การใช้ไอโซโทปรังสีในการเกษตร
จารุณี ไกรแก้ว
สำนักงานปรมาณูเพื่อสันติ

การใช้ไอโซโทปรังสีในการเกษตรเป็นการใช้ในการปรับปรุงพืชผลที่เป็นอาหาร การถนอมอาหาร การหาแหล่งน้ำบาดาล การควบคุมและกำจัดแมลง เป็นต้น เพื่อสนองความต้องการพื้นฐานของมนุษย์ที่ต้องการอาหาร น้ำ และมีสุขภาพดี ในปี พ.ศ.2507 Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) และ International Atomic Energy Agency (IAEA) จัดตั้ง Joint Division ของพลังงานปรมาณูในด้านอาหารและการเกษตร ซึ่งตั้งอยู่ที่ IAEA headquarters ในกรุงเวียนนา ประเทศออสเตรีย ซึ่งสนับสนุนและประสานงานโครงการวิจัยทั่วโลกในการใช้ไอโซโทปและรังสีในด้านการเพาะพันธุ์พืช การให้ปุ๋ยดิน การชลประทานและการผลิตพืชผล การควบคุมแมลงและโรคติดต่อ การผลิตปศุสัตว์และสุขภาพ กากเคมีและมลพิษ และการถนอมอาหาร

การถนอมอาหาร (Food Preservation)

รังสีที่อนุญาตให้ใช้ฉายอาหารได้ตามประกาศกระทรวงสาธารณสุข (ฉบับที่ 297) พ.ศ.2549 ได้แก่ รังสีแกมมา ซึ่งได้จากโคบอลต์-60 (Co-60) หรือซีเซียม-137 (Cs-137) รังสีเอกซ์ (X-rays) ที่ได้จากเครื่องผลิตรังสีเอกซ์ และรังสีอิเล็กตรอนที่ได้จากเครื่องเร่งอนุภาคอิเล็กตรอน สำนักงานพลังงานปรมาณูเพื่อสันติ ได้ก่อตั้งโรงงานฉายรังสีแกมมาระดับอุตสาหกรรม เมื่อวันที่ 17 สิงหาคม พ.ศ.2532 ปัจจุบันดำเนินการโดยสถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) วัตถุประสงค์ในการฉายรังสีอาหารมีหลายอย่างเช่น เพื่อลดปริมาณจุลินทรีย์และกำจัดจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค เพื่อยืดอายุการเก็บรักษา เพื่อชะลอการสุกของผลไม้ เพื่อยับยั้งการงอกระหว่างการเก็บรักษา เพื่อทำลายและยับยั้งการแพร่พันธุ์ของแมลง เพื่อชะลอการบานของเห็ด และเพื่อกำจัดพยาธิ รูปที่ 1 และ 2 แสดงตัวอย่างการใช้ประโยชน์

รูปที่ 1 การยับยั้งการงอกของมันฝรั่งด้วยการฉายรังสี
 
รูปที่ 2 การชะลอการบานของเห็ดด้วยการฉายรังสี

การปรับปรุงพันธุ์พืชด้วยรังสี (Mutation)

รังสีที่นิยมใช้คือรังสีแกมมาและรังสีเอกซ์ สามารถฉายผ่านทะลุเข้าไปถึงเนื้อเยื่อภายในได้ดี เกิดการเปลี่ยนแปลงในระดับยีนส์ (genes) ซึ่งเป็นหน่วยพันธุกรรม หรือทำให้เกิดการขาดของโครโมโซม ทำให้ได้ลักษณะพันธุ์ใหม่ๆ ขึ้นมา ประเทศไทยได้เริ่มนำเทคนิคนี้มาใช้ในปี พ.ศ.2508 เป็นต้นมา กรมวิชาการเกษตร ได้นำเมล็ดข้าวมาฉายรังสีแกมมาที่สำนักงานพลังงานปรมาณูเพื่อสันติ จนกระทั่งคัดเลือกได้ ข้าวพันธุ์ กข6 ข้าวพันธุ์ กข10 และข้าวพันธุ์ กข15 ซึ่งมีความต้านทานโรคเพิ่มมากขึ้น ให้ผลผลิตสูง นอกจากนั้นพันธุ์พืชอื่นๆ ที่ปรับปรุงได้ เช่น ถั่วเหลืองพันธุ์ดอยคำ เก๊กฮวย KU1 คาร์เนชั่น (ชัยชุมพล) และกล้วยหอมทอง KU1 ตัวอย่างการปรับปรุงพืชด้วยรังสีดังรูปที่ 3 และ 4

รูปที่ 3 การกลายพันธุ์ของแตงโม
 
รูปที่ 4 ขั้นตอนการปรับปรุงพันธุ์พืชด้วยรังสี

การควบคุมแมลง (Insect Control)

