สัดส่วนของพืชที่ปลูกในอควาโปนิกส์

การศกึ ษาผลของสดั ส่วนพืชที่ปลูกในระบบอควาโปนิกสท์ ี่มตี ่อประสิทธภิ าพของระบบ* ปิยวฒั น์ เรืองราย** ปิยะบตุ ร วานิชพงษพ์ นั ธ์ุ***, ชีวนิ อรรถสาสน์**** บทคัดยอ่ อควาโปนกิ (Aquaponics) เป็นการผสมผสานระบบการเล้ียงสัตว์น้าและการปลกู พืชแบบไร้ดิน (ไฮโดร โปรนิกส)์ เขา้ ไวด้ ้วยกนั โดยอาศยั หลักที่ว่าน้าท้ิงจากการเลี้ยงสัตว์น้าอุดมไปด้วยธาตุอาหาร ได้แก่ สารประกอบ ไนโตรเจน ไม่วา่ จะเปน็ แอมโมเนียหรือไนเตรท ซงึ่ ถอื เปน็ สารอาหารหลกั สา้ หรบั พชื พืชจะดดู ซมึ สารเหล่าน้ีไปใช้ใน การเจริญเติบโต และท้าใหน้ ้ามคี วามสะอาดเพียงพอท่ีจะปลอ่ ยทิ้ง หรือถกู นา้ กลบั มาใช้เพือ่ ควบคมุ คณุ ภาพน้าในบ่อ เล้ยี งได้อย่างไรกตั าม การนา้ ระบบอควาโปนิกส์ไปใช้งานให้ได้อย่างสมบูรณ์น้ัน สัดส่วนของสัตว์น้าและพืชที่ปลูก จะต้องมีความสัมพันธ์กัน โดยปริมาณของเสียท่ีเกิดขึ้นจากการเล้ียง ได้แก่ ไนโตรเจนและฟอสฟอรัสจะต้องมี ปริมาณท่ีมากพอท่พี ืชจะสามารถนา้ ไปใช้ได้อย่างเพียงพอ หากมีการปลกู พชื จ้านวนมากแต่มีปริมาณของเสียน้อยกั จะท้าใหพ้ ืชไมเ่ จรญิ เติบโตเท่าทีควร ในทางตรงข้ามหากปริมาณของเสียมีมากเกินท่พี ชื จะน้าไปใช้ จะสง่ ผลให้มีของ เสียสะสมในระบบจนถงึ ระดับที่อาจเป็นพิษต่อสตั ว์น้าได้ งานวิจัยน้ีได้ท้าการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นของปลานิลและผักกาดหวานท่ีปลูกใน ระบบอควาโปนิก ทม่ี ีตอ่ ประสิทธภิ าพในการบ้าบดั สารประกอบไนโตรเจน ซึ่งจากผลการทดลองพบว่าสัดส่วนของ พชื ที่ปลกู ในระบบอควาโปนิกส์ มีผลกระทบต่อคุณภาพน้าในบ่อเลี้ยง โดยการปลูกพืชมากข้ึน จะสามารถดูดซับ แอมโมเนียและไนเตรทไปไดม้ ากขน้ึ ส่งผลใหค้ ณุ ภาพน้าดขี นึ้ และท้าใหป้ ลาเจริญเติบโตเรัวขนึ้ โดยอตั ราการบา้ บัด ไนโตรเจนเฉล่ียของพืชท่ีปลูกในระบบ มีค่าประมาณ0.34% ของไนโตรเจนท่ีเข้าสู่ระบบต่อต้น และสัดส่วนท่ี เหมาะสมของปลาและพืชที่ปลกู ซ่งึ คา้ นวณได้จากการทดลองนี้ คอื ปลานลิ 2.5 กโิ ลกรมั ตอ่ ผกั กาดหวาน 110 ต้น เพ่อื ควบคุมคณุ ภาพน้าระหว่างการเลย้ี งไมใ่ ห้เปลี่ยนแปลง คาสาคัญ: อควาโปนกิ , ระบบการเพาะสตั วน์ ้าแบบน้าหมนุ เวยี น, ปลานลิ *บทความวทิ ยานพิ นธ์ วศิ วกรรมศาสตรมหาบณั ฑิต สาขาวารชิ วศิ วกรรม มหาวิทยาลยั เทคโนโลยพี ระจอมเกลา้ ธนบรุ ,ี 2558 **นกั ศกึ ษาสาขาวารชิ วิศวกรรม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยพี ระจอมเกลา้ ธนบุร(ี มจธ.), 2105, Email : [email protected] ***รองศาสตราจารย์ ประจา้ คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบรุ พี ระจอมเกลา้ ธนบุรี ****อาจารย์ ประจ้าคณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยี

100 The Effects of Plant Ratios on the Performance of Recirculating Aquaponic System* Piyavat Ruengray** Piyabutr Wanichpongpan***, Shewin Attasat**** Abstract Aquaponics is an integration of aquaculture system and growing plants without soil (Hydroponic system). Base on the facts that the effluent from aquaculture ponds is rich in nutrients, especially the nitrogen compounds such as the ammonium and nitrate, which are the main nutrients for plants. Plants can absorb these substances and use for their growth. In this manner, the aquaculture effluent will be treated before discharge to environment or be reused to control water quality