จุลินทรีย์ในดิน

12 พฤศจิกายน 2555 จุลินทรีย์ 0

ดินเป็นแหล่งที่อยู่อาศัยของจุลินทรีย์มากมายหลายชนิด ประกอบไปด้วย แบคทีเรีย รา เชื้อแอคติโนมัยสีท สาหร่าย โปรโตซัว และไวรัส นอกจากนี้แล้วในดินยังมีสัตว์หน้าดิน และแมลงหน้าดินต่างๆ สิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีความสัมพันธุ์กันในระบบนิเวศของดิน ส่วนใหญ่แล้วดินเกิดจากการสลายตัวและผุพังของแร่หินต่างๆ โดยอิทธิพลจากธรรมชาติ เช่นความร้อน ความเย็น กระแสน้ำ และการทับถมของซากสิ่งมีชีวิตที่เน่าเปื่อยผุพัง ซึ่งเป็นผลมาจากกิจกรรมของจุลินทรีย์ในดิน จุลินทรีย์เหล่านี้จึงมีบทบาทสำคัญในการเกิดความอุดมสมบูรณ์ของดิน จำนวนของจุลินทรีย์ในดินขึ้นอยู่กับอาหารทีมีประโยชน์ในดิน ความชื้น ค่าความเป็นกรด-ด่าง และ อุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมในดิน

แบคทีเรียจัดเป็นจุลินทรีย์กลุ่มใหญ่พบจำนวนมากที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับจุลินทรีย์ชนิดอื่นๆ ในหนึ่งกรัมของดินที่อุดมสมบูรณ์มีแบคทีเรียมากถึง หนึ่งแสนถึงพันล้านโคโลนีต่อกรัมดิน มีหน้าที่ในการย่อยสลายซากพืชซากสัตว์ ผลิตฮิวมัส เปลี่ยนแปลงแร่ธาตุในดินให้เป็นประโยชน์ต่อสิ่งมีชีวิตทั้งจุลินทรีย์เองและพืช แบคทีเรียบางชนิดเป็นโรคพืช แบคทีเรียที่พบในดินโดยทั่วไป มีรูปร่าง 3 แบบคือ แบบกลม แบบแท่ง และแบบเกลียว แบคทีเรียเจริญเติบโตและเพิ่มจำนวนอย่างรวดเร็วในดินที่มีอินทรีย์วัตถุ มีความชื้นพอสมควร และค่าความเป็นกรดด่างอยู่ระหว่าง 5.5-9 ในบริเวณรากพืชจะพบแบคทีเรียมากกว่าในบริเวณที่ไกลออกไป กิจกรรมของแบคทีเรียในดินมีมากมายแต่ที่มีความสำคัญต่อระบบนิเวศ คือ การเป็นผู้ย่อยสลายอินทรียวัตถุในดินทำให้อยู่ในรูปที่พืชสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ และทำให้เกิดกระบวนการตรึงไนโตรเจนในดินเป็นต้น แบคทีเรียที่พบและสามารถนำมาใช้ประโยชน์ เช่น Pseudomanas sp, Rhizobium sp, Bacillus sp, Clostridium sp  เป็นต้น

เชื้อรา
เป็นจุลินทรีย์ที่มีจำนวนรองลงมาจากแบคทีเรีย เส้นใยของเชื้อรายาวเป็นสิบถึงร้อยเมตรต่อกรัมของดินที่อุดมสมบูรณ์ มีบทบาทในการย่อยสลายซากพืชซากสัตว์รวมถึงฮิวมัสในดิน บางชนิดเป็นสาเหตุของโรคในสิ่งมีชีวิต บางชนิดทำลาย nematode ซึ่งเป็นศัตรูพืช ดำรงชีวิตได้โดยการดูดซึมสารอินทรีย์จากการย่อยภายนอกเซลล์ มีรูปร่างเป็นเส้นใย หรือเป็นเซลล์เดี่ยว จำเป็นต้องการออกซิเจนในการดำรงชีวิต เชื้อราส่วนใหญ่เจริญเติบโตได้ดีในดินที่เป็นกรด ที่พบและคัดแยกได้จากพื้นที่ในโครงการ Mucor sp, Chaetomium sp, Trichoderma sp, Aspergillus sp, Penicillium sp เป็นต้น

