‘HandySense AWD’ เซนเซอร์วัดระดับน้ำทำนาแบบเปียกสลับแห้ง ลดแก๊สเรือนกระจก 30–50%

การทำนาข้าวแบบดั้งเดิมที่ใช้วิธีขังน้ำในแปลงตลอดฤดูกาลเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้เกิดแก๊สเรือนกระจกปริมาณมาก โดยเฉพาะแก๊สมีเทน (CH4) ซึ่งมีคุณสมบัติทำให้เกิดภาวะโลกร้อนสูงกว่าแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ถึง 28 เท่า โดยจะปล่อยแก๊สมีเทนสูงเฉลี่ย 15–20 กิโลกรัมต่อไร่ต่อรอบการเพาะปลูก หากเทียบเป็นค่า ‘คาร์บอนฟุตพรินต์’ หรือคาร์บอนไดออกไซด์เทียบเท่า (CO2e) จะมีสัดส่วนสูงถึง 420–560 กิโลกรัมต่อไร่ ส่งผลให้นาข้าวเป็นแหล่งปล่อยแก๊สเรือนกระจกที่มากที่สุดของภาคการเกษตร

กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) โดยศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) พัฒนา ‘HandySense AWD (แฮนดิเซนส์ เอดับบริวดี)’ เซนเซอร์วัดระดับน้ำสำหรับทำนาแบบเปียกสลับแห้ง (Alternate Wetting and Drying: AWD) เพื่อเป็นเครื่องมือสนับสนุนให้เกษตรกรไทยปรับเปลี่ยนวิธีการทำนา ลดการสร้างผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และรับมือสภาวะโลกร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น

HandySense AWD ช่วยติดตามระดับน้ำในแปลงนาอย่างแม่นยำ

การทำนาแบบเปียกสลับแห้ง คือ การจัดการน้ำในแปลงนาให้มีช่วงน้ำขังสลับช่วงแห้งในช่วงเวลาที่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของต้นข้าว การปล่อยนาให้แห้งจะทำให้ดินได้รับออกซิเจนมากขึ้น ส่งผลให้จุลินทรีย์กลุ่มเมทาโนเจน (methanogens) เติบโตได้ไม่ดีและผลิตมีเทนได้น้อยลง ด้วยกลไกนี้ การทำนาแบบเปียกสลับแห้งจึงลดการปล่อยแก๊สมีเทนได้มากถึงร้อยละ 30–50 และช่วยลดการใช้น้ำได้ร้อยละ 15–30

ดร.ธีระ ภัทราพรนันท์ ทีมวิจัยเทคโนโลยีเกษตรดิจิทัล เนคเทค สวทช. อธิบายว่า ทีมวิจัยได้พัฒนา HandySense AWD ชุดอุปกรณ์เซนเซอร์สำหรับตรวจวัดระดับน้ำในแปลงนาเพื่อสนับสนุนให้เกษตรกรทำนาแบบเปียกสลับแห้งได้อย่างแม่นยำ ทดแทนการอาศัยประสบการณ์ในการสังเกตผิวหน้าดิน เพื่อประเมินว่านาแห้งเพียงพอที่จะลดการปล่อยแก๊สมีเทนโดยที่นาไม่แห้งเกินจนผลผลิตตกต่ำแล้วหรือยัง

“ขั้นตอนหลักในการทำนาแบบเปียกสลับแห้ง คือ ในระยะต้นกล้าจนถึงก่อนแตกกอ เกษตรกรควรขังน้ำไว้ที่ระดับ 5 เซนติเมตรเพื่อควบคุมไม่ให้วัชพืชเกิด จนกระทั่งเมื่อต้นข้าวตั้งตัวเข้าสู่ระยะแตกกอ จึงเริ่มกระบวนการทำนาแบบเปียกสลับแห้ง โดยปล่อยให้น้ำค่อย ๆ ลดลงตามธรรมชาติจนต่ำกว่าผิวดินประมาณ 15 เซนติเมตร แล้วจึงเติมน้ำกลับเข้าแปลงนาใหม่อีกครั้งให้มีระดับสูงเหนือผิวดินประมาณ 5 เซนติเมตร ทำเช่นนี้สลับกันไปจนกว่าข้าวจะเริ่มตั้งท้อง

