การศึกษารูปแบบของโลหะในปุ๋ยหมักมูลหมูด้วยวิธีการสกัดแบบลำดับขั้น กรณีศึกษาสังกะสีและโพแทสเซียม

Abstract

วัตถุประสงค์ของการศึกษานี้เพื่อกำหนดระยะเวลาของกระบวนการหมักโดยใช้ปริมาณและรูปแบบของสังกะสีและโพแทสเซียมที่ถูกสกัดลำดับขั้นตามวิธีที่ปรับปรุงจาก Tessier et al. (1979) (Wada and Wada, 1999) ควบคู่ไปกับคุณลักษณะทางกายภาพและเคมีอื่นๆ ของปุ๋ยหมัก ปุ๋ยหมักที่ได้จากมูลหมูผสมของเหลือใช้ทางการเกษตร ณ วันที่ 0, 3, 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49, 63, 77, 91, 105 และ 119 ถูกเก็บและวิเคราะห์ ปุ๋ยหมักถูกแบ่งตามอุณหภูมิออกเป็น 2 ระยะ คือ ระยะอุณหภูมิสูง (ระหว่างวันที่ 0-34) และระยะที่เจริญเต็มที่ (ระหว่างวันที่ 35-119) การศึกษารูปแบบบ่งบอกว่าการกระจายของสังกะสีและโพแทสเซียมแตกต่างกัน โดยพบรูปแบบของสังกะสีเรียงตามลำดับดังนี้ รูปสารประกอบออกไซด์ > รูปสารเชิงซ้อนอินทรีย์ > รูปคงค้างของแข็ง > รูปที่แลกเปลี่ยนได้ ขณะที่พบรูปแบบของโพแทสเซียม เรียงตามลำดับดังนี้ รูปที่แลกเปลี่ยนได้ > รูปสารประกอบออกไซด์ > รูปสารเชิงซ้อนอินทรีย์ > รูปคงค้างของแข็ง ซึ่งสอดคล้องกับหลักการกรด-เบสอ่อนแก่ (HSAB) ที่ซึ่งกรดแก่ ดังเช่นกลุ่มโลหะแอลคาไลน์เหมือนโพแทสเซียมชอบอยู่ในรูปที่ละลาย ขณะที่กลุ่มโลหะแทรนซิชั่น เช่น สังกะสี ซึ่งเป็นกรดที่อ่อนกว่าและมีแนวโน้มที่จะเกิดสารประกอบเชิงซ้อน ถึงแม้ว่ากระบวนการหมักอาจเพิ่มรูปสารประกอบออกไซด์และรูปสารเชิงซ้อนอินทรีย์ของโลหะทั้งสองไปในทิศทางเดียวกัน (p<0.01) ผลกระทบดูเหมือนจะไม่มีผลต่อปริมาณของรูปที่แลกเปลี่ยนได้มากนัก เนื่องจากรูปแบบนี้ได้รับอิทธิพลจากหลายรูปแบบที่อาจปลดปล่อยหรือแลกเปลี่ยนได้ ถ้าสภาวะแวดล้อมปุ๋ยหมักถูกเปลี่ยนแปลง อย่างไรก็ตามสังกะสีอาจได้รับอิทธิพลจากกระบวนการหมักมากกว่าโพแทสเซียม จากการที่ปริมาณสังกะสีรูปแลกเปลี่ยนได้มีค่าสูงที่สุดอยู่ในช่วงที่แคบกว่าระหว่างวันที่ 42-49 เท่านั้น และค่อยๆ ลดลงหลังจากนั้น ขณะที่รูปที่แลกเปลี่ยนได้ของโพแทสเซียมมีค่าค่อนข้างสูงไปจนสิ้นสุดกระบวนการหมัก ดังนั้นไม่เพียงแต่งานวิจัยนี้ให้ข้อมูลของ การเจริญเต็มที่ของปุ๋ยหมัก แต่ยังให้แนวคิดถึงกระบวนการหมักที่กระทบต่อรูปแบบของสังกะสีและโพแทสเซียมอย่างแตกต่างกันด้วย สังกะสีปริมาณน้อยดูเหมือนจะตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงมากกว่าโพแทสเซียมและกลายเป็นดัชนีของการเลือกอายุปุ๋ยหมักนี้ The objective of this study was to determine the duration of fermentation period using the amounts and speciation of zinc (Zn) and potassium (K) that were sequentially extracted by the adapted Tessier’s method (Wada and Wada, 1999) together with other physical and chemical compost’s characteristics. Compost derived from swine manures mixed with agricultural wastes at day 0, 3, 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49, 63, 77, 91, 105 and 119 was collected and analyzed. The compost was divided after temperature into 2 stages: thermophilic stage (during days 0-34) and mature stage (during days 35-119). The speciation study indicated that the distributions of Zn and K were different. The preferable Zn species were found in the order of Zn-Ox > Zn-Org > Zn-Res > Zn-Ex while K species were found in the order of K-Ex > K-Ox > K-Org > K-Res. This was in agreement with hard and soft acid and base (HSAB) concept where hard acid as alkaline group like K is more likely to be soluble while transition group like Zn is softer acid and prone to form complexes. Although the fermenting process might increase the oxide and organically complexes of both metals in the same way (p<0.01), the effect seemed not reflecting the amount of exchangeable species. This was because these species got the influence from other species that might release or exchange if environmental compost conditions were altered. However, Zn seemed to get more influence from the fermenting process than K as the narrower highest amounts of Zn-Ex was only during days 42-49 and gradually decreased after that while K-Ex was rather high towards the end of the processes. As a result, not only this research provided the information of maturity but also gave the idea how the fermenting process affected the Zn and K speciation in different manners. The minute amounts of Zn seemed to respond to the change more than K and being the selectivity index of this compost.