ประวัติศาสตร์ข้าวไทย

ระยะพักตัวของเมล็ด (seed dormancy)

     เมล็ด ที่เก็บเกี่ยวมาจากต้นใหม่ ๆ  เมื่อเอาไปเพาะมักจะไม่งอกทันที  มันจะต้องใช้เวลาสำหรับพักตัวอยู่ระยะหนึ่ง ประมาณ ๑๕-๓๐ วัน จึงจะมีความงอกถึง ๘๐ หรือ ๑๐๐ เปอร์เซ็นต์ ระยะเวลาหลังจากเก็บเกี่ยวที่เมล็ดไม่งอกนี้  เรียกว่า  ระยะพักตัวของเมล็ด  ข้าวพวกอินดิคาแทบทุกพันธุ์มีระยะพักตัวของเมล็ด  แต่ข้าวพวกจาปอนิคานั้น  ไม่มีระยะพักตัว  ระยะพักตัวมีประโยชน์มาก โดยเฉพาะเป็นประโยชน์สำหรับชาวนาในเขตร้อน ซึ่งมีฝนตกและมีความชื้นของอากาศสูง  ในฤดูเก็บเกี่ยว

เพราะ ข้าวที่ไม่มีระยะพักตัวของเมล็ดจะงอกทันทีเมื่อได้รับความชื้น หรือเมล็ดเปียกน้ำฝน ส่วนข้าวที่มีระยะพักตัวมันจะไม่งอกในสภาพดังกล่าว  ซึ่งชาวนาจะได้รับผลิตผลเต็มที่ตามที่เก็บเกี่ยวได้ ระยะพักตัวของเมล็ดข้าวส่วนใหญ่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาในเมล็ด ยังไม่สมบูรณ์ ฉะนั้น เมื่อได้เก็บเกี่ยวมาแล้ว เมล็ดจึงไม่งอกและต้องรอไปจนกว่าเมล็ดนั้นได้มีการเปลี่ยนทางสรีรวิทยาครบ สมบูรณ์เสียก่อน  มันจึงจะงอก  สำหรับข้าวป่านั้นมีระยะพักตัวนานกว่าพันธุ์ข้าวที่ชาวนาปลูก บางครั้งเป็นเวลานานประมาณ ๕-๖ เดือน ทั้งนี้อาจเป็นเพราะระยะพักตัวใน ๓๐  วันแรก เนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยา และหลังจากนั้นเนื่องมาจากเปลือกนอกใหญ่ที่ห่อหุ้มเมล็ดประสานกันแน่นมากจน อากาศและน้ำเข้าไปไม่ได้ ฉะนั้น จะต้องแกะเปลือกนอกใหญ่ออกเสียก่อน แล้วจึงเอาเมล็ดไปเพาะในจานแก้วเพื่อให้งอกตามปกติ ดังนั้น ระยะพักตัวของเมล็ดข้าวอาจเกิดขึ้นได้ด้วยสาเหตุทางสรีรวิทยา  และลักษณะทางกายภาพของเมล็ด

ความไวต่อช่วงแสง (sensitivity to photoperiod)

