
ในประเทศสเปน สารกระตุ้นการเจริญเติบโตของพืชจะสามารถวางจำหน่ายในตลาดได้ก็ต่อเมื่อผ่านกระบวนการอย่างใดอย่างหนึ่งต่อไปนี้: ปฏิบัติตามระเบียบ (EU) 2019/1009ปฏิบัติตามกฎระเบียบของประเทศ (พระราชกฤษฎีกา 506/2013) หรือเข้าทาง การยอมรับซึ่งกันและกัน ตามระเบียบ (EU) 2019/515 หากได้รับอนุญาตแล้วในรัฐสมาชิกอื่น
กระบวนการอนุมัตินั้นไม่ใช่กระบวนการระยะสั้น: คาดว่าจะใช้เวลาประมาณ 3 ถึง 5 ปี ตั้งแต่การพัฒนาผลิตภัณฑ์ไปจนถึงการวางจำหน่ายเชิงพาณิชย์อย่างเต็มรูปแบบ เพื่อให้กระบวนการนี้มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น คณะกรรมการมาตรฐานแห่งยุโรป (CEN) ได้พัฒนาชุดมาตรฐานต่างๆ ขึ้นมา มาตรฐานที่สอดคล้องกัน 33 ข้อ (ชุดมาตรฐาน CEN 455) ซึ่งกำหนดการทดลองเพื่อแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพทางการเกษตรตามที่กำหนดไว้ในระเบียบ 2019/1009
ถึงกระนั้น ก็ยังคงมีความท้าทายสำคัญหลายประการ ได้แก่ การขยายรายชื่อของ จุลินทรีย์ที่ได้รับอนุญาตใน CMC 7 (ปัจจุบันจำกัดเฉพาะ Azotobacter spp., Rhizobium spp., เชื้อราไมคอร์ไรซา และ Azospirillum spp.) รวมผลิตภัณฑ์พลอยได้บางชนิดจากสัตว์ ปรับข้อกำหนดของ REACH ให้เข้ากับความเป็นจริงของภาคส่วน และ เพิ่มจำนวนหน่วยงานประเมินความสอดคล้อง เพื่อหลีกเลี่ยงการคอขวด
การกระตุ้นทางชีวภาพในไร่องุ่น: โครงการ SEAWINES, Living Soils, Living Vines และ NOVATERRA
การปลูกองุ่นเป็นภาคส่วนที่มีความเสี่ยงเป็นพิเศษต่อเรื่องนี้ อุณหภูมิสูงขึ้นและปริมาณน้ำฝนไม่สม่ำเสมอและด้วยเหตุนี้จึงกลายเป็นพื้นที่ทดสอบที่เหมาะสมสำหรับสารกระตุ้นทางชีวภาพ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การวิจัยในด้านนี้ได้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว โดย INIA ได้รายงานว่า โครงการที่เกี่ยวข้องกับสารกระตุ้นการเจริญเติบโตทางชีวภาพเพิ่มขึ้นเกือบ 40% ในช่วงห้าปีที่ผ่านมา
หนึ่งในตัวอย่างที่โดดเด่นที่สุดคือโครงการนี้ ซีไวน์ (PID2020‑112644RR‑C21, C22)นำโดย IFAPA และ UPV/EHU ซึ่งได้ประเมินศักยภาพในการกระตุ้นการเจริญเติบโตของสารสกัดจากสาหร่าย Ulva spp. (สาหร่ายสีเขียว หรือที่รู้จักกันในชื่อ "ผักกาดทะเล") และ Rugulopteryx okamurae (สาหร่ายสีน้ำตาลรุกราน) ในองุ่น Ulva spp. มีลักษณะเฉพาะคือ... การเติบโตอย่างรวดเร็วและศักยภาพในการดักจับ CO2 สูง2 และสารอาหารนี่จึงเป็นชีวมวลทางทะเลที่น่าสนใจมากสำหรับการนำไปใช้เป็นปุ๋ยชีวภาพหรือปุ๋ยหมักในเกษตรอินทรีย์
