ถาม : การนำวัสดุโพลิเมอร์มาใช้ในด้านเกษตรมีที่มาอย่างไร?
ตอบ:
ใน ค.ศ.1948 ศาสตราจารย์ E.M. Emmert ต้องการทำโรงเรือนกระจกสำหรับเพาะปลูกพืช แต่เขาไม่มีงบประมาณสำหรับซื้อกระจก จึงใช้ฟิล์มเซลลูโลสอะซีเตทเพื่อคลุมโครงสร้างของโรงเรือนเพาะปลูกที่เป็นไม้แทน ในเวลาต่อมา เขาก็ได้เปลี่ยนเป็นฟิล์มโพลิเอทิลีนซึ่งมีประสิทธิภาพดีกว่า ตั้งแต่ช่วงต้นทศวรรษที่ 1950 ก็เริ่มมีการใช้โพลิเมอร์ ชนิดโพลิเอทิลีนความหนาแน่นต่ำแทนกระดาษคลุมดินปลูกผักกันอย่างแพร่หลาย

ถาม : โพลิเมอร์ถูกนำไปใช้งานด้านเกษตรในลักษณะใดบ้าง?
ตอบ:
มีการนำโพลิเมอร์ไปใช้งานด้านเกษตรกรรมในหลายลักษณะ เช่น

ฟิล์มคลุมโรงเรือนหรืออุโมงค์ขนาดสูงพอที่คนยืนทำงานได้ (greenhouse and walk-tunnel covers) ฟิล์มโพลิเมอร์ที่ใช้สำหรับงานนี้หนาประมาณ 80-220 ไมโครเมตร กว้างไม่เกิน 20 เมตร ชนิดของฟิล์มที่ขายตามท้องตลาดมีตั้งแต่ฟิล์มชั้นเดียวจนถึง 3 ชั้น ขึ้นกับระดับเทคโนโลยีของแต่ละประเทศ และมีอายุการใช้งานอยู่ในช่วง 6-45 เดือน ขึ้นกับชนิดของสารเติมแต่งที่ช่วยเรื่องการเสื่อมสภาพของฟิล์มจากแสงแดด (photostabilizer) ที่ใช้ในการผลิต สภาพภูมิศาสตร์ที่ตั้ง หรือการใช้ยาฆ่าแมลง เป็นต้น

ฟิล์มคลุมอุโมงค์ขนาดเล็ก (small tunnel covers) มีลักษณะเป็นโรงเรือนขนาดเล็ก กว้าง 1 เมตร และสูง 1 เมตร ฟิล์มโพลิเมอร์ที่ใช้มีความหนาน้อยกว่า 80 ไมโครเมตร และมีอายุการใช้งาน 6-8 เดือน

ฟิล์มคลุมดิน (mulching) เป็นฟิล์มโพลิเมอร์ที่หนา 12-80 ไมโครเมตร และกว้างไม่เกิน 3 เมตร ใช้สำหรับคลุมดินหรือพืชที่เพิ่งโตในระยะแรก เพื่อควบคุมอุณหภูมิและความชื้นของดิน ลดระยะเวลาในการเพาะปลูกและการเก็บเกี่ยว ช่วยป้องกันวัชพืชและการกัดเซาะของดิน ฟิล์มชนิดนี้มีอายุการใช้งานราว 2-4 เดือน

ด้านอื่นๆ เช่น ท่อสำหรับระบบน้ำหยด ถุงห่อพืชผล บรรจุภัณฑ์ เชือก ฯลฯ

เนื้อหาต่อไปนี้กล่าวถึงเฉพาะฟิล์มคลุมโรงเรือนเท่านั้น

ถาม : การปลูกพืชในโรงเรือนมีข้อดีอย่างไร?
ตอบ:
โรงเรือนสามารถปกป้องพืชจากการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศ โดยปรับสภาพอากาศภายในโรงเรือน เช่น แสง อุณหภูมิ ความชื้นสัมพัทธ์ ให้เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของพืช ผลผลิตที่ได้จึงมีปริมาณสูงและมีคุณภาพดี ช่วยเพิ่มช่วงเวลาในการเพาะปลูก และควบคุมการเกิดโรคพืชให้น้อยลงได้

ถาม : ปัจจัยที่มีผลต่อการเจริญเติบโตของพืชในโรงเรือนมีอะไรบ้าง?
ตอบ:
รังสีอาทิตย์ แต่ละช่วงคลื่นแสงมีผลต่อพืชแตกต่างกัน ดังนี้
รังสีอัลตราไวโอเลต (ultraviolet, UV: 200-400 นาโนเมตร) ยับยั้งกระบวนการสังเคราะห์แสง และทำลายดีเอ็นเอของพืช
รังสีวิสิเบิลหรือรังสีที่พืชใช้ในการสังเคราะห์แสง (photosynthetically active radiation, PAR: 400-700 นาโนเมตร) ช่วยให้พืชเจริญเติบโตได้ดี
รังสีอินฟราเรดแบบใกล้ (near infrared, NIR: 700-2500 นาโนเมตร) เป็นรังสีที่ทำให้เกิดการสะสมความร้อนในโรงเรือน ส่งผลให้ใบและดอกของพืชเหี่ยวเฉา
ฝุ่น ทำให้การส่องผ่านของแสงลดลง ส่งผลต่อการสังเคราะห์แสงของพืช
หยดน้ำ ทำให้เกิดฝ้าในโรงเรือน ซึ่งอาจเป็นสาเหตุทำให้เกิดโรคพืช