“ดังนั้น HandySense AWD จึงเป็นเทคโนโลยีที่เข้ามาช่วยให้เกษตรกรวัดระดับน้ำในแปลงนาได้อย่างแม่นยำ โดยชุดอุปกรณ์จะประกอบด้วยเซนเซอร์อัลตราโซนิกสำหรับวัดระดับน้ำทั้งเหนือผิวดินและในดิน พร้อมส่งข้อมูลระดับน้ำในพื้นที่เพาะปลูกขึ้นระบบคลาวด์และแสดงผลในรูปแบบแดชบอร์ดแบบเรียลไทม์ ทั้งนี้เกษตรกรสามารถติดตามน้ำในแปลงนาผ่านแอปพลิเคชันที่ติดตั้งบนสมาร์ตโฟนหรือคอมพิวเตอร์ได้ตลอดเวลา เพื่อวางแผนนำน้ำเข้าพื้นที่นาได้อย่างเหมาะสมและแม่นยำอันมีผลโดยตรงต่อทั้งปริมาณผลผลิตข้าวและปริมาณการปล่อยแก๊สมีเทนในแต่ละรอบการผลิต”

อุปกรณ์เซนเซอร์วัดระดับน้ำ HandySense AWD ยังรองรับการติดตั้งเซนเซอร์อื่น ๆ เพื่อจัดเก็บข้อมูลที่เป็นประโยชน์ต่อการทำนาไปพร้อมกันด้วย เช่น เซนเซอร์วัดสภาพอากาศ ทั้งอุณหภูมิ ความชื้นในอากาศ และปริมาณน้ำฝน โดยทีมวิจัยได้ออกแบบชุดอุปกรณ์ให้ใช้พลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์ร่วมกับแบตเตอรี่เพื่อติดตั้งใช้งานในที่นาได้สะดวก เกษตรกรไม่จำเป็นต้องพึ่งพาระบบไฟฟ้าจากภายนอก

HandySense AWD อุปกรณ์สนับสนุนลดการปล่อยแก๊สเรือนกระจก

ที่ผ่านมาทีมวิจัยได้นำเทคโนโลยี HandySense AWD ไปใช้สนับสนุนนักวิจัยจากศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (ไบโอเทค) สวทช. ในการทำวิจัยเพื่อลดการปล่อยแก๊สเรือนกระจกจากการปลูกข้าวสายพันธุ์ต่าง ๆ ผ่านโครงการการเพิ่มศักยภาพการผลิตและมูลค่าสินค้าเพื่อเกษตรอุตสาหกรรมและการพัฒนาเชิงพื้นที่อย่างยั่งยืน โดยในช่วง 1 ปีที่ผ่านมาได้ติดตั้งอุปกรณ์เพื่อทำวิจัยในจังหวัดพิจิตร ลำปาง และเชียงใหม่แล้ว รวมพื้นที่วิจัยภาคสนามที่กำลังดำเนินการอยู่มากกว่า 20 จุด

ดร.ธีระ อธิบายว่า ทีมวิจัยได้นำอุปกรณ์ HandySense AWD ไปติดตั้งเพื่อเก็บข้อมูลระดับน้ำในนารวมถึงระดับการปล่อยแก๊สมีเทน เพื่อศึกษาว่า การปลูกข้าวสายพันธุ์ต่าง ๆ ควบคู่กับการทำนาแบบเปียกสลับแห้งจะให้ผลลัพธ์เรื่องปริมาณการปล่อยแก๊สเรือนกระจกแตกต่างกันอย่างไรบ้าง รวมถึงใช้เป็นข้อมูลสำคัญเพื่อวิเคราะห์หาเทคนิคการเพาะปลูกที่เหมาะสม เพื่อส่งเสริมให้เกษตรกรไทยปลูกข้าวคาร์บอนต่ำ ผลผลิตสูงต่อไปในอนาคต