หนึ่งในสารประกอบที่สำคัญที่สุดในสาหร่าย Ulva คือ โพลีแซ็กคาไรด์ที่มีซัลเฟต อุลวานซึ่งแสดงให้เห็นว่ามีคุณสมบัติต้านโรคราในพืชหลายชนิด (องุ่น แตงกวา ถั่ว) ในการทดลองในเรือนกระจก ในขณะเดียวกัน Rugulopteryx okamurae ซึ่งขึ้นทะเบียนเป็นชนิดพันธุ์ต่างถิ่นรุกรานในช่องแคบยิบรอลตาร์ มีผลกระทบอย่างมากต่อระบบนิเวศและภูมิทัศน์ แต่ส่วนประกอบทางเคมีของมันทำให้ดูมีศักยภาพ: มีปริมาณโพแทสเซียม แคลเซียม เหล็ก และแมงกานีสสูงรวมถึงพอลิแซ็กคาไรด์ เช่น ฟูคอยแดนและลามินาริน และไกลโคลิปิดที่มีศักยภาพในการเป็นสารควบคุมทางชีวภาพ
หลังจากทำงานมาสี่ปี SEAWINES ได้พิสูจน์แล้วว่าสารสกัดจากสาหร่ายทะเลเหล่านี้สามารถ เพื่อส่งเสริมการจัดการไร่องุ่นอย่างยั่งยืนยิ่งขึ้นในพื้นที่ที่มีอากาศอบอุ่น สารสกัดจากสาหร่าย Ulva spp. ช่วยปรับปรุงสรีรวิทยาและการผลิตขององุ่นได้อย่างมีนัยสำคัญ ในขณะที่สาหร่าย Rugulopteryx okamurae กำลังเป็นทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับการควบคุมโรคราน้ำค้างในสภาพเรือนกระจก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ร่วมกับการรักษาอื่นๆ
ผลการทดลองภาคสนามในการเก็บเกี่ยวปี 2024 ในพันธุ์องุ่นเทมปรานิลโลและซีราห์ แสดงให้เห็นว่า การปรับปรุงพารามิเตอร์การผลิตและองค์ประกอบของสารโพลีฟีนอลในองุ่น (โดยเฉพาะแอนโทไซยานิน) และในโปรไฟล์ของสารประกอบระเหย (เทอร์พีน) ในน้ำองุ่น เป็นปัจจัยสำคัญต่อคุณภาพของไวน์ ดังนั้นจึงเสนอให้ใช้ Ulva และ Rugulopteryx เป็นปัจจัยดังกล่าว แนวทางแก้ปัญหาแบบคู่ขนาน: การจัดการและการเพิ่มมูลค่าชีวมวลทางทะเลอย่างยั่งยืนยิ่งขึ้นรวมถึงชนิดพันธุ์ต่างถิ่นรุกรานที่เป็นปัญหาด้วย
อีกประเด็นที่น่าสนใจคือเรื่องของ... กลุ่มปฏิบัติการดินที่มีชีวิตและไร่องุ่นที่มีชีวิต (GOPC-CA-20-0001 และ GO2022-01)โครงการ Living Soils มีเป้าหมายเพื่อเร่งการเปลี่ยนผ่านของไร่องุ่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งไร่องุ่นที่มีดินไม่ดี เช่นในกาดิซ ไปสู่ระบบที่ยั่งยืนมากขึ้น โครงการนี้ผสมผสานแนวทางปฏิบัติหลายประการ ได้แก่ การประยุกต์ใช้ สารกระตุ้นการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ที่ได้จากการหมักจุลินทรีย์จากบริเวณรากของเถาองุ่นที่มีเศษกิ่งที่ตัดแต่งการใช้ หลังคาเขียว เพื่อป้องกันการกัดเซาะและกักเก็บน้ำ และการนำแกะมาช่วยควบคุมวัชพืชแทนการไถพรวนหรือการตัดหญ้าด้วยสารเคมี
