การประเมินคุณภาพและความสมบูรณ์ของปุ๋ยหมักถ่านชีวภาพจาก รูปแบบกิจกรรมของเอนไซม์หมุนเวียนคาร์บอนและการปลดปล่อย CO2-C
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
การย่อยสลายสารประกอบคาร์บอนในวัสดุอินทรีย์ให้ได้ปุ๋ยหมักที่สมบูรณ์อาศัยกิจกรรมของเอนไซม์หมุนเวียนคาร์บอนเป็นปัจจัยสำคัญ อย่างไรก็ตามข้อมูลการศึกษาผลของการใช้ถ่านชีวภาพในการผลิตปุ๋ยหมักที่ส่งผลต่อจุลินทรีย์ในการย่อยสลายทางชีวภาพยังมีค่อนข้างน้อย แต่มีความจำเป็นที่ต้องศึกษาเพื่อให้บ่งชี้ความสมบูรณ์ของปุ๋ยหมักได้อย่างแม่นยำมากขึ้น ในการศึกษานี้ จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของการใช้ถ่านชีวภาพในระดับแตกต่างกันต่อรูปแบบกิจกรรมของเอนไซม์หมุนเวียนคาร์บอนและการปลดปล่อย CO2-C ระหว่างกระบวนการหมักปุ๋ย และเพื่อนำรูปแบบกิจกรรมของเอนไซม์มาใช้ประเมินคุณภาพและความสมบูรณ์ ของปุ๋ยหมักที่ผลิตได้ วัสดุอินทรีย์ที่นำมาใช้ในการผลิตปุ๋ยหมักประกอบด้วยฟางข้าว (rice straw: RS) ถ่านชีวภาพ (biochar, BC) และมูลแพะ (goat manure, GM) ประกอบด้วย 4 กรรมวิธีทดลอง ดังนี้ 1) กรรมวิธีควบคุม (RS+GM) ขณะที่กรรมวิธีที่ 2) (0.5BC: 1RS)+GM 3) (1BC: 1RS)+GM และ 4) (1.5BC: 1RS)+GM ทำการผสมถ่านต่อฟางข้าวให้ได้อัตราส่วนเท่ากับ 0.5 ต่อ 1 1 ต่อ 1 และ 1.5 ต่อ 1 ตามลำดับ ผลการศึกษาพบว่ากรรมวิธี (1BC: 1RS)+GM มีการหายใจสะสมตลอดช่วงระยะเวลาของการหมักสูงสุด มีค่าเท่ากับ 1135 mg CO2-C kg-1 compost เมื่อเทียบกับกรรมวิธีอื่น (P < 0.05) ในวันที่ 21 ของการหมักพบว่าปุ๋ยหมักในกรรมวิธีเดียวกันนี้มีกิจกรรมของเบต้ากลูโคสิเดสและฟีนอลออกซิเดสสูงสุดเมื่อเทียบกับกรรมวิธีอื่น (P < 0.05) มีค่าเท่ากับ 2.59 µmol dicq g-1 compost h-1 และ 273 g p-nitrophenol g-1 compost h-1 ตามลำดับ สัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ (correlation coefficients, r) ระหว่างกิจกรรมของเบต้ากลูโคสิเดสกับคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) สะสม (cumulative CO2) เป็นไปในทิศทางบวกในช่วงแรก (0-14 วัน) (r = 0.6027) และช่วงท้าย (21-49 วัน) (r = 0.6624) ของการย่อยสลาย (P < 0.05) แสดงให้เห็นศักยภาพในการย่อยสลายเซลลูโลสโดยจุลินทรีย์ ขณะที่กิจกรรมของฟีนอลออกซิเดสมีความสัมพันธ์ทางบวกกับการหายใจสะสมในช่วงท้ายของการหมัก (r = 0.8129) (P < 0.05) ชี้ให้เห็นการปรับตัวของจุลินทรีย์ในการใช้ลิกนินและโพลีฟีนอลส์เป็นแหล่งอาหาร การศึกษานี้ชี้ให้เห็นว่ากิจกรรมของเอนไซม์สามารถใช้ร่วมกับตัวชี้วัดอื่นในการประเมินคุณภาพและความสมบูรณ์ของปุ๋ยหมักถ่านชีวภาพได้โดยพบว่าปุ๋ยหมักในกรรมวิธี (1BC: 1RS)+GM มีการย่อยสลายอย่างสมบูรณ์เป็นปุ๋ยหมักในวันที่ 42 ของการหมัก
Article Details
References
กรมปศุสัตว์. 2560. ข้อมูลจำนวนปศุสัตว์ในประเทศไทย ปี 2560. แหล่งข้อมูล: http://www.oic.go.th/FILEWEB/CABINFOCENTER28/DRAWER090/GENERAL/DATA0000/00000061.PDF. ค้นเมื่อ 22 สิงหาคม 2561.
กรมวิชาการเกษตร. 2548. ประกาศกรมวิชาการเกษตร เรื่อง มาตรฐานปุ๋ยอินทรีย์ พ.ศ. 2548. ราชกิจจานุเบกษา. เล่ม 122 ตอนพิเศษ 109 ง., หน้า 9-10.
ภาณุเดชา กมลมานิทย์, ณัฐพงษ์ พานวงษ์ และพฤกษา หล้าวงษา. 2561. อิทธิพลของอัตราส่วนถ่านชีวภาพต่อฟางข้าวร่วมกับมูลแพะต่อคุณสมบัติทางกายภาพ เคมี และชีววิทยาของปุ๋ยหมัก. แก่นเกษตร. 46: Unpaged.