ปัจจุบันทีมวิจัยเปิดให้นักพัฒนาเทคโนโลยีการเกษตรและเกษตรกรที่สนใจงานเทคโนโลยี HandySense AWD นำเทคโนโลยีนี้ไปใช้งานโดยไม่คิดค่าใช้จ่ายในรูปแบบ Open Innovation และดาวน์โหลดพิมพ์เขียวของเทคโนโลยีนี้ไปใช้พัฒนาต่อหรือผลิตอุปกรณ์เพื่อใช้งานได้ นอกจากช่วยให้นักพัฒนาเทคโนโลยีการเกษตรเข้าถึงเทคโนโลยีนี้ได้สะดวกแล้ว ยังมีส่วนช่วยขยายผลการใช้งาน ทำให้เกษตรกรไทยสามารถเข้าถึงเทคโนโลยีนี้ได้ในวงกว้างยิ่งขึ้น

การทำนาแบบเปียกสลับแห้งเป็นแนวทางการจัดการน้ำในนาข้าวที่ช่วยลดการปล่อยแก๊สเรือนกระจกได้อย่างมีนัยสำคัญ ทำให้ในช่วง 1–2 ปีที่ผ่านมา ทั้งภาครัฐและเอกชนเริ่มหันมาส่งเสริมการเพาะปลูกรูปแบบนี้มากขึ้น โดยสร้างแรงจูงใจผ่านกลไกการซื้อขายคาร์บอนเครดิตเพื่อช่วยเกษตรกรมีรายได้เสริม และสนับสนุนประเทศไทยมุ่งเป้าสู่การปล่อยแก๊สเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์ (Net Zero Greenhouse Gas Emissions: Net Zero GHG) ในปี พ.ศ. 2608 (ค.ศ. 2065)

ดร.ธีระ กล่าวทิ้งท้ายถึงผู้ที่สนใจใช้งานอุปกรณ์เพื่อการวางแผนการซื้อขายคาร์บอนเครดิตว่า ปัจจุบันทีมวิจัยกำลังร่วมกันพัฒนาแอปพลิเคชันสำหรับช่วยคำนวณคาร์บอนฟุตพรินต์ที่เกิดจากการปลูกข้าว โดยแอปพลิเคชันจะจัดเก็บข้อมูลระดับน้ำในข้าวจากชุดอุปกรณ์ HandySense-AWD ให้โดยอัตโนมัติ เกษตรกรสามารถใช้แอปพลิเคชันนี้บันทึกกิจกรรมที่เกิดขึ้นตลอดกระบวนการเพาะปลูกข้าว เช่น การใช้ปุ๋ย การใช้สารเคมี การจัดเตรียมแปลง เพื่อให้แอปพลิเคชันประเมินการปล่อยแก๊สเรือนกระจกในเบื้องต้น รวมถึงนำข้อมูลจากแอปพลิเคชันไปใช้รายงานข้อมูลต่อผู้ตรวจสอบได้อย่างสะดวกและแม่นยำ ช่วยให้การซื้อขายขายคาร์บอนเครดิตทำได้ง่ายขึ้นด้วย

การพัฒนา HandySense AWD เป็นอีกหนึ่งตัวอย่างสำคัญของการนำเทคโนโลยีดิจิทัลมาช่วยยกระดับภาคการเกษตรไทย ทั้งการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต การลดการใช้น้ำ และการลดการปล่อยแก๊สเรือนกระจก เทคโนโลยีนี้จึงไม่เพียงช่วยให้เกษตรกรปรับตัวต่อความท้าทายด้านสิ่งแวดล้อมและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้ดีขึ้น แต่ยังเป็นก้าวสำคัญในการพัฒนาเกษตรกรรมไทยสู่ความยั่งยืน

สำหรับผู้ที่สนใจใช้งานเทคโนโลยีศึกษารายละเอียดได้ที่ https://bfarm.in.th/ และติดตามข่าวสารเทคโนโลยีได้ที่เฟซบุ๊กกลุ่ม HandySense Community หรือติดต่อสอบถามรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ ทีมวิจัยเทคโนโลยีเกษตรดิจิทัล (DAT) เนคเทค สวทช. เบอร์โทรศัพท์ 0 2564 6900 หรืออีเมล business@nectec.or.th

เรียบเรียงโดย ภัทรา สัปปินันทน์ ฝ่ายสร้างสรรค์สื่อและผลิตภัณฑ์ สวทช.
อาร์ตเวิร์กโดย ภัทรา สัปปินันทน์
ภาพประกอบโดย ภัทรา สัปปินันทน์, เนคเทค สวทช. และภาพจาก Shutterstock