ในส่วนของโครงการViñas Vivas มุ่งเน้นไปที่ เพื่อปกป้องเถาองุ่นในช่วงระยะเปลี่ยนผ่าน มุ่งสู่การจัดการโดยอาศัยกระบวนการทางธรรมชาติ ในช่วงที่ดินยังอยู่ในช่วงฟื้นตัวและยังไม่มีปริมาณอินทรียวัตถุและความหลากหลายทางชีวภาพของจุลินทรีย์ในระดับที่เหมาะสม เพื่อบรรลุเป้าหมายนี้ จึงได้มีการพัฒนาและทดสอบวิธีการต่างๆ สารกระตุ้นการเจริญเติบโตทางชีวภาพและปุ๋ยทางใบบนพื้นฐานของเศรษฐกิจหมุนเวียนเพื่อลดการสูญเสียผลผลิตและรักษาคุณภาพขององุ่นในระหว่างที่ดินกำลังฟื้นตัว
ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่า การปลูกพืชคลุมดิน ไม่ว่าจะมีการเลี้ยงแกะหรือไม่ก็ตาม พวกมันช่วยเร่งการฟื้นตัวของดิน ทำให้ดินสามารถหมุนเวียนสารอาหารที่จำเป็นได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นนอกจากนี้ ภายใต้เงื่อนไขบางประการ สารกระตุ้นการเจริญเติบโตจากจุลินทรีย์สามารถชดเชยการสูญเสียผลผลิตเริ่มต้นบางส่วนที่เกิดจากการแข่งขันกับพืชคลุมดิน ในขณะเดียวกันก็ช่วยปรับปรุงโภชนาการของพืชได้ด้วย ที่น่าสนใจคือ สารกระตุ้นการเจริญเติบโตเหล่านี้ยังสามารถ... ปรับเปลี่ยนลักษณะทางประสาทสัมผัสของไวน์การลดปริมาณแอลกอฮอล์และเพิ่มความเป็นกรด ซึ่งเป็นสิ่งที่ได้รับการยกย่องอย่างมากในปัจจุบัน นอกเหนือจากการมีอิทธิพลต่อ "จุลินทรีย์ประจำถิ่น" แล้ว
โครงการ NOVATERRA (H2020; ข้อตกลงการให้สิทธิ์ 101000554) นอกจากนี้ยังกล่าวถึงอีกแง่มุมหนึ่งที่เสริมกัน คือ การลดการใช้และผลกระทบของสารป้องกันพืชในไร่องุ่นและสวนมะกอก เพื่อบรรลุเป้าหมายนี้ จึงได้มีการประเมินกลยุทธ์ต่างๆ ดังต่อไปนี้: ผลิตภัณฑ์ควบคุมทางชีวภาพจากจุลินทรีย์ สูตรผสมที่ใช้ทองแดงหรือกำมะถันนาโนอนุภาค และเทคโนโลยีการเกษตรแม่นยำ ด้วยระบบตรวจจับภาพที่สามารถตรวจจับศัตรูพืชและโรคได้ตั้งแต่ระยะแรก
จากการทดลองในไร่องุ่นในสเปน โปรตุเกส ฝรั่งเศส อิตาลี และกรีซ แสดงให้เห็นว่าสามารถทำได้ ลดการใช้สารกำจัดศัตรูพืชแบบดั้งเดิม การผสมผสานกลยุทธ์เหล่านี้ เมื่อความเสี่ยงต่อโรคเชื้อราสูงมาก สารกระตุ้นการต้านทานแบบธรรมดาจะไม่เพียงพอต่อการควบคุมอย่างสมบูรณ์ แต่ต้องบูรณาการเข้ากับกลยุทธ์อื่นๆ ด้วย การจัดการศัตรูพืชแบบผสมผสาน ใช่ สารกระตุ้นการเจริญเติบโตทางชีวภาพสามารถมีบทบาทสำคัญได้ นอกจากนี้ ยังพบว่าประสิทธิภาพของสารกระตุ้นการเจริญเติบโตทางชีวภาพขึ้นอยู่กับพันธุ์พืช ชนิดของดิน และสภาพภูมิอากาศ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยเหล่านี้ด้วย ปรับการใช้งานให้เหมาะสมกับบริบทท้องถิ่นแต่ละแห่ง.