in grow-out ponds. To operate the aquaponics system efficiently, the ratio of animals to plants need to be optimized. The number of animals must be sufficient to generate waste to sustain plants growth. At the same time, the number of plants must be available adequately for treatment of the effluent. Otherwise, the waste affects the accumulation of the toxic level of aquatic life. The experimental results indicated that the ratios of the plant growth in the aquaponics system affected water qualities in the culture pond. Planting more plants can absorb higher amount of ammonia and nitrate, resulting in the improvement of water qualities and make the fish grew faster. The average nitrogen removal rate by plants was approximately 0.34% of the nitrogen entered the system by feeding. The appropriate ratio of fish to plants calculated from this experiment was 2.5 kg oftilapia per 110 plants of lettuce for stable water quality during culture periods. Keywords:Aquaponics, Recirculating Aquaculture System, Tilapia *Dissrtations, The Master of Degree (Aquaculture Engineering), King Mongkut's University Technology Thonburi, 2015 ** Student in Master of Aquaculture Engineering Program, KMUTT, 2015, Email : [email protected] ***Associate Professor in King Mongkut's University Technology Thonburi **** Lecturer in King Mongkut's University Technology Thonburi

101 บทนา ปัจจุบันการเพราะเล้ียงสัตว์น้ามีการเจริญเติบโตเป็นอย่างมาก และได้และได้มีการพัฒนาไปเป็น อตุ สาหกรรมเพาะเลีย้ งเพอื่ ให้เพยี งพอต่อการบริโภคและส่งออก การเล้ียงแบบธรรมดาในอดีตถูกแทนที่ด้วยการ เลี้ยงแบบกึง่ พฒั นาแลแบบพฒั นา ซง่ึ มคี วามต้องการปอ้ นอาหารทส่ี งู สง่ ผลให้เกิดปญั หาการเส่อื มโทรมของคุณภาพ นา้ ในบ่อเล้ยี งจากปริมาณของเสียที่สะสมภายในบ่อ ของเสียมีความส้าคัญและส่งผลกระทบอย่างมากต่อสัตว์น้า ไดแ้ ก่ของเสียท่ีมไี นโตรเจนเป็นองค์ประกอบ ทั้งในรปู ของสารอินทรีย์และสารอนินทรีย์ ท่ีเกิดจากการขับถ่ายของ สัตว์นา้ และจากการยอ่ ยสลายของอาหารที่เหลอื จากการบริโภค ซ่งึ สง่ ผลใหส้ ตั ว์น้ามีความต้องการออกซิเจนสูงขึ้น เกดิ อาการเครียด ส่งผลใหเ้ สีย่ งตอ่ การตดิ โรค และนอกจากจะทา้ ให้คณุ ภาพน้าในบ่อเลี้ยงลดลงแล้ว การปล่อยน้า ทง้ิ ทมี่ ีของเสียไนโตรเจนเหล่านล้ี งสู่แหลง่ น้าธรรมชาตจิ ะกระตุ้นปรากฎการณย์ โู ทรฟิเคชั่น (Eutrophication) ซง่ึ ท้า ให้พืชนา้ และจุลสาหรา่ ยเจรญิ เติบโตอยา่ งรวดเรวั จนปรมิ าณออกซิเจนในน้าไม่เพียงพอ เกิดการเน่าเสียและท้าให้ เกดิ ความต้นื เขินในระยะยาว ดว้ ยเหตนุ ้ีการเล้ยี งสตั ว์น้าในระบบปดิ ที่มีการบ้าบัด และหมุนเวียนน้ากลับมาใช้ใหม่ อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากจะควบคุมคณุ ภาพน้าในบ่อเลี้ยงได้แล้วยังเป็นการลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจาก การปลอ่ ยนา้ ทิง้ จากบ่อเลีย้ งอีกดว้ ย การใชถ้ งั กรองชีวภาพ (Biofilter) เปน็ หนง่ึ ในวิธีการทนี่ ิยมในการควบคมุ ปรมิ าณของเสียไนโตรเจนในบอ่ เลยี้ งสัตว์น้า โดยอาศัยกระบวนการไนตรฟิ เิ คชนั -ดีไนตรีฟเิ คชันของไนตรฟิ ายอิง และดีไนตริฟายอิงแบคทีเรียท่ียึด เกาะกบั วสั ดุตวั กรองชีวภาพ เพื่อใหแ้ บคทเี