การศึกษาระดับการเกิดฮิวมิกของปุ๋ยหมัก ด้วยเทคนิคฟูริเออร์ ทรานสฟอร์มอินฟราเรด สเปกโทรสโกปี ( FT-IR Spectroscopy) : เปรียบเทียบระหว่างมูลสุกร และมูลไก่

Abstract

การศึกษาระดับการเกิดฮิวมิกด้วยเทคนิค FT-IR ได้ดำเนินการในปุ๋ยหมักที่แตกต่างกัน 2 ชนิด คือ มูลสุกร และมูลไก่ ทั้งสองมูลถูกนำมาผสมกับของเสียทางการเกษตรและหมักเป็นเวลา 4 เดือน โดยเก็บตัวอย่างวันที่ 0, 3, 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49, 63, 77, 91, 105 และ 119 เพื่อการศึกษาเชิงแสง ปุ๋ยหมักถูกแบ่งตามอุณหภูมิออกเป็น 4 ระยะ: ระยะเริ่มผสม (0 วัน) ระยะอุณหภูมิสูง (1-41 วันสำหรับปุ๋ยหมักสูตรมูลไก่ และ 1-34 วัน สำหรับปุ๋ยหมักสูตรมูลสุกร) ระยะสุดท้ายของการเกิดปฏิกิริยา (วันที่ 42 สำหรับปุ๋ยหมักสูตรมูลไก่และวันที่ 35 สำหรับปุ๋ยหมักสูตรมูลสุกร) และระยะที่ปุ๋ยเจริญเต็มที่ (หลังจากวันที่ 42 เป็นต้นไปสำหรับปุ๋ยหมักสูตรมูลไก่ และหลังจากวันที่ 35 เป็นต้นไป สำหรับปุ๋ยหมักสูตรมูลสุกร) แม้จะมีการเปลี่ยนแปลงเชิงปริมาณของกรดฮิวมิกน้อยมากในช่วงระยะที่ปุ๋ยเจริญเต็มที่ แต่อินฟราเรดสเปกตรัมของปุ๋ยหมักทั้งสองชนิดกลับเพิ่มขึ้นอย่างโดดเด่น ซึ่งบ่งบอกถึงการสร้างของโครงสร้างที่ซับซ้อน เช่น พันธะ C-H, C-O, C-N, O-H, C=O, C=C และ C=N โดยเฉพาะอย่างยิ่งพันธะ C≡C ที่ตำแหน่งจำนวนคลื่น 2144 เซนติเมตร-1 ของปุ๋ยหมักสูตรไก่ และที่ตำแหน่งจำนวนคลื่น 2322 เซนติเมตร-1 ของปุ๋ยหมักสูตรมูลสุกรซึ่งปรากฏอย่างชัดในวันที่ 42 จากนั้นอัตราส่วนเชิงแสงระหว่างโครงสร้างแอโรแมติกและโครงสร้างแอลิแฟติกของปุ๋ยหมักสูตรมูลไก่ลดลงหลังจากวันที่ 77 สอดคล้องกับปริมาณของกรดฮิวมิก (p <0.5) อย่างไรก็ดีมูลสุกรสร้างกรดฮิวมิกได้น้อยกว่า ซึ่งปริมาณกรดฮิวมิกนี้ก็ไม่ได้มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในช่วงที่ปุ๋ยหมักเจริญเต็มที่ ดังนั้นจึงมีเพียง FT-IR สเปกตรัมที่สามารถกำหนดคุณลักษณะกรดฮิวมิกของมูลสุกรได้ โดยระยะอุณหภูมิสูงมีพันธะที่เสถียรน้อย เช่น C-H เกิดขึ้นมากกว่า ขณะที่เมื่อกระบวนการหมักเข้าใกล้ระยะที่ปุ๋ยเจริญเต็มที่จะเพิ่มปริมาณพันธะที่เสถียรมากกว่า เช่น C=H, C≡C และ C≡N แม้กระนั้นก็ตามหลังจากระยะที่ปุ๋ยหมักเจริญเต็มที่ในวันที่ 35 โครงสร้างทั้งหมดลดลงเล็กน้อยจากกระบวนการมิเนอราลไลเซชัน ซึ่งจากผลการศึกษาพบว่าการเก็บรักษาปุ๋ยหมักนานเกินไปอาจจะไม่ได้เป็นวิธีที่เหมาะสมสำหรับการปฏิบัติที่ดีที่สุด ดังนั้นเทคนิค FT-IR จึงไม่ได้เป็นเพียงเครื่องมือที่มีประโยชน์ที่จะช่วยในการกำหนดคุณภาพ ปุ๋ยหมัก แต่ยังเป็นดัชนีเพื่อเลือกเวลาที่เหมาะสมที่จะใช้หรือเก็บรักษาปุ๋ยหมักอีกด้วย

Study of humification degree using FT-IR technique was conducted on two different composts, porcine manure and chicken manure. Both were mixed with agricultural wastes and fermented for 4 months. Samples were collected at day 0, 3, 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49, 63, 77, 91, 105 and 119 and then, prepared for optical study. The composts were divided after temperature into 4 stages: initial phase (day 0), thermophilic phase (1-41 for chicken compost and 1-34 for porcine compost), end of active phase (day 42 for chicken compost and 35 for porcine compost), and mature phase (after day 42 for chicken compost and 35 for porcine compost). Despite the minimal quantitative changes of humic acid during mature stages, the increasing IR spectrum of both composts was outstanding. This indicated the forming of complicated structures such as C-H, C-O, C-N, OH, C=O, C=C and C=N, especially C≡C bonds at wave number 2144 cm-1 of chicken compost and 2322 cm-1 of porcine compost that had just appeared noticeably on day 42. Later, optical ratios between aromatic and aliphatic structures of chicken manure gradually declined after day 77 corresponding to the amounts of humic acid (p<0.5). However, porcine manure produced less amounts of humic acid which were not significantly changed during mature stage. So, only FT-IR spectrum could help to determine its characteristics. The thermophilic stage showed more of less stable bonds such as C-H while moving towards mature stage the more stable bonds such as C=H, C≡C and C≡N increased. Nevertheless, after the mature stage had been reached at day 35, all of the structures slightly declined according to mineralization process. As a result, keeping the composts too long might not be an appropriate way for the best practice. Therefore, FT-IR technique was not only the useful tool to help in determining the composts’ quality but also and indices to select the proper time to use or keep the compost as well.