สารกระตุ้นการเจริญเติบโตทางชีวภาพออกฤทธิ์ต่อรากและความทนทานต่อภัยแล้งได้อย่างไร
รากศัพท์นั้นหมายถึง "ศูนย์บัญชาการ" อย่างแท้จริง เมื่อเราพูดถึงเรื่องนี้ ความทนทานต่อภัยแล้งและการใช้น้ำอย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่มี ระบบรากที่แข็งแรงเนื่องจากพืชชนิดนี้มีรากลึกและแตกกิ่งก้านสาขามาก จึงไม่สามารถดูดซับน้ำจากชั้นดินด้านล่างหรือใช้ประโยชน์จากสารอาหารที่ถูกตรึงไว้ได้ และจะล้มลงทันทีที่อุณหภูมิสูงขึ้น
สารกระตุ้นการเจริญเติบโตของราก (ทั้งจุลินทรีย์และไม่ใช่จุลินทรีย์) ทำหน้าที่ดังนี้ “สารเสริม” กระบวนการทางสรีรวิทยาและชีวเคมี พวกมันควบคุมการสร้างราก การยืดตัว การแตกแขนง และการปรากฏของขนราก พวกมันไม่ได้ให้ธาตุอาหาร NPK ในปริมาณมาก แต่ช่วยปรับปรุงวิธีการที่พืชใช้ประโยชน์จากสิ่งที่อยู่ในดินหรือสารละลายธาตุอาหารอยู่แล้ว
กลไกที่เกี่ยวข้องมากที่สุดประการหนึ่งคือผลกระทบของประเภท ฮอร์โมน (คล้ายกับออกซินและไซโตไคนิน)ฮอร์โมนเหล่านี้กระตุ้นเนื้อเยื่อเจริญของราก ส่งเสริมการยืดตัวของรากหลักและการพัฒนาของรากแขนง ในขณะเดียวกันก็ปรับสมดุลของฮอร์โมน ทำให้ส่วนเหนือดินและระบบรากของพืชเจริญเติบโตอย่างสมดุลมากขึ้น
แนวหน้าสำคัญอีกประการหนึ่งคือ การสร้างขนรากโครงสร้างเหล่านี้มีขนาดเล็กมากและมีบทบาทสำคัญในการดูดซึมน้ำและสารอาหาร สารกระตุ้นทางชีวภาพบางชนิดจะกระตุ้นกลไกที่เพิ่มความหนาแน่นและความยาวของขนเหล่านี้ ทำให้พื้นผิวการดูดซึมมีประสิทธิภาพมากขึ้น และส่งผลให้พืชสามารถใช้ฟอสฟอรัส ไนโตรเจน โพแทสเซียม แคลเซียม และธาตุอาหารรองได้ดียิ่งขึ้น
สารกระตุ้นการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกมันช่วยปรับปรุงปฏิสัมพันธ์ในบริเวณรากพืช โดยการส่งเสริมการเจริญเติบโตของแบคทีเรียและเชื้อราที่เป็นประโยชน์ เช่น Bacillus spp., Trichoderma spp., Azospirillum spp., Azotobacter spp. หรือเชื้อราไมคอร์ไรซา จุลินทรีย์เหล่านี้จะเข้าไปอาศัยอยู่บนรากและบริเวณโดยรอบ ปรับปรุงโครงสร้างดิน ละลายสารอาหารที่ขาดแคลน และสร้างสาร (เช่น เอ็กโซโพลีแซ็กคาไรด์) ที่ช่วยเพิ่มการกักเก็บน้ำในดิน
นอกจากนี้ยังมีองค์ประกอบที่ชัดเจนอีกอย่างหนึ่งคือ เพิ่มประสิทธิภาพในการใช้สารอาหารสารกระตุ้นการเจริญเติบโตทางชีวภาพจะกระตุ้นตัวลำเลียงสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์และกระบวนการเมตาบอลิซึม ทำให้พืชสามารถเปลี่ยนสารอาหารที่ดูดซึมเข้าไปเป็นชีวมวลที่มีประโยชน์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ลดการสูญเสีย และลดความจำเป็นในการใช้ปุ๋ยเคมีในปริมาณมาก