รียเติบโตในปริมาณท่ีเพียงพอต่อการเกิดปฏิกิริยาได้อย่างสมบูรณ์ ซึ่ง จ้าเป็นต้องมีการเติมสารอินทรีย์เพื่อเป็นแหล่งคาร์บอนให้แบคทีเรียดังกล่าว ในกรณีที่ความเข้มข้นของแหล่ ง คาร์บอนในน้าเสยี ไม่เพยี งพอส้าหรบั การเกดิ กระบวนการดีไนตริฟเิ คชนั นอกจากนยี้ ังตอ้ งมีการควบคุมคา่ ความเป็น กรด-ด่างใหอ้ ย่ใู นชว่ งทเ่ี หมาะสม เพอ่ื ใหเ้ กดิ กระบวนการดีไนตริฟเิ คชนั ทสี่ มบูรณ์ จึงท้าใหม้ ีตน้ ทนุ การด้าเนนิ การสูง การใชพ้ ชื ในการบ้าบัดสารอินทรีย์โดยเฉพาะไนโตรเจนและฟอสฟอรัสในน้าเสีย เป็นอีกวิธีการหนึ่งซ่ึง ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลาย เนือ่ งจากเป็นกระบวนการบา้ บดั ท่ใี ชพ้ ลงั งานน้อยและเปน็ มิตรกบั ส่ิงแวดล้อม เป็น ที่มาของแนวคิดการเลย้ี งสัตวน์ า้ และการปลกู พชื ผสมผสาน อควาโปนิก (Aquaponics) ซึ่งเป็นการรวมระบบของ การเล้ยี งสัตวน์ ้าและการปลกู พชื แบบไรด้ นิ (ไฮโดรโปรนกิ ส์) เขา้ ดว้ ยกนั โดยอาศัยหลกั ที่วา่ บอ่ เล้ยี งสัตว์น้าซ่ึงอุดม ไปด้วยธาตุอาหาร ไดแ้ กส่ ารประกอบไนโตรเจน ไม่ว่าจะเปน็ แอมโมเนยี หรอื ไนเตรท ถือเป็นสารอาหารหลักส้าหรับ พืช ซงึ่ พืชจะดดู ซึมสารเหล่านี้ไปใชใ้ นการเจรญิ เติบโต นอกจากน้ีไนตริไฟอิ้งแบคทีเรียท่ีอาศัยอยู่ในรางปลูกไฮโดร โปรนกิ ส์และอยู่ร่วมกบั รากพชื จะท้าหนา้ ท่เี ปน็ ระบบกรองแบบชวี ภาพ โดยเปลี่ยนแอมโมเนียให้กลายเป็นไนเตรท ทา้ ใหน้ ้ามีความสะอาดเพียงพอที่จะปลอ่ ยทงิ้ หรอื ถกู น้ากลบั มาใชใ้ นการเลีย้ งสตั วน์ า้ ดว้ ยเหตุนี้ นอกจากน้าเสียจะ ได้รับการบา้ บดั แลว้ เกษตรกรยังสามารถเกับเกี่ยวพชื ผักทีป่ ลูกเป็นรายไดเ้ สรมิ อกี ทางหน่ึง อยา่ งไรกัตาม การน้า ระบบอควาโปนกิ ส์ไปใช้งานให้ไดอ้ ย่างสมบรู ณน์ ้ัน สดั สว่ นของสตั ว์น้าที่เล้ียงและพชื ทปี่ ลูกจะตอ้ งมีความสมั พนั ธก์ นั โดยปริมาณของเสยี จากการเล้ียง เชน่ ไนโตรเจนและฟอสฟอรัส จะต้องมีปริมาณทม่ี ากพอท่พี ชื จะสามารถน้าไปใช้ ได้อย่างเพียงพอ หากมีการปลูกพืชจ้านวนมากแต่มีปริมาณของเสียน้อยกัจะท้าให้พืชไม่เจริญเติบโตเท่าทีควร ในทางตรงขา้ มหากปริมาณของเสยี มมี ากเกนิ ทีพ่ ชื จะนา้ ไปใช้ จะสง่ ผลใหม้ ขี องเสียสะสมในระบบจนถึงระดับหนึ่งที่ อาจเปน็ พษิ ต่อสัตว์นา้ ได้ ดังน้ันงานวิจยั นีจ้ ึงเป็นการศกึ ษาความสมั พันธ์ระหว่างความหนาแน่นของปลาท่ีเลี้ยงและ พืชท่ีปลูกในระบบอควาโปนิกส์ ทมี่ ตี ่อประสิทธภิ าพในการบา้ บดั สารประกอบไนโตรเจน

102 วัตถปุ ระสงค์ของการวจิ ัย ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นของปลาท่ีเลี้ยงและพืชที่ปลูกในระบบอควาโปนิกส์ ท่ีมีต่อ ประสทิ ธิภาพในการบา้ บดั สารประกอบไนโตรเจน และปรมิ าณผลผลติ ท่เี กบั เกย่ี วได้ ศกึ ษาการดลุ ไนโตรเจนในระบบอควาโปนกิ ส์ เพื่อเปน็ ขอ้ มูลพ้ืนฐานในการพัฒนาระบบท่ีใหญ่ข้ึนในเชิง พาณชิ ย์ แนวคดิ และทฤษฎที เ่ี กย่ี วข้อง ของเสยี ทีป่ ลดปล่อยจากบ่อเลี้ยงสัตว์น้าธาตุไนโตรเจน (N) เป็นองค์ประกอบส้าคัญของกรดอะมิโนซ่ึง เปน็ องค์ประกอบของโปรตีนทุกชนิดในสิ่งมีชีวติ สตั ว์น้าในระบบการเพาะเลี้ยงแบบหนาแน่นได้รับไนโตรเจนส่วน ใหญ่จากโปรตีนในอาหารเมดั ทก่ี นิ ส่วนน้อยกกั เกับไวใ้ ชใ้ นร่างกาย และสว่ นใหญถ่ กู ขับถา่ ยออกมาในรูปของเสียท่ีมี ไนโตรเจนเปน็ องคป์ ระกอบ นอกจากนขี้ องเสยี ไนโตรเจนยังเกดิ จากการยอ่ ยสลายของโปรตนี ในอาหารท่ีสัตว์น้ากิน เหลือ รวมถึงการเน่าเสียของซากตะกอนบรเิ วณก้นบอ่ ด้วย โดยสารประกอบไนโตรเจนท่ีมีส้าคัญต่อการด้ารงชีวิต ของสัตว์น้า ไดแ้ ก่ แอมโมเนีย (NH3) ไนไตรท์ (NO2-) และไนเตรท (NO3-) ซึ่งสารประกอบท้ัง 3 ชนิดจะสามารถ เปลีย่ นแปลงรปู แบบไปมาเนอ่ื งจากกระบวนการต่างๆ รูปที่ 1 แสดงสัดส่วนของธาตุอาหารที่ปลดปล่อยสู่แหล่งน้า จากการเลย้ี งปลาในกระชงั รูปท่ี 0 ปริมาณไนโตรเจนและฟอสฟอรสั ท่ปี ลดปล่อยจากการเลย้ี งปลาในกระชัง (Wallin และHakanson,1991) ในธรรมชาตแิ อมโมเนยี จะเกิดจากการยอ่ ยสลายอินทรีย์วัตถแุ ละการขับถ่ายของเสียจากตัวสัตว์น้า ซ่ึงจะพบได้ 2 รูปแบบ ดังสมการ NH3+ + H2O ↔ NH4+ + OH- แอมโมเนียมอิอน (NH4+) ท่ีเกดิ มีการแตกตัวได้ง่ายและไม่เป็นพิษต่อสัตว์น้าเพราะไม่สามารถซึมผ่าน ผนงั เซลล์ได้ มกั พบในรปู ของเกลอื แอมโมเนยี มคลอไรด์ หรือเกลือแอมโมเนยี มซัลเฟต ซึ่งมีประโยชน์ต่อแพลงตอน พชื และพรรณไมน้ ้า สว่ นแอมโมเนีย (NH3) ท่เี กดิ จะไมแ่ ตกตัวและเปน็ พิษตอ่ สตั วน์ ้า โดยจะแพรเ่ ข้าผนงั เซลลไ์ ด้งา่ ย การเกดิ แอมโมเนียท้ัง 2 รูปแบบ ข้ึนอยู่กับความสมดุลของความเป็นกรด-ด่าง (pH) เป็นส้าคัญ เมื่อ pH ของน้า สงู ข้นึ แอมโมเนียจะมปี ริมาณเพ่ิมมากข้ึน นอกจากนี้การใชอ้ าหารท่ีมโี ปรตีนสงู และให้อาหารมากเกินไป เศษอาหาร

103 จะทา้ ใหม้ กี ารสะสมแอมโมเนียมากข้ึน จนอาจถึงระดับทม่ี ีความเป็นพษิ ต่อสัตว์น้าได้อย่างรวดเรัว สัตว์น้าจะชะงัก การเจริญเตบิ โต และเหงือกอาจถูกท้าลายได้ง่าย จะท้าให้สัตว์น้ามีอาการเครียด และมีภาวะเสี่ยงต่อการติดโรค (วิลาสนิ ี, 2546; Evans และ Pasnik, 2116) ส้าหรับไนไตรท์และไนเตรทจะเกิดจากขบวนการไนตริฟิเคชั่น (Nitrification) ตามสมการด้านล่าง ซ่ึง เป็นการย่อยสลายแอมโมเนยี ของพวกไนตรไิ ฟอิง้ แบคทีเรีย (nitrifying bacteria) โดยไนไตรท์ซ่ึงเป็นสารตัวกลาง ของปฎิกรยิ า เป็นสารท่ีมพี ษิ ต่อสัตวน์ ้า เนื่องจากไนไตรท์จะรวมตัวกับฮีโมโกลบินในเลือด ท้าให้ความสามารถใน การล้าเลียงออกซิเจนไปส่เู ซลลแ์ ละกลา้ มเนือ้ ลดลง (Chen และ Chin, 0988) ซง่ึ จะมีผลเสียมากหากสภาพภายใน บ่อเลี้ยงมอี อกซิเจนตา้่ 2 NH3 + 3 O2  2 NO2- + 2 H2O + 2 H+ (Nitrosomonas) 2 NO2- + 1 O2  2 NO3- (Nitrobacter, Nitrospina) ในธรรมชาติน้ัน สารประกอบไนโตรเจนมักพบในรูปของไนเตรท เน่ืองจากกระบวนการย่อยสลาย แอมโมเนียเกิดขึ้นได้ง่าย ถึงแม้ว่าไนเตรทจะมีความเป็นพิษต่้ากว่าแอมโมเนียและไนไตรท์ แต่ปริมาณ 50-300 มิลลิกรัมต่อลิตรกัอาจท้าให้ปลา กุ้งและสัตว์น้าบางชนิดตายได้ เป็นที่ยอมรับว่าระดับของไนเตรทส้าหรั บการ เพาะเลยี้ งสตั ว์น้าไม่ควรเกิน 20 มลิ ลกิ รมั ต่อลติ ร (Camargo และคณะ 2004) นอกจากน้ี ท้ังแอมโมเนียและไนเต รท ถอื เปน็ สารอาหารหลักส้าหรบั พืช ซึ่งพืชจะการดูดซึมสารเหล่าน้ีไปใช้ในการสร้างโปรตีน และกรดนิวคลีอิก ที่ จา้ เป็นในการเจริญเติบโต (Boyd และ Tucker, 1992) ดงั น้นั ถ้ามปี รมิ าณของไนเตรทในแหล่งน้ามาก จะท้าให้พืช น้าเจรญิ เตบิ โตมากเกินไป และอาจส่งผลต่อปริมาณออกซิเจนละลายในน้าลดลงและเกดิ การเนา่ เสีย การปลกู พชื ไร้ดิน )ราเชนทร์ และคณะ, 2548) การปลูกพืชไร้ดิน หมายถึงวิธีการใดกัตามท่ีท้าให้การ ปลูกพืชได้ โดยไม่ต้องใช้ดิน แต่จะใช้วัสดุอ่ืนๆ แทน เช่น การปลูกพืชให้รากลอยอยู่ในอากาศ การปลูกพืชใน สารละลาย หรือการปลกู พชื ในวสั ดุปลูกเช่น ทราย แกลบ และวัสดุอ่ืนๆ โดยให้สารละลายธาตุอาหารท่ีจ้าเป็นต่อ การเจรญิ เตบิ โตแก่รากโดยตรง ในปรมิ าณท่ีเหมาะสมแทนธาตอุ าหารทีม่ ีอย่ใู นดนิ ทง้ั น้ีเพอ่ื หลกี เล่ียงปัญหาการปลกู ในส่วนทเี่ กยี่ วขอ้ งกบั ดนิ เช่น ดนิ มีคุณภาพต้า่ มคี วามเคัมสูงหรอื มโี รคระบาด อีกท้ังการปลูกพืชไร้ดินนี้ยังสามารถ ควบคุมคณุ ภาพและปริมาณของผลผลติ ใหไ้ ด้ตามต้องการ ซ่ึงวิธีการปลูกพืชไร้ดิน สามารถจ้าแนกได้เป็น 2 แบบ ใหญ่ๆ ได้แก่ การปลูกพืชในสารละลาย )Solution Culture หรือ Water Culture) เป็นการปลูกพชื โดยปล่อยราก พืชเจริญเติบโตในสารละลายธาตุอาหารพืช โดยไม่มีวัสดุปลูกใดๆรองรับราก และ การปลูกพืชในวัสดุปลูก )Substrate Culture หรือ Aggregate Culture หรือ Aggregate Hydroponics) เป็นการใชว้ ัสดุปลกู ต่างๆ ทีเ่ ป็น ของแขังสา้ หรับให้รากยึดและคา้ จุนตน้ พชื วดั สุปลูกทใี่ ช้ควรจะสะอาดปราศจากโรคและแมลง ไม่เปน็ พษิ ภัยตอ่ การ เจรญิ เติบโตของพืชและหาได้ง่ายในท้องถ่ินน้ัน ในบ้านเราวัสดุท่ีหาง่าย เช่น ทราย กรวด ขี้เลื่อย แกลบ และขุย มะพร้าว เปน็ ตน้ ซึง่ ในวิธีการปลกู เหลา่ น้ี การปลูกพืชในสารละลายด้วยระบบ Nutrient Film Technique (NFT) บางที เรียก Trough Culture, Trench Culture, Gully Culture หรือ Channel Culture เป็นอีกเทคนิคหนึ่งท่ีได้รับ ความสนใจมาก โดยมีหลักการวา่ รากพืชจะแชอ่ ยใู่ นลา้ รางโลหะทมี่ ีพลาสติกปูพื้นและใช้วัสดุห่อหุ้มต้นหรือปลูกใน ลา้ รางที่มี polyurethane foam รองรบั รากพชื ทีป่ รบั ความลาดเทไวป้ ระมาณ 2 เปอรเ์ ซันต์ การใหส้ ารละลายธาตุ อาหารพชื จะตอ้ งใชเ้ ครอื่ งสูบนา้ ดูดจากถังเกบั สารละลายธาตอุ าหารพืช แล้วปล่อยให้ไหลเป็นแผ่นบางๆ ผ่านราก พืชด้วยอัตราความเรัว 2 ลิตรต่อนาที รากจะได้รับออกซิเจนอย่างเพียงพอ ด้านปลายล้ารางจะมีรางน้ารองรับ

104 สารละลายธาตอุ าหารพชื ทใี่ ช้แลว้ ไปรวมทถี่ งั เพอ่ื ดดู กลบั ไปใช้ใหม่ การปลูกพชื เทคนิคนต้ี อ่ มาไดร้ ับการพัฒนาให้มี วัสดุรองรบั รากพชื เพื่อช่วยลดปัญหาการทีร่ ากมกี ารเจริญแล้วจบั ตวั เป็นแผ่นหนาแน่น ท้าให้เกิดการกีดขวางลา้ ราง สารละลายธาตุอาหารพืชไหลผ่านไม่สะดวกเป็นผลให้เกิดการชะงักการเจริญเติบโตของพืช ในปัจจุบันได้มีการ นา้ มาใชใ้ นการปลูกผักเปน็ เชงิ พาณชิ ย์ในหลายประเทศ รปู ที่ 2 แสดงภาพจา้ ลองของการปลูกพชื ด้วยเทคนิค NFT รูปที่ 2 การปลกู พืชดว้ ยเทคนคิ NFT วธิ ดี าเนนิ การวิจยั งานวจิ ัยนีเ้ ป็นการศกึ ษาความสมั พันธ์ระหวา่ งสดั ส่วนของปลาที่เลี้ยง และพืชที่ปลูกในระบบอควาโปนิกส์ ทม่ี ตี อ่ ความสามารถของในการบ้าบัดน้าท้ิงจากบ่อปลานิล โดยท้าการทดลองที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอม เกล้าธนบุรี (วิทยาเขตบางขุนเทยี น) และมขี ้นั ตอนการดา้ เนินงานดังน้ี การเล้ยี งปลานิล ในระบบน้าหมุนเวียนท้าการเล้ยี งในถังพลาสติกกลมขนาด 4 ลิตร ปล่อยลูกปลานิลอายุ 111-2 เดือน เล้ียงท่ีความหนาแน่น 5 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (น้าหนักรวม กิโลกรัมต่อบ่อ 2) ให้อาหารเมัดชนิดลอยน้า ปรมิ าณโปรตนี ร้อยละ 30 ในอัตรารอ้ ยละ ของน้าหนกั ตวั ต่อวัน คิดเป็นปริมาณอาหารท่ีต้องให้ 240 กรัมต่อบ่อ ตอ่ วัน โดยแบ่งเปน็ วันละ 4 ม้ือ มือ้ ละ กรัม และให้อากาศผา่ นหวั ทราย โดยให้มีปริมาณออกซิเจนละลายภายใน 01 บ่อเลีย้ งไม่ต่า้ กวา่ 4mg/l น้าเสยี จากบอ่ เลี้ยงปลา จะถูกหมุนเวียนผ่านรางดักตะกอนจ้านวน 2 ราง เพ่ือบ้าบัดของแขังแขวนลอย โดยตัวรางท้าจากท่อ PVC ขนาดเส้นผา่ นศนู ยก์ ลาง 5 นว้ิ ความยาว 2 เมตร ปดิ ปลายท้ัง 2 ด้านด้วยฝาครอบ แล้วผ่าครึ่งตามแนวยาว โดยเจาะรทู ป่ี ลายด้านหนึ่งของรางเพือ่ เป็นท่อนา้ ลน้ มคี วามสงู ของระดบั น้าในราง 1 น้ิว น้าเสียจากรางดักตะกอน จะไหลผา่ นระบบถงั กรองทราย (Sub-sand filter) ขนาด 3 ลิตร เพอ่ื กรองของแขังแขวนลอยที่หลงเหลือ กอ่ นไหล ลงสูถ่ ังกรองชวี ภาพขนาด 50 ลิตร ซ่ึงบรรจดุ ว้ ยวสั ดุกรองชีวภาพปรมิ าตร 10 ลติ ร ท้าหน้าที่บ้าบัดแอมโมเนียโดย กระบวนการไนตรฟิ ิเคช่ัน สุดทา้ ยน้าเสยี จากถงั กรองชวี ภาพจะถูกสบู กลบั บ่อเลี้ยงปลาด้วยปั๊มน้า ที่อัตรา 50 ลิตร ต่อช่วั โมง เพอื่ ควบคุมปริมาณแอมโมเนียและของแขงั แขวนลอยภายในบอ่ เลย้ี ง