ถาม :สมบัติที่สำคัญของฟิล์มคลุมโรงเรือนมีอะไรบ้าง ?
ตอบ:
ความทนทาน เนื่องจากฟิล์มคลุมโรงเรือนต้องโดนลม แสงแดด ความร้อน และสารเคมีตลอดระยะเวลาในการใช้งาน ดังนั้นฟิล์มต้องมีความทนทาน โดยทั่วไปฟิล์มคลุมโรงเรือนมักมีอายุการใช้งานในช่วง 6-45 เดือน ซึ่งปัจจัยที่ส่งผลต่อความทนทานของฟิล์ม แบ่งเป็น 2 กลุ่ม คือ

1) ลักษณะเฉพาะตัวของฟิล์ม เช่น ชนิดของโพลิเมอร์ ชนิดของฟิล์มเป็นฟิล์มชั้นเดียวหรือหลายชั้น ความหนาของฟิล์ม ชนิดของสารเติมแต่งที่ช่วยเรื่องการเสื่อมสภาพของฟิล์มจากแสงแดด และสารตัวเติมอื่นๆ

2) สภาวะแวดล้อม เช่น วัสดุที่ใช้ทำโครงสร้างของโรงเรือน ลักษณะการออกแบบของโรงเรือน ชนิดและความถี่ในการใช้สารเคมีทางการเกษตร ลักษณะภูมิประเทศและภูมิอากาศ

สมบัติทางแสง รังสีอาทิตย์ที่ส่องผ่านเข้าสู่โรงเรือนมี 3 ช่วง ซึ่งแต่ละช่วงมีผลต่อพืชแตกต่างกัน โดยรังสีที่จำเป็นต่อการสังเคราะห์แสงของพืชอยู่ในช่วง 400-700 นาโนเมตร ดังนั้น ฟิล์มคลุมโรงเรือนที่ดีควรให้แสงช่วงนี้ผ่านเข้าสู่โรงเรือนได้มากที่สุด อีกทั้งควรกระจายแสงได้ดีเพื่อให้พืชได้รับแสงอย่างทั่วถึง ในขณะเดียวกันต้องป้องกันไม่ให้รังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีอินฟราเรดแบบใกล้ผ่าน

สมบัติป้องกันการเกิดฝ้า ข้อด้อยของการใช้พลาสติกคลุมโรงเรือนเมื่อเปรียบเทียบกับกระจกคือ พลาสติกมีสมบัติไม่ชอบน้ำ (hydrophobic) ทำให้น้ำที่เกิดจากการควบแน่นบนพลาสติกมีลักษณะเป็นหยด ซึ่งสามารถสะท้อนแสงที่จะส่องผ่านเข้าในโรงเรือนได้ อีกทั้งเมื่อมีความชื้นภายในสูงอาจทำให้เกิดโรคพืชตามมาได้

สมบัติป้องกันการเกาะตัวของฝุ่น เนื่องจากฝุ่นที่เกาะบนฟิล์มทำให้การส่องผ่านของแสงลดลง ส่งผลให้แสงในช่วง PAR ลดลงด้วย

ถาม :ฟิล์มยูวี และฟิล์มกรองรังสียูวี ต่างกันอย่างไร ?
ตอบ:
ฟิล์ม “ยูวี” ในวงการฟิล์มโรงเรือน มักหมายถึง ฟิล์มที่เติม UV stabilizer เพื่อให้ฟิล์มพลาสติกไม่เสื่อมสภาพง่าย เมื่ออยู่ท่ามกลางแสงแดดเป็นเวลานาน​ ส่วนฟิล์ม “กรองรังสียูวี” นั้น หมายถึง ฟิล์มที่เติม UV absorber เพื่อช่วยลดการส่องผ่านของรังสียูวีที่จะผ่านเข้ามาในโรงเรือน

ถาม :ฟิล์มกรองแสงและฟิล์มคัดเลือกแสงแตกต่างกันหรือไม่ ?
ตอบ:
แตกต่างกัน ฟิล์มกรองแสง (filter) คือ ฟิล์มที่ลดความเข้มของแสงที่ส่องผ่าน ตัวอย่างเช่น หากกล่าวถึง ฟิล์มที่กรองแสงยูวีได้ 70% หมายถึง ฟิล์มนี้ลดความเข้มของแสงยูวีที่ส่องผ่าน 100 หน่วย ให้ผ่านฟิล์มเข้ามาได้เพียง 30 หน่วย ส่วนฟิล์มคัดเลือกแสง (wavelength selective) คือ ฟิล์มที่เลือกความยาวช่วงแสงที่ต้องการให้ผ่าน ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นฟิล์มที่คัดเลือกแสงในช่วง PAR

ถาม :ฟิล์มคลุมโรงเรือนทางการค้า “UV filter 7%” หมายถึงอะไร ?
ตอบ:
UV filter 7% หมายถึง ฟิล์มที่เติมสารเติมแต่ง หรือ UV absorber ที่ทำหน้าที่กรองแสงยูวีในปริมาณ 7% มิได้หมายถึง ตัวเลขที่เกี่ยวข้องกับความเข้มของแสงยูวีแต่อย่างใด

ถาม :ฟิล์มคลุมโรงเรือนทางการค้า “UV Stabilizer 3%” หมายถึงอะไร ?
ตอบ:
UV Stabilizer 3% หมายถึง ฟิล์มที่เติมสารเติมแต่งชนิด UV stabilizer ที่ป้องกันการสลายตัวและเสื่อมสลายของพลาสติกเนื่องจากรังสียูวี ในปริมาณ 3% เพื่อยืดอายุฟิล์มพลาสติก

แหล่งข้อมูลและภาพประกอบ

• https://www.mtec.or.th/post-knowledges/29918/
• Espi, A. Salmerón, A. Fontecha, Y. García and A. I. Real (2006). Plastic Film For Agricultural Applications, Journal of Plastic Film & Sheeting, 22: 85-102.
• https://exploreuk.uky.edu/fa/findingaid/?id=xt73j960633j