สุดท้ายนี้ ผลิตภัณฑ์เหล่านี้จำนวนมากช่วยเสริมสร้าง ความทนทานต่อความเครียดจากปัจจัยทางชีวภาพและความสามารถในการฟื้นตัว หลังจากประสบกับภาวะแห้งแล้ง ความเค็ม ความหนาวเย็น หรือภาวะช็อกจากการย้ายปลูก กระบวนการนี้เกิดขึ้นจากการกระตุ้นระบบต้านอนุมูลอิสระ การสะสมของสารออสโมไลต์ที่เข้ากันได้ และการควบคุมการเปิดของปากใบ ทำให้พืชสูญเสียน้ำน้อยลงและทนต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศได้ดีขึ้น
สารกระตุ้นการเจริญเติบโตทางชีวภาพหลักๆ ที่ช่วยเสริมสร้างรากและรับมือกับภัยแล้ง
ในตลาดเราพบสารกระตุ้นการเจริญเติบโตทางชีวภาพหลายตระกูลที่มีคุณสมบัติเฉพาะ ผลกระทบโดยตรงหรือโดยอ้อมต่อระบบรากแต่ละชนิดทำงานผ่านกลไกที่แตกต่างกัน และอาจเหมาะสมกับพืชบางชนิดหรือบางสถานการณ์มากกว่าชนิดอื่นๆ
ลอส สารสกัดจากสาหร่ายทะเลผลิตภัณฑ์ที่ใช้ในโครงการ SEAWINES อุดมไปด้วยสารประกอบที่มีฤทธิ์คล้ายกับไซโตไคนิน ออกซิน และจิบเบอเรลลิน รวมถึงพอลิแซ็กคาไรด์ที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ วิตามิน และธาตุอาหารรอง ซึ่งหมายความว่า... การเจริญเติบโตของรากในช่วงแรกและที่มากขึ้นแตกกิ่งก้านสาขาได้ดีขึ้น และทนต่อสภาวะเครียดได้ดีกว่า ทั้งจากน้ำและความร้อน
ลอส สารกระตุ้นการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ พวกเขาจัดกลุ่มจุลินทรีย์กระตุ้นการเจริญเติบโตโดยพิจารณาจากแบคทีเรียและเชื้อราที่เป็นประโยชน์ (เช่น Bacillus, Trichoderma, Azospirillum, เชื้อราไมคอร์ไรซา เป็นต้น) จุลินทรีย์เหล่านี้มีความน่าสนใจเป็นพิเศษใน... ดินเสื่อมโทรม ดินที่มีอินทรียวัตถุต่ำ หรือมีกิจกรรมของจุลินทรีย์ต่ำเพราะมันช่วยฟื้นฟูการทำงานทางชีวภาพของดิน ปรับปรุงการดูดซึมฟอสฟอรัสและธาตุอาหารรอง และช่วยให้รากพืชสามารถสำรวจดินได้ในปริมาณที่มากขึ้น
สูตรของ กรดอะมิโนอิสระ สารเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นของฮอร์โมนพืชและเป็นโคแฟคเตอร์สำหรับเอนไซม์จำนวนมาก การใช้สารเหล่านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระยะเริ่มต้นหรือหลังจากที่พืชได้รับความเครียด สามารถช่วยให้พืชได้รับประโยชน์อย่างมีประสิทธิภาพ เร่งกระบวนการเผาผลาญของรากช่วยส่งเสริมการสร้างเนื้อเยื่อใหม่และลดผลกระทบจากโรคลมแดดหรือภัยแล้ง
สุดท้าย สารกระตุ้นทางชีวภาพของเอนไซม์ สารเหล่านี้ช่วยกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์ในบริเวณรากพืช ช่วยปลดปล่อยสารอาหารที่ถูกตรึงไว้ และย่อยสลายของเสียอินทรีย์ให้เป็นรูปแบบที่พืชสามารถดูดซึมได้ง่ายขึ้น การใช้งานของสารเหล่านี้มีความน่าสนใจเป็นพิเศษใน... ดินที่มีกิจกรรมทางชีวภาพต่ำหรือได้รับการจัดการอย่างเข้มข้นมากซึ่งเป็นสิ่งที่ควรทำเพื่อฟื้นฟูจุลินทรีย์ในร่างกาย