      การปลูกข้าวพวกที่ไวต่อช่วงแสงจะต้อง ปลูกในฤดูนาปี (โดยอาศัยน้ำฝน บางครั้งจึงเรียกว่า ข้าวนาน้ำฝน) เพราะในฤดูนาปรังกลางวันมีความยาวกว่า ๑๒ ชั่วโมง เดือนที่มีกลางวันสั้นที่สุด ได้แก่ เดือนธันวาคม และเดือนที่มีกลางวันยาวที่ได้สุด ได้แก่ เดือนมิถุนายน ความยาวของกลางวันจะเริ่มสั้นจนมากพอที่จะทำให้ข้าวพวกไวต่อช่วงแสงออกดอก ได้นั้น  คือ  วันในเดือนกันยายน ตุลาคม พฤศจิกายน และธันวาคม  ข้าวที่มีความไวน้อยต่อช่วงแสงจะออกดอกในเดือนกันยายน   ตุลาคม  ซึ่งเรียกว่า  ข้าวเบา  ข้าวที่ออกดอกในเดือนพฤศจิกายน เรียกว่าข้าวกลาง  และข้าวที่ออกดอกในเดือนธันวาคม  มกราคม  เรียกว่า ข้าวหนัก   ด้วยเหตุนี้ ข้าวพวกที่ไวต่อช่วงแสงจะออกดอกในเดือนดังกล่าวนี้เท่านั้น ไม่ว่าจะปลูกในเดือนอะไรก็ตามมันจึงมีระยะการเจริญเติบโตมากพอสมควร
เนื่องจากข้าวพวกไวต่อช่วงแสงจะออกดอก เฉพาะในเดือนที่มีความยาวของกลางวันที่ต้องการเท่านั้น  ข้าวพวกไวต่อช่วงแสงจึงมีประโยชน์สำหรับชาวนาในบางท้องที่  เช่นในจังหวัดต่าง ๆ ในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ที่มีฝนตกไม่สม่ำเสมอ  ซึ่งหมายความว่า  บางปีฝนก็มาเร็วและบางปีฝนก็มาล่า  แต่การสิ้นสุดของฤดูฝนนั้นค่อนข้างแน่นอน ปกติในภาคตะวันออกเฉียงเหนือจะหมดฤดูฝนในต้นเดือนพฤศจิกายน  เพราะฉะนั้น การปลูกข้าวด้วยพันธุ์ที่ไวต่อช่วงแสง  และเป็นข้าวเบาหรือข้าวกลาง  ถึงแม้จะปลูกล่ากว่าปกติ มันก็จะออกดอกให้เก็บเกี่ยวได้  แต่ผลิตผลอาจลดต่ำลงบ้าง  นี่คือข้อดีของข้าวที่มีความไวต่อช่วงแสง

๒) ข้าวที่ไม่ไวต่อแสง   การออกดอกของข้าวพวกนี้ไม่ขึ้นอยู่กับความยาวของกลางวัน เมื่อต้นข้าวได้มีระยะเวลาการเจริญเติบโตครบตามกำหนด ต้นข้าวก็จะออกดอกทันทีไม่ว่าเดือนนั้นจะมีกลางวันสั้นหรือยาว  พันธุ์ข้าว กข.๑  เป็นพันธุ์ที่ไม่ไวต่อช่วงแสง  เมื่อมีอายุเจริญเติบโตนับจากวันตกกล้าครบ ๙๐-๑๐๐ วัน  ต้นข้าวก็จะออกดอก ฉะนั้น พันธุ์ข้าวที่ไม่ไวต่อช่วงแสง จึงใช้ปลูกได้ผลดีทั้งในฤดูนาปรังและนาปี อย่างไรก็ตาม พวกไม่ไวต่อช่วงแสงมักจะให้ผลิตผลสูงเมื่อปลูกในฤดูนาปรัง
ปกติระยะการเจริญเติบโตของต้นข้าวทั้งไวและไม่ไวต่อช่วงแสง แบ่งออกได้เป็น ๒ ระยะ ดังนี้
     (๑) ระยะการเจริญเติบโตทางลำต้น   (basic  vegetative growth  phase)  เป็นระยะเวลานับตั้งแต่วันตกกล้าจนถึงวันที่แตกกอและต้นสูงเต็มที่ ในระยะนี้ ต้นข้าวมีการเจริญเติบโตทางความสูงและแตกเป็นหน่อใหม่จำนวนมาก
     (๒) ระยะการสร้างช่อดอก (panicle initiation phase)  เป็นระยะเวลาที่ต้นข้าวเริ่มสร้างช่อดอกจนถึงรวงข้าวเริ่มโผล่ออกมาให้เห็น ซึ่งใช้เวลาประมาณ  ๓๐ วัน สำหรับพันธุ์ข้าวที่ไวต่อช่วงแสง อาจเรียกระยะนี้ว่า ระยะที่มีความไวต่อช่วงแสง (photoperiod sensitive phase) ดังนั้น  ข้าวที่ไวต่อช่วงแสงเมื่อได้ครบระยะการเจริญเติบโตทางลำต้นแล้ว ต้นข้าวจะไม่สร้างช่อดอกจนกว่าต้นข้าวจะได้รับช่วงแสงที่มันต้องการ  ส่วนข้าวที่ไม่ไวต่อช่วงแสง จะเริ่มสร้างช่อดอกทันที หลังจากที่ต้นข้าวได้ครบระยะการเจริญเติบโตทางลำต้นแล้ว  ดังนั้น  การปลูกในระยะเวลาที่ไม่เหมาะสมจึงทำให้พันธุ์ที่ไวต่อช่วงแสงมีเวลามากหรือ น้อยเกินไป สำหรับการเจริญเติบโตทางลำต้นโดยเฉพาะการใช้พันธุ์ที่ไวต่อช่วงแสงปลูกล่า กว่าปกติจะทำให้ต้นข้าวมีระยะเวลาน้อยไป ทำให้ได้ผลิตผลต่ำ

