การศึกษาวิวัฒนาการของกรดฮิวมิกระหว่างการหมักปุ๋ยมูลวัว ด้วยการใช้เทคนิคอัลตราไวโอเลตวิสิเบิลสเปกโทรสโกปี

Abstract

มูลวัวผสมกับวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรถูกใช้ศึกษาวิวัฒนาการของกรดฮิวมิกระหว่าง กระบวนการหมักด้วยเทคนิคอัลตราไวโอเลตวิสิเบิลสเปกโทรสโกปี เก็บตัวอย่างเป็นเวลา 4 เดือน และแบ่งตัวอย่างตามอุณหภูมิได้เป็น 4 ระยะ ได้แก่ ระยะเริ่มต้น (วันที่ 0) ระยะอุณหภูมิสูง (ระหว่างวันที่ 1-34) ระยะสุดท้ายของการเกิดปฏิกิริยา (วันที่ 35) และระยะเจริญเต็มที่ (ระหว่างวันที่ 36-119) เมื่อระยะเวลาการหมักปุ๋ยนานขึ้นทั้งอินทรียวัตถุและค่าอัตราส่วนคาร์บอนต่อไนโตรเจน (C/N) ของปุ๋ยหมักจะค่อยๆ ลดลง (r= 0.671 และ -0.655, p<0.01) รวมทั้งปริมาณกรดฮิวมิกที่แปรตามปริมาณอินทรียวัตถุด้วย (r=0.585, p< 0.05) ค่าอัตราส่วนของธาตุองค์ประกอบของกรดฮิวมิกแสดงความสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญกับเวลาเช่นกัน โดยเมื่อค่าอัตราส่วนคาร์บอนต่อไฮโดรเจน (C/H) ลดลงค่าอัตราส่วนออกซิเจนต่อคาร์บอน (O/C) จะเพิ่มขึ้นสัมพันธ์กับระยะเวลาดังกล่าว (r=-0.777 และ r=0.921 ตามลำดับ, p<0.01) บ่งบอกถึงการเกิดโครงสร้างที่ไม่อิ่มตัว เช่น หมู่คาร์บอกซิล (–COOH) ที่มีมากขึ้นเมื่อระยะเวลาการหมักนานขึ้น อย่างไรก็ตามจากลักษณะของอัลตราไวโอเลตวิสิเบิลสเปกโทรสโกปีแบ่งปุ๋ยตามทิศทางของการเกิดโครงสร้างที่ไม่อิ่มตัวออกเป็น 2 ระยะ ได้แก่ ระยะเพิ่มขึ้น (ระหว่าง วันที่ 0-63) และระยะลดลง (ระหว่าง วันที่ 64-119) จากการศึกษานี้พบว่าช่วงการดูดกลืนคลื่นแสงที่อยู่ระหว่าง 260 – 280 นาโนเมตร (ช่วง E2) 460 – 480 นาโนเมตร (ช่วง E4) และ 600 – 670 นาโนเมตร (ช่วง E6) มีค่าสูงที่สุดในวันที่ 63 ซึ่งค่าลอการิทึม E (Log E) ชี้ให้เห็นว่ากรดฮิวมิกที่เสถียรปรากฏ ในวันที่ 63 77 และ 119 แม้กระนั้นก็ตามมีเพียงปุ๋ยหมักที่นาน 63 วันที่มีปริมาณกรดฮิวมิกมากกว่าวันอื่นๆ ถึง 1.5 เท่า ทำให้ระยะเวลาการหมัก 63 วัน จึงเป็นระยะเวลาที่เหมาะสมมากที่สุด กล่าวโดยสรุป เทคนิคอัลตราไวโอเลตสเปกโทรสโกปีเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์ ในการศึกษาวิวัฒนาการของโครงสร้างกรดฮิวมิก การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นสามารถใช้เป็นดัชนีหนึ่ง ในการประเมินคุณภาพของปุ๋ยหมักได้ และยังช่วยในการกำหนดการเจริญเต็มที่ของปุ๋ยหมักรวมทั้งช่วงระยะเวลาที่ปุ๋ยหมักนำไปใช้ประโยชน์ได้ดีอีกด้วย

Cow manure mixed with agricultural wastes was studied the evolution of its humic acids through the composting process using Ultra Violet-Visible Spectroscopy (UV-Vis) technique. Samples were selected during fermenting period for 4 months and were divided after the temperature into 4 stages: initial stage (day 0), thermophillic stage (during day 1-34), end of active stage (day 35) and mature stage (during day 36-119). As the length of mixing went further, organic matters and C/N ratios of the compost gradually decrease (r=-0.671 and -0.655, p< 0.01) including the amounts of humic acid that corresponded to the amounts of organic matters (r=0.585, p< 0.05). The ratios of elemental composition of humic acid also showed significantly related to the time. As the C/H was decreasing (r=-0.777, p<0.01), O/C was increasing (r= 0.921, p< 0.01) implying the occurring of more unstable structures such as –COOH along the mixing period. However, UV-Vis spectroscopy characteristics divided the compost after the direction of unsaturated structures into 2 phases: the increasing phase (during day 0-63) and the decreasing phase (during day 64-119). From this study, all the highest absorbency ranges between 260-280 nm (E2 range), 460-480 nm (E4 range) and 600-670 nm (E6 range) were found on day 63. The logarithm E (Log E) also pointed that stable humic acids were found on day 63, 77 and 119. Nevertheless, only the compost fermented for 63 days that held at least 1.5 times of the amounts of humic acid than the others. As a result, the most appropriate time for fermenting the compost should be 63 days. In summary, UV-Vis spectroscopy technique is a useful tool to study the evolution of humic acid’s sturctures. The changing appearance could be used as a good index of compost quality. It helps in determining compost maturity including the duration of practical period to use the compost as well.