ภาณุเดชา กมลมานิทย์, ปัทมา วิตยากร, วรรณวิภา แก้วประดิษฐ์, และ จอร์จ คาดิช. 2557. กิจกรรมของเอนไซม์ในการย่อยสลายสารอินทรีย์ต่างคุณภาพที่ใส่ในดินทรายเป็นระยะเวลา 14 ปี. แก่นเกษตร. 42: 531-538.
Alef, K., and P. Nannipieri. 1995. Methods in Applied Soil Microbiology and Biochemistry:Enzyme Activities. 452 Academic Press,
London.Anderson, J. P. E. 1982. Soil respiration, pp.831-871. In: Page, A. L., R. H. Miller, andD. R. Keeney (eds.), Agronomy Monograph
Number 9, Part II. Chemical and BiologicalProperties, 2nd. American Society ofAgronomy and Soil Science Society ofAmerica, Madison, USA.
Barker, J.C. and F.R. Walls. 2002. Livestock manure production rates and nutrient content. Available: http://ipmwww.ncsu.edu/agchem/chptr10/1011.pdf. Accessed Aug. 22, 2018.
Benitez, E, R. Nogales, C. Elvira, G. Masciandaro, B. Ceccanti. 1999. Enzyme activities as indicators of the stabilization of sewage sludges composting with Eisenia foetida. Biores. Technol. 67: 297-303.
Bohacz, J. and T. Kornillowicz-Kowalska. 2009. Changes in enzymatic activity in composts containing chicken feathers. Biores. Technol. 100: 3604-3612.
Camps, M. 2015. The use of biochar in composting. International biochar initiative. [Online]. Available: www.biocharinternational.org [2017. December 25].
Canero , D. C. and M. I. G. Roncero. 2008. “Functional analyses of laccase genes from Fusarium oxysporum”. Mycology. 98: 509-518.
Elzobair , K. A., M. E. Stromberger, J. A. Ippolito. 2016a. Stabilizing effect of biochar on soil extracellular enzymes after a denaturing stress. Chemosphere. 142: 114-119.
Elzobair , K. A., M. E. Stromberger, J. A. Ippolito and R. D. Lentz. 2016b. Contrasting effects of biochar versus manure on soil microbial communities and enzyme activities in an Aridisol. Chemosphere. 142: 145-152.
Gomez, R. B., F. V. Lima and A. S. Ferrer. 2006. The use of respiration indices in the composting process: a review. Waste Manage Res. 24: 37-47.
Haug, R. T. 1993. The Practical handbook of compost engineering. Boca Raton [Fla.] [etc.]: Lewis.
Hendel, B., R.L. Sinsabaugh, and J. Marxsen. 2005. Lignin-degrading enzymes: phenoloxidase and peroxidase. In: M.A.S. Graça, F. Bärlocher, and M.O. Gessner. (Eds.). Methods to study litter decomposition: a practical guide, Springer, Dordrecht.
Jindo, K., M. A. Sanchez-Monedero, T. Hernández, C. García, T. Furukawa, K. Matsumoto, and F. Bastida. 2012. Biochar influences the microbial community structure during manure composting with agricultural wastes. Sci. Total Environ. 416: 476-481.
Kamolmanit, B. and A. Reungsang, A. 2006. “Effect of cassava pulp and swine manure compost on growing plants in greenhouse.” J. Water Environ. Technol. 4: 9-32.
Kamolmanit, B., P. Vityakon, W. Kaewpradit, G. Cadisch and F. Rasche. 2013. Soil fungal communities and enzyme activities in a sandy, highly weathered tropical soil treated with biochemically contrasting organic inputs. Biol. Fertil. Soils. 49: 905-917.
Kandeler, E. 2007. Physiological and biochemical methods for studying soil biota and their function. P. 53–83. In: Paul, E.A. Soil Microbiology, Ecology, and Biochemistry. Elsevier, CA.
Lehmann, J. and S. Joseph. 2009. Biochar for environmental management: an introduction. P. 1-12. In: Lehmann, J. and S. Joseph. Biochar for Environmental Management: Science and Technology. Earthscan, London.
Lehmann, J., M. C. Rillig, J. Thies, C. A. Masiello, W. C. Hockaday and D. Crowley. 2011. Biochar effects on soil biota – a review. Soil Biol. Biochem. 43: 1812-1836.
Nikaeen, M., A. H. Nafez, B. Bina, B. F. Nabavi, and A. Hassanzadeh. 2015. Respiration and enzymatic activities as indicators of stabilization of sewage sludge composting. Waste Manage. 39: 104-110.
Puttaso, A., P. Vityakon, P. Saenjan, V. Treloges and G. Cadisch. 2011. Relationship between residue quality, decomposition patterns, and soil organic matter accumulation in a tropical sandy soil after 13 years. Nutr. Cycl. Agroecosyst. 89: 159-174.
Sinsabaugh, R. L. 1994. Enzymic analysis of microbial pattern and process. Biol Fertil Soils. 17: 69-74
Sinsabaugh, R. L. 2010. Phenol oxidase, peroxidase and organic matter dynamics of soil. Soil Biology and Biochemistry. 42: 391-404.
Smith, J. L., H. P. Collins and V. L. Bailey. 2010. The effect of young biochar on soil respiration. Soil Biol. Biochem. 42: 2345-2347.
Tiquia, S. M. 2005. Microbiological parameters as indicators of compost maturity. Appl. Microb. 99: 816-828.
Vinhal-Freitas, I. C, D. R. B. Wangen, A. S. Ferreira, G. F. Corrêa, and B. Wendling. 2010. Microbail and enzymatic activity in soil after organic composting. R. Bras. Ci. Solo. 34: 757-764.