ความสามารถในการขึ้นน้ำและการทนน้ำลึก (floating ability and tolerence to deep water)

     ข้าว ที่ปลูกในประเทศไทย  ชนิดข้าวไร่และข้าวนาสวน  ไม่จำเป็นต้องมีความสามารถในการขึ้นน้ำหรือการทนน้ำลึก   เพราะพื้นที่ปลูกนั้นไม่มีน้ำลึก  แต่พันธุ์ข้าวที่ปลูกเป็นข้าวนาเมืองนั้น จำเป็นต้องมีความสามารถในการขึ้นน้ำและต้องทนน้ำลึกด้วย  เพราะระดับน้ำในนาเมืองในระยะต้นข้าวกำลังเจริญเติบโตทางลำต้นและออกรวง มีความชื้นประมาณ ๘๐-๓๐๐ เซนติเมตร  โดยเฉพาะในระหว่างเดือนกันยายนและต้นเดือนธันวาคม  ปกติชาวนาที่ปลูกข้าวนาเมือง จะต้องลงมือไถนาเตรียมดินและหว่านเมล็ดพันธุ์ในเดือนเมษายนหรือพฤษภาคม  เพราะในระยะนี้ดินแห้งน้ำไม่ขังในนา ซึ่งเหมาะสำหรับการเตรียมดินและหว่านเมล็ดพันธุ์  เมื่อฝนตกลงมาหลังจากที่ได้หว่านเมล็ดแล้ว เมล็ดข้าวที่หว่านลงไปจะงอกเป็นต้นกล้า   และเจริญเติบโตในดินที่ไม่มีน้ำขังนั้น  จนถึงเดือนกรกฎาคมหรือสิงหาคม ฉะนั้น ข้าวพวกนี้จึงมีสภาพคล้ายข้าวไร่ในระยะแรก  ๆ ต่อมาในเดือนสิงหาคมฝนจะเริ่มตกหนักขึ้น ๆ  และระดับน้ำในนาก็จะสูงขึ้น ๆ จนมีความลึกประมาณ ๘๐-๓๐๐ เซนติเมตร ในเดือนกันยายนแล้วระดับน้ำลึกนี้ก็จะมีอยู่ในนาอย่างนี้ไปจนถึงกลางเดือน ธันวาคม   หลังจากนั้นระดับน้ำก็จะเริ่มลดลงกระทั่งแห้งในเดือนมกราคม  ด้วยเหตุนี้  ต้นข้าวจะต้องเจริญเติบโตทางความสูงในระยะที่ระดับน้ำเพิ่มสูงขึ้น  เพื่อ ให้มีส่วนของลำต้นและใบจำนวนหนึ่งอยู่เหนือระดับน้ำ ความสามารถของต้นข้าวในการเจริญเติบโตให้มีต้นสูง เพื่อหนีระดับน้ำที่เพิ่มขึ้นนี้  เรียกว่า ความสามารถในการขึ้นน้ำของต้นข้าว  เนื่องจากต้นข้าวจะต้องอยู่ในน้ำที่มีความลึกมากอย่างนี้เป็นเวลา ๒-๓  เดือนก่อนที่ต้นข้าวจะออกรวงจนแก่เก็บเกี่ยวได้ในต้นหรือกลางเดือนมกราคม ซึ่งเป็นระยะเวลาที่ระดับน้ำในนาได้ลดลงเกือบแห้ง ฉะนั้น ความสามารถของต้นข้าวที่เจริญเติบโตอยู่ในน้ำลึกจนกระทั่งเก็บเกี่ยวนี้จึง เรียกว่า การทนน้ำลึก ดังนั้น การขึ้นน้ำและการทนน้ำลึก จึงเป็นลักษณะที่จำเป็นยิ่งของพันธุ์ข้าวนาเมืองหรือข้าวขึ้นน้ำ