โดยใช้เทคนิคการใช้แมลงที่เป็นหมัน (Sterile Insect Technique, SIT) ประกอบด้วยการเลี้ยงแมลงในห้องทดลองเป็นจำนวนมาก การทำหมันกมลงที่เลี้ยงด้วยการฉายรังสีแกมมา การปล่อยแมลงที่ทำหมันออกไปผสมพันธุ์กับแมลงที่มีอยู่ตามธรรมชาติ ทำให้ตัวเมียวางไข่ที่ไม่สามารถฟักออกเป็นตัวหนอน เมื่อปล่อยแมลงที่เป็นหมันจำนวนมากติดต่อกัน จะช่วยลดประชากรแมลงในธรรมชาติอย่างรวดเร็ว ปัจจุบันทั่วโลกมีการใช้ SIT กับแมลงศัตรูพืชมากกว่า 20 ชนิด ในไทยได้ดำเนินการเทคนิคนี้มานานกว่า 20 ปีแล้ว ในการควบคุมและกำจัดแมลงวันผลไม้ หนอนใยผัก และหนอนเจาะสมอฝ้าย รูปที่ 5 แสดงต้นกำเนิดรังสีแกมมา คือ โคบอลต์-60 รูปที่ 6 แสดงขั้นตอนการควบคุมแมลง

รูปที่ 5 โคบอลต์-60 ต้นกำเนิดรังสีแกมมา
 
รูปที่ 6 แมลงวันตัวเมียถูกผสมด้วยแมลงที่เป็นหมัน ทำให้ไข่ไม่ฟักเป็นตัว

การใช้ประโยชน์ในการเกษตรด้านอื่นๆ

ในการให้อาหารพืช (Plant Nutrition) มีการติดฉลากปุ๋ยด้วยไอโซโทปรังสี เช่น P-32 หรือ N-15 เพื่อหาว่าใช้ปุ๋ยในพืชมากเท่าใด และสูญเสียยังสิ่งแวดล้อมเท่าไร นอกจากนั้นมีการศึกษาอื่นๆ เกี่ยวกับการสังเคราะห์แสง การใช้ยาฆ่าแมลง การเผาผลาญอาหารในพืช การเคลื่อนที่ของไอออน (ions) ในดินและพืช เป็นต้น

ในการผลิตสัตว์และสุขภาพ (Animal Production and Health) มีการใช้ radio-immunoassay วัดการเปลี่ยนแปลงฮอร์โมนระหว่างรอบการสืบพันธุ์ของปศุสัตว์ เพิ่มประสิทธิภาพการสืบพันธุ์ โดยการใช้เทคนิคการเพาะพันธุ์เทียมที่มีประสิทธิภาพมากกว่า ลดผลของ parasite และโรคภัยในการผลิต นอกจากนั้นมีการศึกษาอื่นๆ เช่น ศึกษาการเผาผลาญอาหารไนโตรเจนที่ไม่ใช่โปรตีนโดยใช้ N-15 การศึกษาภาวะที่ขาดสมดุลของแร่ธาตุ ช่วยวางแผนการปฏิบัติให้อาหารสัตว์ การผลิตวัคซีนเจือจางในการต่อต้าน lungworm เป็นต้น

ด้านอุทกวิทยา มีการเสาะหาแหล่งน้ำใต้ดินสำหรับการเกษตร ในประเทศไทย มีการศึกษามากมายเช่น การประยุกต์ใช้เทคนิคคาร์บอน-14 ในการหาอายุน้ำบาดาล การประยุกต์ใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ เพื่อทำนายการไหลของน้ำใต้ดินในพื้นที่ปนเปื้อนสารหนู ศึกษาการปนเปื้อนน้ำบาดาล การตรวจสอบและวิเคราะห์การรั่วซึมของเขื่อน เป็นต้น

บรรณานุกรม

  1. การฉายรังสีอาหารและการยอมรับ. [ออนไลน์]. [สืบค้น 19 ธ.ค. 2554].
    เข้าถึงได้ที่: URL: http://www.tint.or.th/nkc/nkc5003/nkc5003o.html.
  2. การใช้เทคนิคไอโซโทปในทางอุทกวิทยา. [ออนไลน์]. [สืบค้น 19 ม.ค. 2555].
    เข้าถึงได้ที่: URL: http://www.tint.or.th/nkc/nkc5001/nkc50011.html.
  3. การใช้ประโยชน์พลังงานนิวเคลียร์ในกิจการเกษตร. [ออนไลน์]. [สืบค้น 18 ม.ค. 2555].
    เข้าถึงได้ที่: URL: http://guru.sanook.com/encyclopedia/.
  4. การใช้รังสีในทางการเกษตร. [ออนไลน์]. [สืบค้น 18 ม.ค. 2555].
    เข้าถึงได้ที่: URL: http://www.nst.or.th/article/notes01/article007.htm.
  5. การปรับปรุงพันธุ์พืชด้วยรังสี. [ออนไลน์]. [สืบค้น 18 ม.ค. 2555].
    เข้าถึงได้ที่: URL: http://www.tint.or.th/application/apply-plant.html.
  6. เทคนิคการใช้แมลงที่เป็นหมัน (SIT). [ออนไลน์]. [สืบค้น 18 ม.ค. 2555].
    เข้าถึงได้ที่: URL: http://www.tint.or.th/nkc/nkc5001/nkc5001w.html.
  7. สำนักงานพลังงานปรมาณูเพื่อสันติ. (2540). การฝึกอบรมหลักสูตรพลังงานนิวเคลียร์และการใช้ ประโยชน์, หน้า 10.3 . กรุงเทพมหานคร: สำนักงานพลังงานปรมาณูเพื่อสันติ.
  8. Applications of Isotopes and Radiation in Agriculture. http://www.iaea.org/Publications/Magazines/Bulletin/Bull212_3/212_305482935.pdf. ; [18 Jan 2012].