กลยุทธ์การประยุกต์ใช้: เมื่อใดและอย่างไรจึงควรใช้สารกระตุ้นการเจริญเติบโตทางชีวภาพเพื่อต้านทานภัยแล้ง
เพื่อให้ได้ประโยชน์สูงสุดจากผลิตภัณฑ์เหล่านี้ การเลือกส่วนผสมออกฤทธิ์ที่เหมาะสมเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ: สิ่งสำคัญคือ... เพื่อให้ได้จังหวะเวลา ปริมาณ และวิธีการใช้ที่ถูกต้องในกรณีที่เกิดภัยแล้ง เป้าหมายคือการทำให้พืชสามารถรับมือกับช่วงเวลาสำคัญๆ ได้ด้วยระบบรากที่แข็งแรงและกระบวนการเผาผลาญที่เตรียมพร้อม
หนึ่งในกลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดคือการใช้สารกระตุ้นการเจริญเติบโตทางชีวภาพจากจุลินทรีย์หรือสารสกัดเฉพาะ การปฏิบัติเช่นนี้ช่วยปรับปรุงการงอก การเจริญเติบโต และการพัฒนาของรากในช่วงแรก ส่งผลให้พืชผล เช่น ธัญพืช พืชตระกูลถั่ว หรือผักที่หว่านโดยตรง เจริญเติบโตได้เร็วและสม่ำเสมอยิ่งขึ้น
ในพืชที่ปลูกย้าย (พืชสวน ต้นผลไม้ไร่องุ่น) มันมีประโยชน์มาก การแช่รากหรือการใช้เฉพาะที่ในหลุมปลูกเพื่อให้มั่นใจว่าสารกระตุ้นการเจริญเติบโตสัมผัสกับบริเวณรากโดยตรงตั้งแต่เริ่มต้น ซึ่งจะช่วยลดอาการช็อกจากการย้ายปลูกและเร่งการเจริญเติบโต ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งเมื่อเวลาจำกัด
La การใช้กับดินในขณะที่หว่านหรือเพาะเมล็ดไม่ว่าจะอยู่ในรูปของเหลวหรือเม็ด สารกระตุ้นการเจริญเติบโตทางชีวภาพจะช่วยให้สารดังกล่าวคงอยู่ในบริเวณรากพืชได้ทันทีที่รากเริ่มสำรวจสภาพแวดล้อม ในระบบที่มีการชลประทานเฉพาะจุด การปฏิสนธิ วิธีนี้สะดวกมากในการกำหนดปริมาณสารอาหารและกระตุ้นการเจริญเติบโตอย่างต่อเนื่องในช่วงระยะการเจริญเติบโตของพืช
ในทางกลับกัน หลังจากเหตุการณ์ต่างๆ ภาวะความเครียดรุนแรง (คลื่นความร้อน ภัยแล้ง น้ำค้างแข็ง ความเค็ม)สามารถตั้งโปรแกรมแอปพลิเคชัน "ฟื้นฟู" เพื่อช่วยสร้างระบบรากใหม่และกระตุ้นกระบวนการเผาผลาญ โดยผสมผสานสารต่างๆ เช่น กรดอะมิโน สารฮิวมิก และจุลินทรีย์ที่เหมาะสม
ตัวอย่างกรณีศึกษาที่เฉพาะเจาะจงคือกรณีของภูมิภาคเฆเรซในฤดูกาล 2022 ซึ่งมีลักษณะดังนี้ สี่คลื่นความร้อนระหว่างช่วงออกดอกและสุกงอมด้วยสภาพอากาศแห้งแล้งอย่างรุนแรง ในพันธุ์ปาโลมิโน ฟิโน พบปัญหาเกี่ยวกับการติดผล การหยุดเจริญเติบโตก่อนกำหนด การเติมเนื้อในผลไม่สมบูรณ์ และการแห้งของช่อองุ่นที่ยังไม่สุก เพื่อป้องกันสถานการณ์นี้ โบเดกัส บาร์บาดิลโลจึงเลือกใช้ ใช้สารละลายที่มีกรดออร์โธซิลิซิกเข้มข้นตลอดทั้งวงจร.