คุณภาพของเมล็ด (grain quality)

คุณภาพ ของเมล็ดแบ่งออกได้เป็น  ๒ ประเภทด้วยกัน คือ คุณภาพเมล็ดทางกายภาพ ซึ่งหมายถึง ลักษณะรูปร่างและขนาดของเมล็ดที่มองเห็นได้  และคุณภาพทางเคมี  ซึ่งหมายถึง องค์ประกอบทางเคมีที่รวมกันเป็นเม็ดแป้งของข้าวที่หุงต้มเพื่อบริโภค

     ๑) คุณภาพเมล็ดทางกายภาพ  เป็นลักษณะที่เกี่ยวกับ  ความยาว  ความกว้าง  และความหนาของเมล็ดข้าวกล้อง ตลอดจนถึงการมีท้องไข่ของข้าวเจ้า   นอกจากนี้คุณภาพในการสีเป็นข้าวสารก็ถือว่าเป็นคุณภาพทางกายภาพของเมล็ดด้วย เมล็ดข้าวที่ตลาดต้องการ และถือว่ามีเมล็ดได้มาตรฐานนั้น เมล็ดข้าวกล้องจะต้องมีความยาวประมาณ ๗ - ๗.๕  มิลลิเมตร  ความกว้างและความหนาประมาณ ๒ มิลลิเมตร  และมีหน้าตัดของเมล็ดค่อนข้างกลม  ถ้าเป็นข้าวเจ้าเมล็ดจะต้องใส  ไม่มีท้องไข่  การมีท้องไข่ของเมล็ดข้าวกล้องนั้นทำให้เมล็ดหักง่ายเมื่อเอาไปสีเป็นข้าว สาร ซึ่งทำให้ได้เมล็ดข้าวสารที่หักมาก ดังนั้น  พันธุ์ข้าวที่รัฐบาลไทยส่งเสริมให้ชาวนาปลูกจะต้องมีคุณภาพเมล็ดได้มาตรฐาน  ซึ่งเรียกว่า ข้าวพันธุ์ดี
     ๒) คุณภาพเมล็ดทางเคมี เป็นลักษณะขององค์ประกอบของแป้งในเมล็ดข้าวกล้อง  ข้าวเหนียวและข้าวเจ้าแตกต่างกันในชนิดของแป้งที่รวมกันเป็นเอ็นโดสเปิร์ม   เมล็ดข้าวเหนียวประกอบด้วยแป้งชนิดอะมิโลเพกทินเป็นส่วนใหญ่ และมีแป้งอะมิโลสน้อยมาก  คือ ประมาณ ๕-๗ เปอร์เซ็นต์เท่านั้น  ส่วนเมล็ดข้าวเจ้าประกอบด้วยแป้งชนิดอะมิโลส ประมาณ ๑๕-๓๐  เปอร์เซ็นต์ เปอร์เซ็นต์ของอะมิโลสในเมล็ดข้าวเจ้าของพวกอินดิคาและจาปอนิคาก็แตกต่างกัน ด้วย ข้าวอินดิคามีแป้งอะมิโลสประมาณ ๒๐-๓๐ เปอร์เซ็นต์  ส่วนข้าวพวกจาปอนิคามีเพียง ๑๕-๒๐ เปอร์เซ็นต์  ข้าวไทยที่มีเปอร์เซ็นต์ของแป้งอะมิโลสต่ำ ได้แก่  ข้าวดอกมะลิ  ๑๐๕  (๒๒ เปอร์เซ็นต์) ส่วนข้าวไทยที่มีเปอร์เซ็นต์แป้งอะมิโลสสูง ได้แก่ กข.๑ (๓๐ เปอร์เซ็นต์)