105 ระบบอควาโปนกิ ส์ เปน็ การรวมการเลย้ี งปลานลิ ในระบบน้าหมนุ เวียนเข้ากบั รางปลกุ พชื ไฮโดรโปนกิ ส์ โดยน้าเสยี จากถงั กรองชวี ภาพในระบบการเลี้ยงแบบนา้ หมุนเวยี น จะถูกปัม๊ ใหไ้ หลผ่านชดุ รางปลกู พชื ที่อตั ราการไหล 2 ลิตรตอ่ นาที แลว้ ไหลกลับเข้าสถู่ ังกรองชวี ภาพ (รปู ที่ 3) โดยรางปลกู พืชท้ามาจากทอ่ PVC ขนาดเส้นผา่ นศนู ย์กลาง 4 นิว้ ความ ยาว 2.0 เมตร ปดิ ปลายทง้ั 2 ดา้ นด้วยฝาครอบซึง่ ทา้ ท่อน้าเขา้ และออกไว้ เจาะรูตามความยาวของท่อเพ่อื ใส่ถ้วย เพาะปลกู โดยใหร้ มู เี ส้นผา่ นศนู ย์กลางประมาณ 5.5 cm. หา่ งกนั ประมาณ 20 cm. จะได้ทัง้ หมด 10 รตู ่อ 1 ท่อ (2 เมตร) นา้ ตน้ กลา้ ของ ผักกาดหวาน หรอื Cos lettuce (Lactuce sativa Longifolla) ทผี่ ่านการอนบุ าลในระบบ NFT แลว้ มาลงปลูกในราง ที่อัตราส่วนของนา้ หนกั ปลาทีเ่ ลี้ยงและจ้านวนพืชทป่ี ลูกต่างๆกนั โดยในงานวจิ ัยนี้จะ เลยี้ งปลานิลท่ีน้าหนกั เริมต้นคงท่ี 2.5 กิโลกรัมตอ่ บ่อ และทา้ การเปลี่ยนจา้ นวนพืชทปี่ ลกู ในระบบอควาโปนิกส์ ได้แก่ 15, 30, และ 60 ตน้ ตามลา้ ดบั เพ่ือหาสัดสว่ นท่เี หมาะสมท่จี ะใหผ้ ลผลติ สงู และคุณภาพน้าทยี่ อมรับได้ รปู ท่ี 3 การทดสอบประสทิ ธภิ าพระบบอควาโปนิกส์ในการบ้าบดั น้าทง้ิ จากบอ่ ปลานลิ การเก็บข้อมูล 1) การประเมินประสิทธิภาพการเลยี้ งปลาและปลกู พืชในระบบอควาโปนกิ ส์ประสิทธิภาพในการเลี้ยงจะ พจิ ารณาจากอัตราการเจริญเตบิ โตของปลา, อัตราการแลกเนอื้ (FCR), อตั รารอด, ปริมาณของผลผลติ ทเี่ กบั เกี่ยวได้ และคุณภาพน้าในบ่อเล้ียงตลอดการทดอง ได้แก่ ปริมาณแอมโมเนียรวม ไนไตรท์ ไนเตรท และอนิน ทรยี ฟ์ อสเฟตละลาย วเิ คราะหต์ ามวธิ ขี อง Parsons และคณะ (1984), โปแตสเซยี ม (K+) ด้วยวิธี Sodium cobalt- nitrite method (มงคล และสัมฤทธิ, 2539) และตรวจวัดคุณภาพน้าโดยทั่วไป คืออุณหภูมิ ความเป็นกรด-ด่าง และปริมาณออกซิเจนทล่ี ะลาย

106 2) การประเมินประสิทธภิ าพของระบบอควาโปนิกสใ์ นการบา้ บดั สารประกอบไนโตรเจนท้าการศึกษาดุล ไนโตรเจนในระบบอควาโปนกิ ส์ ซึ่งสามารถแสดงในรูปสัดสว่ นของสารประกอบไนโตรเจนท่ีสะสมอยู่ภายในระบบ ตอ่ ปริมาณของไนโตรเจนท่ีถูกป้อนเข้าสู่ระบบ (รูปท่ี 4) ไดแ้ ก่ ปรมิ าณไนโตรเจนในอาหารปลา ปรมิ าณไนโตรเจนใน ตะกอนขี้ปลาและเศษอาหาร และไนโตรเจนในเนือ้ ปลาและในพืช ซ่ึงวิเคราะห์โดยวิธี Kjeldahl ตามวิธีมาตรฐาน ของ APHA (1980) และปริมาณไนโตรเจนทั้งหมด (Total nitrogen, TN) ในน้า วิเคราะห์โดยวิธี Persulfate digestion method (Valderrama, 1981) N uptake in plants N added Aquaponic N dissolve with feed system in water N in sediment N uptake in fishes รูปท่ี 4 การดุลไนโตรเจนในระบบอะควาโปนิกส์ ผลการดาเนนิ งานวจิ ยั ผลของปริมาณพชื ท่ีปลกู ตอ่ คณุ ภาพน้าในบ่อเล้ียงพบวา่ การเปล่ยี นแปลงของสารประกอบไนโตรเจนใน ทุกชดุ การทดลอง เป็นไปตามกระบวนการไนตริฟิเคช่ันของไนตริไฟอ้ิงแบคทีเรีย (รูปท่ี 5) สังเกตได้จากปริมาณ แอมโมเนยี และไนไตรท์ท่ีสูงในช่วงแรก และเริ่มลดลง ในขณะที่ไนเตรทมีปริมาณท่ีเพ่ิมสูงขึ้นในช่วงท้ายของการ ทดลอง (Timmons และ Ebeling, 2117) และเป็นสารประกอบไนโตรเจนสว่ นใหญ่ทีพ่ บในระบบ โดยปริมาณพชื ที่ ปลูกจะมีผลในการควบคุมปริมาณแอมโมเนยี และไนเตรทในบ่อเล้ียงปลา เนื่องจากสารท้ัง 2 เป็นแหล่งไนโตรเจน ส้าคญั ในพชื การปลูกพืชมากขึ้น จะทา้ ให้แอมโมเนยี และไนเตรทถูกดดู ซบั ไปไดม้ ากข้ึน สง่ ผลใหป้ ริมาณไนโตรเจนที่ สะสมในนา้ ลดลง