สารประกอบนี้ควบคุมการดูดซึมและการลำเลียงสารอาหาร เช่น แคลเซียม ฟอสฟอรัส โพแทสเซียม และแมกนีเซียม และส่งเสริมการสะสมของซิลิคอนในผนังเซลล์ ทำให้เพิ่มขึ้น ความแข็งและความต้านทานของเนื้อเยื่อต่อความเครียดจากสภาพภูมิอากาศผลที่ได้คือการสูญเสียน้ำจากการระเหยและการคายน้ำลดลง และสมดุลน้ำดีขึ้น แม้ในสภาวะที่มีการคายน้ำสูง ข้อมูลภาคสนามแสดงให้เห็นถึงการตอบสนองทางการเกษตรที่ดี การพัฒนาพันธุ์องุ่นให้ดียิ่งขึ้นและการเพิ่มผลผลิต เมื่อเทียบกับแปลงที่ไม่ได้รับการรักษา
นอกเหนือจากผลิตภัณฑ์เฉพาะแล้ว สาระสำคัญคือ ในภูมิภาคที่อบอุ่นซึ่งมีการชลประทานจำกัดหรือไม่มีเลย การใช้สารกระตุ้นการเจริญเติบโตทางชีวภาพควรมีเป้าหมายไม่เพียงแค่ "เพื่อเพิ่มผลผลิต" เท่านั้น แต่ยังรวมถึง... ปรับปรุงคุณภาพพืชผล อายุยืนยาว และความทนทานของพืชในหลายสถานการณ์ เป้าหมายคือการหลีกเลี่ยงการลดลงอย่างรวดเร็วของผลผลิตและคุณภาพ และเพื่อยืดอายุการใช้งานของไร่องุ่นหรือพืชยืนต้นชนิดอื่นๆ
สารกระตุ้นการเจริญเติบโตทางชีวภาพจากจุลินทรีย์ชนิดใหม่ที่ใช้พาราไรโซเบียมเป็นพื้นฐาน เพื่อรับมือกับภาวะความเครียดจากปัจจัยทางกายภาพ
การวิจัยเกี่ยวกับสารกระตุ้นการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ไม่ได้จำกัดอยู่เฉพาะกลุ่มวิจัยที่จัดตั้งขึ้นแล้วเท่านั้น ปัจจุบันมีโครงการวิจัยหนึ่งกำลังดำเนินการอยู่ที่มหาวิทยาลัยบาร์เซโลนา ผลิตภัณฑ์ใหม่ที่พัฒนาขึ้นจากเชื้อแบคทีเรีย Pararhizobium sp. สองสายพันธุ์ใหม่แยกเชื้อได้ในห้องปฏิบัติการ ภายใต้โครงการ “สารกระตุ้นการเจริญเติบโตของพืชจากพาราไรโซเบียม เพื่อเพิ่มความทนทานต่อความเครียดจากสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมในพืชผล” ซึ่งได้รับทุนสนับสนุนจากโครงการ Proof of Concept ของ F2I (มูลนิธิ Bosch i Gimpera โดยได้รับการสนับสนุนจากธนาคาร Santander)
สายพันธุ์เหล่านี้ได้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการต้านทานโรค ภายใต้สภาวะควบคุม เพื่อเพิ่มความทนทานของพืชชนิดต่างๆ ต่อภัยแล้ง ความเค็ม ความหนาวเย็น และน้ำค้างแข็งทั้งสายพันธุ์และวิธีการใช้งานได้รับการคุ้มครองโดยการยื่นขอสิทธิบัตรของยุโรป และขณะนี้กำลังมีการเจรจาข้อตกลงอนุญาตให้ใช้สิทธิกับบริษัทในภาคเกษตรและอาหารที่สนใจนำผลิตภัณฑ์ออกสู่ตลาด