เปอร์เซ็นต์แป้งอะมิโลสในเมล็ดของข้าว มีความสัมพันธ์กับคุณภาพในการหุงต้มและการบริโภค  ข้าวเหนียวมีแป้งอะมิโลสน้อยกว่าข้าวเจ้า  ข้าวเหนียวจึงหุงสุกเร็วกว่าข้าวเจ้า  และข้าวเหนียวที่หุงสุกแล้วจะเหนียวกว่าข้าวเจ้าด้วย  ในจำพวกข้าวเจ้าด้วยกัน  เมล็ดของพันธุ์ที่มีปริมาณแป้งอะมิโลสสูง เมื่อหุงสุกแล้ว  เมล็ดข้าวสุกจะแข็งกว่าข้าวที่มีปริมาณแป้งอะมิโลสต่ำ  ดังนั้น ผู้บริโภคที่ชอบรับประทานข้าวที่อ่อนนิ่ม จะต้องเลือกพันธุ์ที่มีปริมาณแป้งอะมิโลส ประมาณ ๒๐-๒๕  เปอร์เซ็นต์
นอกจากชนิดของแป้งอะมิโลสเพกทิน และแป้งอะมิโลส ที่เป็นองค์ประกอบทางเคมีของแป้งเอ็นโดสเปิร์มแล้ว   ปริมาณโปรตีนในเมล็ดข้าวสารก็มีความสำคัญด้วย เพราะโปรตีนเป็นชนิดของอาหารที่ร่างกายต้องการมาก สำหรับการเจริญเติบโต ปกติเมล็ดข้าวจะมีปริมาณโปรตีนประมาณ ๗-๑๐ เปอร์เซ็นต์ และปริมาณของโปรตีนนี้จะผันแปรไปตามสภาพแวดล้อมที่ปลูกข้าว เช่น การใส่ปุ๋ยทำให้มีปริมาณโปรตีนในเมล็ดเพิ่มขึ้น และรวงข้าวที่มีจำนวนเมล็ดต่อรวงน้อยเมล็ดก็มักจะมีปริมาณโปรตีนสูง

ลักษณะรูปต้น (plant type)

     ถ้าอาหารส่งไปเลี้ยงและสร้างจำนวนรวง เป็นส่วนใหญ่ อาหารก็เหลือน้อยสำหรับสร้างจำนวนเมล็ดและน้ำหนักเมล็ด  ฉะนั้น  ต้นข้าวต้นนี้จึงมีจำนวนรวงมาก จำนวนเมล็ดต่อรวงน้อย  และน้ำหนักข้าวเปลือกของเมล็ดเบา  จึงเป็นสิ่งที่ทำไม่ได้ที่จะให้มีต้นข้าวที่มีเมล็ดในรวงมากและเมล็ดข้าว เปลือกมี น้ำหนักมาก  ทำได้เพียงให้ได้องค์ประกอบทั้งสามอย่างในจำนวนที่พอดี ๆ เท่านั้น