เชื้อแอคติโนมัยสีท
เป็นจุลินทรีย์ที่มีลักษณะสารพันธุกรรมคล้ายแบคทีเรียและมีลักษณะสารพันธุกรรมคล้ายแบคทีเรียและมีลักษณะของผนังเซลล์เชื้อรา ในการจัดจำแนกยังคงจัดเป็นแบคทีเรียที่ต้องการออกซิเจนในการดำรงชีวิต ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ มักอยู่รวมกันเป็นเส้นสาย สามารถเจริญเติบโตได้ในดินที่เป็นกรดถึงเป็นด่าง ประมาณ 5.5 – 10.0 ย่อยสลายสารที่แบคทีเรียและเชื้อราย่อยสลายได้ยาก เช่น ไขมัน ไคติน แอคติโนมัยสีทบางชนิดสามารถสร้างสารปฏิชีวนะออกฤทธิ์ในการยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียและเชื้อราได้ เช่นเชื้อ Streptomyces sp สามารถผลิตสารปฏิชีวนะที่เป็นประโยชน์แก่มนุษย์เป็นจำนวนมาก

ความอุดมสมบูรณ์ในดินเกิดจากจุลินทรีย์
จุลินทรีย์ทีมีชีวิตอย่างอิสระในดินมีประโยชน์ต่อพืชเป็นอย่างยิ่งโดยเฉพาะบทบาทต่อการย่อยสลายสารอินทรีย์ จุลินทรีย์บางชนิดอาศัยอยู่กับพืชและมีชีวิตอย่างพึ่งพาอาศัยกัน ทั้งสองกรณีทำให้สิ่งมีชีวิตทั้งสองได้รับสารอาหารที่จำเป็นและน้ำเพิ่มขึ้นความสัมพันธุ์ของจุลินทรีย์ในดิน

จุลินทรีย์ ผู้ย่อยสลายเพื่อสร้างอาหารแก่สิ่งมีชีวิตซากพืชจะถูกย่อยเป็นลำดับขั้นตอนอย่างมีระเบียบ แบคทีเรียและราในดินร่วมด้วยช่วยกันในการย่อยเซลลูโลส โปรตีน ไขมัน และสารประกอบอื่นๆ จนได้สารตั้งต้นในการหายใจของสิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถสร้างอาหารได้ด้วยตนเอง สังคมของจุลินทรีย์สามารถเปลี่ยนแปลงครึ่งหนึ่งของสารอินทรีย์ไปเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ได้ภายในหนึ่งปี ถึงแม้ว่าสารประกอบเหล่านี้ถูกย่อยสลายได้โดยตรง แต่สารลิกนินและสารอินทรีย์บางอย่างยังคงไม่มีการเปลี่ยนแปลง หรือถูกย่อยสลายเพียงบางส่วนจนเกิดเป็นฮิวมัส ซึ่งขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมอาจนับเป็นปี สิบปี หรือร้อยปีที่จะเปลี่ยนแปลงสารอินทรีย์ทั้งหมดไปเป็นกาซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ การย่อยสลายสารอินทรีย์จากจุลินทรีย์จึงทำให้เกิดสารโมเลกุลขนาดเล็ก เช่น  กรดอะมิโน ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อพืช

จุลินทรีย์ที่คัดแยกจากพื้นทีในโครงการจากพื้นที่โครงการสร้างป่าตามแนวพระราชดำริ และป่าพันธุกรรมพืช อ. ครบุรี จังหวัดนครราชสีมา ที่มีความสามารถในการย่อยสลายสูง สามารถนำมาใช้ลดระยะเวลาการย่อยสลายวัสดุเหลือใช้ทางเกษตรช่วยให้ผลิตปุ๋ยชีวภาพได้อย่างรวดเร็ว และเมื่อทดลองใช้กับพืชปลูกทดลอง เช่น มะเขือเทศ ดาวเรืองได้ผลดีโดยไม่ต้องใช้ปุ๋ยเคมี

จุลินทรีย์ แหล่งปุ๋ยธรรมชาติของพืช
พืชทั้งหมดต้องการไนโตรเจนในรูปของแอมโมเนียหรือไนเตรท กิจกรรมที่เกิดจากแบคทีเรียที่สามารถตรึงไนโตรเจนในรูปอิสระไม่สามารถจัดหาไนโตรเจนให้แก่ความต้องการของสังคมพืชในโลกนี้ ดังนั้นจึงมีการนำปุ๋ยเคมีมาใช้แก่พืช อย่างไรก็ตามจัดเป็นการสูญเสียค่าใช้จ่าย นักวิทยาศาสตร์จึงมีความพยายามในการศึกษาวิจัยหาความสัมพันธุ์ระหว่างพืชและจุลินทรีย์ที่สามารถตรึงไนโตรเจน เพื่อลดการใช้ปุ๋ยเคมีลง