โครงการประกอบด้วย การทดลองภาคสนามภายใต้ระบบชลประทานแบบจำกัด เพื่อประเมินผลกระทบของสารกระตุ้นทางชีวภาพต่อผลผลิตและคุณภาพของผลไม้ รวมถึงการวิเคราะห์ระดับโมเลกุลที่มีความละเอียดสูงเพื่อไขกลไกการทำงานที่เกี่ยวข้องกับการทนต่อภาวะขาดน้ำ แนวคิดคือการก้าวข้ามเพียงแค่ "มันได้ผลหรือไม่ได้ผล" และทำความเข้าใจว่ามันเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของยีนและวิถีเมตาบอลิซึมในพืชอย่างไร
ทีมวิจัยระบุว่า การทำความเข้าใจกลไกเหล่านี้อย่างละเอียดจะช่วยให้สามารถ... เพื่อวางตำแหน่งผลิตภัณฑ์ในตลาดให้ดียิ่งขึ้น และเพื่อพัฒนาปรับปรุงอย่างต่อเนื่องโดยมีเป้าหมายที่ชัดเจน ปรับปริมาณยา เวลาในการใช้ และการใช้ร่วมกับปัจจัยอื่นๆ โดยท้ายที่สุดแล้ว เป้าหมายคือการเปลี่ยนการค้นพบในห้องปฏิบัติการให้เป็นเครื่องมือเชิงพาณิชย์ที่แข็งแกร่ง พร้อมด้วยการสนับสนุนทางวิทยาศาสตร์และการปฏิบัติตามกฎระเบียบปัจจุบัน
ดร. รูเบน อัลกาซาร์ เน้นย้ำด้วยตนเองว่า ในบริบทที่การเกษตรต้องมีความยั่งยืนมากขึ้น ลดผลกระทบจากสารเคมี และยังคงทำกำไรได้ เทคโนโลยีชีวภาพพืชกำลังรวมตัวกันเป็นภาคส่วนเชิงกลยุทธ์ที่สำคัญซึ่งมีศักยภาพมหาศาลในการถ่ายทอดไปสู่ภาคการผลิต และมีส่วนช่วยอย่างแท้จริงต่อความมั่นคงทางอาหาร
ด้วยเหตุผลทั้งหมดข้างต้น สารกระตุ้นทางชีวภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารกระตุ้นจากจุลินทรีย์ กำลังกลายเป็นองค์ประกอบสำคัญที่ช่วยให้พืชผลสามารถทนต่อภัยแล้งได้ดีขึ้น ใช้ประโยชน์จากน้ำและธาตุอาหารในดินได้อย่างเต็มที่ และรักษาผลผลิตไว้ได้ภายใต้สภาวะที่เมื่อไม่กี่ทศวรรษก่อนหน้านี้อาจส่งผลให้เกิดความเสียหายร้ายแรง การผสมผสานระหว่างผลการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่เชื่อถือได้ กรอบการกำกับดูแลที่กำลังพัฒนา และกลยุทธ์การจัดการที่ชาญฉลาด ทำให้มีเครื่องมือที่แท้จริงมากขึ้นสำหรับภาคเกษตรกรรมในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพอากาศที่แห้งแล้งโดยไม่ลดทอนคุณภาพหรือความยั่งยืน