ต่อ มานักวิชาการเรื่องข้าวได้ศึกษาพบว่า ต้นข้าว  จะให้ผลิตผลสูงหรือต่ำนั้น  ขึ้นอยู่กับลักษณะรูปต้นของข้าว เพราะรูปต้นของข้าวมีความสัมพันธ์กับการใช้ปุ๋ย  หรือที่เรียกว่า  การตอบสนองต่อปุ๋ยและการเปลี่ยนแร่ธาตุอาหารจากปุ๋ยให้เป็นแป้ง ซึ่งใช้ในการสร้างส่วนต่าง ๆ ของต้นและเมล็ดข้าว พันธุ์ข้าวที่ให้ผลิตผลสูงจะต้องมีลักษณะรูปต้นที่สำคัญ ๆ  ดังนี้
     ๑) ใบมีสีเขียวแก่  ตรง  ไม่โค้งงอ  แผ่นใบไม่กว้าง  และไม่ยาวจนเกินไป ลักษณะใบอย่างนี้ ทำให้ทุกใบในต้นข้าวได้รับแสงแดดตลอดเวลา และเป็นปริมาณเท่า ๆ  กัน  นอกจากนี้   ใบสีเขียวแก่ก็จะมีจำนวนคลอโรฟีลล์ (chlorophyll) ในใบมากกว่าใบสีเขียวอ่อนด้วย   จึงทำให้มีการสังเคราะห์แสง  เพื่อเปลี่ยนแร่ธาตุเป็นแป้งได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าใบที่โค้งงอ   ดังนั้น ต้นข้าวที่มีลักษณะใบดังกล่าวจึงมีปริมาณอาหารไปสร้างส่วนต่าง ๆ   ของต้นและเมล็ดมาก  จนทำให้ได้ผลิตผลสูง
     ๒) ความสูงของต้นประมาณ ๑๐๐-๑๓๐ เซนติเมตร  ความสูงของต้นเป็นระยะตั้งแต่พื้นดินถึงปลายของรวงที่สูงที่สุด  ต้นข้าวที่มีความสูงขนาดนี้จะไม่ล้มง่าย  และมีขนาดของใบพอเหมาะกับการสังเคราะห์แสง
๓) ลำต้นแข็ง  ไม่ล้มง่าย เมื่อใส่ปุ๋ยลงในนามากขึ้น ต้นข้าวที่ไม่ล้มจะมีการสร้างอาหารและเมล็ดได้ตามปกติ จึงทำให้มีผลิตผลสูง
     ๔) แตกกอมากและให้รวงมาก  ต้นข้าวที่แตกกอมากและตอบสนองต่อการใช้ปุ๋ย  จะมีจำนวนรวงต่อกอมาก  จึงทำให้มีจำนวนรวงต่อเนื้อที่ปลูกมาก  ซึ่งเป็นองค์ประกอบอย่างหนึ่งของการให้ผลิตผลสูง

ความต้านทานต่อโรคและแมลงศัตรูข้าว (resistance to diseases and insects)

     พันธุ์ ข้าวที่มีลักษณะรูปต้นดี  ตอบสนองต่อการใช้ปุ๋ยสูงก็ไม่สามารถที่จะให้ผลิตผลสูงได้ ถ้าพันธุ์นั้นไม่มีความต้านทานต่อโรคและแมลงศัตรูที่ระบาดในขณะนั้น  ด้วยเหตุนี้  ลักษณะต้านทานต่อโรคและแมลงจึงเป็นสิ่งที่สำคัญยิ่ง ความต้านทานต่อโรคและแมลงศัตรูของต้นข้าวนั้น  เป็นผลที่เกิดจากปฏิกิริยาทางพันธุศาสตร์ระหว่างพันธุกรรมของต้นข้าวและ เชื้อโรคหรือแมลง   ซึ่งเป็นวิชาการอีกแขนงหนึ่งที่แตกต่างไปจากเรื่องอื่น