ไรโซเบียม เป็นแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ร่วมกับรากพืชตระกูลถั่ว โดยแบคทีเรียกลุ่มนี้อาศัยอยู่ในปมบริเวณรากของพืชตระกูลถั่ว จะดูดซึมสารอาหารและทำให้เกิดปมขึ้นที่รากพืชตระกูลถั่วทำให้สามารถตรึงไนโตรเจนจากอากาศได้ นับเป็นแหล่งปุ๋ยตลอดชีวิตของต้นพืช ทำให้ผลผลิตของพืชสูงขึ้น การอยู่ร่วมกันของแบคทีเรียไรโซเบียมและพืชเริ่มต้นเมื่อแบคทีเรียในดินเข้าไปในขนรากของพืช พืชจะสร้างโปรตีนที่เรียกว่า lectins แล้วไปรวมกับแบคทีเรียที่ขนรากของพืช เซลล์ของพืชตีวงล้อมรอบกลุ่มแบคทีเรียจนเกิดเป็นปม

มีการคัดเลือกไรโซเบียมที่มีประสิทธิภาพสูงจากพื้นที่โครงการสร้างป่าตามแนวพระราชดำริ และป่าพันธุกรรมพืช อ. ครบุรี จังหวัดนครราชสีมา มาทดลองใช้ประโยชน์ในการอาศัยร่วมกับพืชตระกูลถั่วที่ทดลอง เช่น ถั่วพูและถั่วผักยาวเพื่อให้ได้ผลผลิตสูงขึ้น โดยลดการใช้ปุ๋ยเคมีได้เป็นจำนวนมาก

จุลินทรีย์ จากธรรมชาติสู่การบำบัดมลพิษน้ำ
จากการใช้ปุ๋ยเพื่อให้ผลผลิตทางการเกษตรสูง ปุ๋ยสังเคราะห์โดยทั่ว ๆ ไปมีไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และโพแทสเซียมเป็นองค์ประกอบ ปุ๋ยเหล่านี้หากมีการใช้มากเกินจำเป็นจะปะปนไปอยู่ตามแม่น้ำ ลำคลอง สระ บ่อน้ำ น้ำบาดาล เป็นต้น น้ำที่มีปริมาณไนเตรทสูง เมื่อดื่มเข้าไปจะทำให้เป็นโรคพิษไนเตรท คือโรคเด็กตัวเขียว โดยไนเตรทจะไปลดรูปเป็นไนไตรท์ในตัวเด็ก และเมื่อถูกส่งถ่ายไปกับโลหิตแดงก็จะไปแย่งออกซิเจนจากโลหิตแดงนั้น ๆ จนเกิดเป็นโลหิตดำที่ขาดออกซิเจน ทำให้เด็กมีอาการตัวเขียวและเสียชีวิตได้ จึงเรียกว่าโรคเด็กตัวเขียว

กระบวนการที่ใช้ในการกำจัดไนเตรทออกจากน้ำทั่วไปมีค่าใช้จ่ายค่อนข้างสูง แต่พบว่าการที่สารประกอบไนโตรเจนในพื้นที่โครงการไม่มีการสะสมมากจนเกินไป ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากมีดิไนตริไฟอิ้งค์แบคทีเรียซึ่งสามารถเปลี่ยนไนเตรทและให้ก๊าซไนโตรเจนกลับสู่บรรยากาศ ดังนั้นการคัดเลือกเชื้อที่มีความสามารถดังกล่าวจากธรรมชาติจึงเป็นวิธีทางชีวภาพที่น่าสนใจ ได้มีการคัดแยกเชื้อแบคทีเรียที่สามารถสลายไนเตรทในน้ำจากพื้นที่โครงการที่ป่าตามแนวพระราชดำริของสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาสยามบรมกุมารี กองการเกษตรและสหกรณ์ สำนักงานทหารพัฒนา หน่วยบัญชาการทหารพัฒนา จังหวัดกาญจนบุรีแล้วนำมาทดลองการใช้ประโยชน์ในการบำบัดน้ำเสียในห้องปฏิบัติการ จนระดับไนเตรทในน้ำลดลง

ป้ายคำ :

เรื่องที่เกี่ยวข้องกับหมวด จุลินทรีย์