107 TAN (mg/l) 10 8 6 7 14 21 28 35 42 4 Days 2 0 0 NO2-N (mg/l) 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0 7 14 21 28 35 42 Days NO3-N (mg/l) 80 60 40 7 14 21 28 35 42 20 Days Series3 0 Series1 Series2 0 TN (mg/l) 80 60 7 14 21 28 35 42 40 Days 20 0 0 รปู ท่ี 5 การเปลย่ี นแปลงของสารประกอบไนโตรเจนในบ่อเลยี้ งปลาในแตล่ ะชุดการทดลอง ผลของปริมาณพืชที่ปลกู ทม่ี ีต่อประสทิ ธภิ าพการเล้ียงปลานลิ อัตราการเจริญเติบโตจ้าเพาะ (SGR) ของปลานิลในการทดลองมีค่าใกล้เคียงกับการเล้ียงในระบบน้า หมนุ เวยี นทม่ี รี ายงานไว้ คอื 0.52-0.67 % ต่อวนั (Ahmad และคณะ, 2004) และมีแลกเนื้อ (FCR) อยู่ในเกณฑ์ดี

108 คอื อยใู่ นช่วง 1.5-2.0 โดยอตั ราการเจริญเติบโตของปลานิลในในชุดทดลองมีการปลูกพืชน้อยท่ีสุดจะมีอัตราการ ต้่าสุด ซ่ึงอาจเนื่องมาจากที่สภาวะนี้มีปริมาณแอมโมเนียสะสมในบ่อเลี้ยงสูงท่ีสุด และอาจมีผลกระทบต่อการ เจรญิ เตบิ โตของปลา ประสทิ ธภิ าพการเลี้ยงปลานิลในการทดลองนี้แสดงไว้ในตารางที่ 1 ตารางที่ 1 ประสทิ ธภิ าพการเล้ยี งปลานลิ ในระบบน้าหมนุ เวยี นร่วมกับการปลูกพชื ทีม่ จี า้ นวนตา่ งกัน ตวั แปร ชดุ การทดลอง 20 ต้น 40 ต้น 60 ตน้ นา้ หนักรวมปลาเรมิ่ ตน้ (กรมั ) 2500 2450 2580 นา้ หนักรวมปลาที่จบั (กรมั ) 3300 329 3480 ระยะเวลาการเลยี้ ง (วนั ) 40 40 40 น้าหนกั รวมอาหารท่ีให้ (กรมั ) 1600 1600 1600 นา้ หนักรวมปลาท่ไี ด้ (กรมั ) 800 840 900 อตั ราการแลกเนื้อ (FCR) 2.0 1.9 1.8 อัตราการเจรญิ เตบิ โตจา้ เพาะ )SRG) (% ตอ่ วนั ( 0.69 0.74 0.75 นา้ หนกั พืชเรมิ่ ต้น (กรมั น้าหนกั เปยี ก( 119 177 266 นา้ หนักพืชที่เกบั เกย่ี วได้ (กรัม นา้ หนกั เปยี ก( 2020 5101 8251 สดั สว่ นของไนโตรเจนในระบบ จากผลการดุลไนโตรเจน (ตารางท่ี 2) พบวา่ ไนโตรเจนสว่ นใหญจ่ ะสะสมอยใู่ นรปู ของเนอื้ ปลา คดิ เปน็ 35-40% ของไนโตรเจนจากโปรตีนในอาหารเมัดทีป่ อ้ นเขา้ ส่รู ะบบ จ้านวนรางดกั ตะกอนท่ีใชผ้ ลตอ่ ปริมาณแหนที่ เกบั เกีย่ วได้ เม่ือเพมิ่ จา้ นวนรางขึ้นจะทา้ ใหม้ พี น้ื ท่ใี นการเจรญิ ของแหนสงู กว่า ไนโตรเจนท่บี า้ บดั ได้จงึ สงู ตามไปดว้ ย และมปี รมิ าณไนโตรเจนสะสมในพืชท่ปี ลกู คดิ เป็น 5-23% ขน้ึ กบั จา้ นวนพชื ที่ปลกู โดยคดิ เปน็ อัตราการบา้ บดั เฉลยี่ ประมาณ 0.34% ของไนโตรเจนทเ่ี ข้าสู่ระบบตอ่ ต้น และสมมตุ ใิ ห้ถ้าไม่มีการปลกู พชื ในระบบ จะมีไนโตรเจนสะสม ในน้าประมาณ 35-40% ดังนั้นจึงจา้ เปน็ ตอ้ งปลูกพชื ประมาณ 110 ต้น เพื่อควบคุมคุณภาพน้าระหว่างการเลยี้ ง ไมใ่ หเ้ ปล่ียนแปลง ตารางท่ี 2 สัดส่วนของไนโตรเจนทีเ่ ขา้ และสะสมในระบบการอควาโปนิกส์ ตัวแปร ชุดการทดลอง 20 ต้น 40 ตน้ 60 ตน้ ไนโตรเจนทป่ี อ้ นเขา้ สู่ระบบ (%) - จากอาหารเมดั 100 100 100 ไนโตรเจนในตวั อยา่ งทเ่ี กบั ได้จากระบบ (%) - สะสมในเนอื้ ปลา 35 37 40 - สะสมในน้า 35 22 12 - ตะกอน 19 13 11 - ผกั กาดหวาน 6 14 23 สญู เสยี จากปัจจยั อ่นื ๆ (%) 5 13 14

109 สรปุ ผลการดาเนินงานวจิ ัย จากผลการทดลองชีใ้ หเ้ หันว่า สดั สว่ นของพืชทปี่ ลกู ในระบบอควาโปนกิ ส์ มผี ลกระทบต่อคณุ ภาพน้าใน บอ่ เลีย้ ง โดยการปลกู พชื มากขึน้ จะสามารถดดู ซบั แอมโมเนยี และไนเตรทไปไดม้ ากข้ึน สง่ ผลใหค้ ุณภาพนา้ ดขี ึ้น และทา้ ใหป้ ลาเจริญเตบิ โตเรวั ขึน้ โดยอตั ราการบา้ บัดไนโตรเจนเฉล่ียของพืชท่ปี ลกู ในระบบ มคี า่ ประมาณ 0.34% ของไนโตรเจนทเ่ี ข้าสู่ระบบต่อตน้ และสัดสว่ นทเี่ หมาะสมของปลาและพืชทปี่ ลูกซึ่งค้านวณได้จากการทดลองนี้ คือ ปลา นลิ 2.5 กโิ ลกรัม ต่อผักกาดหวาน 110 ต้น เพอื่ ควบคุมคณุ ภาพน้าระหวา่ งการเลย้ี งไม่ใหเ้ ปลย่ี นแปลง เอกสารอา้ งอิง มงคล ต๊ะอนุ่ , สมั ฤทธิ เฟอ่ื งจนั ทร,์ 2539. ปฏบิ ตั ิการธาตอุ าหารพืชสวน, คณะเกษตรศาสตร,์ มหาวทิ ยาลยั ขอนแก่น ราเชนทร์ วสิ ุทธแิ พทย,์ สยาม สนิ สวัสด,์ิ ศิรธิ รรม สงิ หโ์ ต, ประธาน โพธิสวสั ด,ิ์ 2548. เทคโนโลยีการปลูกพชื ไร้ ดิน (Soilless Culture), สถาบนั วจิ ยั วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยแี หง่ ประเทศไทย, 35 หนา้ วลิ าสนิ ี ไตรยราช, 2546, สภาวะทเ่ี หมาะสมของการบา้ บดั ไนเตรตในน้าทะเล ดว้ ยระบบบา้ บัดไนเตรตแบบทอ่ ส้าหรบั บอ่ เลยี้ งกงุ้ ทะเล, วิทยานพิ นธ์ปริญญามหาบณั ฑติ สหสาขาวชิ าวิทยาศาสตร์สงิ่ แวดลอ้ ม บณั ฑติ วิทยาลยั จฬุ าลงกรณม์ หาวิทยาลยั Ahmad, M.H., M. Abdel - Tawwab and Y.A.E. Khattab, 2004. Effect of dietary protein levels on growth performance and protein utilization in Nile tilapia (Oreochromis niloticus) with different initial body weights. The sixth international symposium on tilapia in aquaculture, Manila, Philippine APHA, 1980. Standard method for the examination of water and wastewater, 15th Ed. American Public Health Association (APHA), Washington DC.Boyd, C.E., Tucker, C.S. (1992) Pond Aquaculture Water Quality Management, Kluwer Academic Publisher, Boston, p.138. Boyd, C.E. and Tucker, C.S., 1992, Pond Aquaculture Water Quality Management, Kluwer Academic Publisher, Boston, p.138. Camargo, J.A., Alonso, A. and Salamanca A., 2005, “Nitrate toxicity to aquatic animals: a review with new data for freshwater invertebrates”, Chemosphere, Vol. 58, pp. 1255-1267. Chen, J.C. and Chin, T.S., 1988, “Acute toxicity of nitrite to tiger prawn, Penaeus monodon, larvae”, Aquaculture, Vol. 69, pp. 253-262. Evans, J.J. and Pasnik, D.J., 2006, “Un-ionized Ammonia Exposure in Nile Tilapia: Toxicity, Stress Response, and Susceptibility to Streptococcus agalactiae”, North American Journal of Aquaculture, Vol. 68, pp. 23-33. Parsons, T.R., Maita, Y.and Lalli, C.M., 1984, A Manual of Chemical and Biological Methods for Seawater Analysis. Pergamon, Oxford, UK, 187 p. Timmons, M.B. and Ebeling, J.M., 2007, Recirculating Aquaculture, USA, NRAC Publication.

110 Valderrama, J.C., 1981. The simultaneous analysis of total nitrogen and total phosphorus in natural waters, Marine Chemistry, 10, 109-122. Wallin, M. & L. Hakanson, 1991. Nutrient loading models for estimating the environmental effects of marine fish farms. In T. Makinen (ed.), Marine Aquaculture and Environment. Nordic Council of Ministers, Copenhagen: 39–56. .