การพัฒนาปุ๋ยละลายช้าไฮโดรเจลที่มีประสิทธิภาพในการซึมซับน้ำและเหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของพริกจินดา

บทคัดย่อ

การนำกากตะกอนหม้อกรองมาผ่านการดัดแปรทางเคมีด้วยกรดฟอสฟอริกและปริมาณแมกนีเซียมออกไซด์ที่แตกต่างกัน ผ่านกระบวนการโคไพโรไลซิสที่อุณหภูมิ 600 ?C ทำให้ได้ปุ๋ยไบโอชาร์ที่มีประสิทธิภาพละลายช้า ปุ๋ยไบโอชาร์ 0.5MgPA-BC ซึ่งมีปริมาณ Mg:P ต่ำที่สุดแสดงการปลดปล่อยธาตุอาหารฟอสเฟตอย่างต่อเนื่องในน้ำ ปราศจากไอออนได้ตลอด 240 ชั่วโมง เมื่อเพิ่มอัตราส่วนของ Mg: P เป็น 1, 1.5 และ 2 พบว่าทำให้เกิดสารประกอบฟอสฟอรัสที่พืชสามารถดูดซึมได้ (phytoavailable) มากยิ่งขึ้น นอกจากนี้ยังพบว่าการเพิ่มอัตราส่วนของ Mg:P ลดอัตราการปลดปล่อยฟอสเฟตของปุ๋ยไบโอชาร์ในน้ำ เนื่องจากการปรับปรุงกากตะกอนหม้อกรองผ่านกระบวนการทางความร้อนด้วยแมกนีเซียมและฟอสฟอรัสทำให้เกิดสารประกอบประเภทฟอสเฟตต่างชนิดกันขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของ Mg:P อัตราส่วนของแมกนีเซียมที่เพิ่มขึ้นทำให้ฟอสเฟตเปลี่ยนจากสารประกอบไพโรฟอสเฟตเป็นออโทฟอสเฟตซึ่งมีความสามารถการละลายน้ำได้ในปริมาณที่ต่างกัน อีกทั้งยังส่งผลต่อการเพิ่มขึ้นของค่า pH ที่ โดยปุ๋ยไบโอชาร์ 1MgPA-BC และ 1.5MgPA-BC มีค่าความค่าความเป็นเบสเล็กน้อย และมีความเหมาะสมกว่าตัวอย่างอื่นๆสำหรับนำไปศึกษาต่อในพืช ในการศึกษานี้ได้ทำการคัดเลือกปุ๋ยไบโอชาร์ที่มีอัตราส่วน Mg:P เท่ากับ 1 (1MgPA-BC) ซึ่งมีคุณสมบัติละลายช้าและนำมาห่อหุ้มด้วยพอลิไวนิลแอลกอฮอล์และโซเดียมอัลจิเนตผ่านกระบวนการไอโอโนโทรปิกเจเลชั่นเพื่อสังเคราะห์ปุ๋ยไฮโดรเจลละลายช้า เนื่องจากพอลิไวนิลแอลกอฮอล์และโซเดียมอัลจิเนตมีคุณสมบัติชอบน้ำ การนำปุ๋ยไบโอชาร์ไปห่อหุ้มด้วยพอลิเมอร์เป็นการเพิ่มความสามารถในการดูดซับน้ำ ทำให้ได้ปุ๋ยไฮโดรเจลที่มีศักยภาพในการเก็บกักน้ำและค่อยๆปลดปล่อยน้ำเพื่อใช้ในภาวะขาดแคลนน้ำได้ โดยพบว่าความสามารถในการกักเก็บน้ำในดินเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของพอลิเมอร์ในปุ๋ยไฮโดรเจล อีกทั้งยังพบว่าปริมาณไบโอชาร์ที่เพิ่มขึ้นในปุ๋ยไฮโดรเจลส่งผลให้ฟอสฟอรัสละลายออกมาได้มากขึ้น อย่างไรก็ตามไม่พบความสัมพันธ์ระหว่างพอลิเมอร์และอัตราการละลายของฟอสฟอรัส กล่าวคือกลไกหลักในการควบคุมการปลดปล่อยฟอสเฟตของปุ๋ยไฮโดรเจลควบคุมโดยคุณสมบัติของปุ๋ยไบโอชาร์ที่ถูกบรรจุในพอลิเมอร์ ไม่ใช่การห่อหุ้มด้วยพอลิเมอร์ ผลการทดลองศึกษาอิทธิพลของปุ๋ยต่อการเจริญเติบโตของพริกจินดาพันธุ์เรดซันอีสานในกระถาง โดยนำปุ๋ยไบโอชาร์ 1MgPA-BC (T3) และปุ๋ยไฮโดรเจลที่มีส่วนประกอบของไบโอชาร์ 10% (10SRHF) (T4) และ 2.5% (2.5SRHF) (T5) ร่วมกับปุ๋ยสูตร 46-0-0 และ 0-0-60 เปรียบเทียบกับการใช้ปุ๋ยเคมีสูตร 16-16-16 (T1) ในอัตราเท่ากันคือ 50 กิโลกรัมต่อไร่ (โดยให้ปุ๋ย 25 กิโลกรัมต่อไร่ต่อครั้ง ทั้งหมด 2 ครั้ง) และปุ๋ยเคมีสูตร 16-16-16 ที่อัตรา 25 กิโลกรัมต่อไร่ (12.5 กิโลกรัมต่อไร่ต่อครั้ง ทั้งหมด 2 ครั้ง) (T2) ผลจากการศึกษาความกว้างของพุ่ม จำนวนผลผลิตต่อต้น และน้ำหนักต่อต้น พบว่าปุ๋ยไบโอชาร์ (T3) มีประสิทธิภาพใกล้เคียงกับปุ๋ยเคมีในท้องตลาด ทั้ง T1 และ T2 และมีประสิทธิภาพสูงกว่าปุ๋ยไฮโดรเจลทั้งสองประเภท (T4 และ T5) คุณสมบัติของปุ๋ยไบโอชาร์อาจช่วยในการจัดการระบายน้ำได้ดีกว่าปุ๋ยไฮโดรเจล ภายใต้สภาวะที่มีน้ำเพียงพอ การเพิ่มความสามารถในการดูดซึมและเก็บกักน้ำของไฮโดรเจลจึงไม่มีความจำเป็น และส่งผลให้ผลผลิตของพริกจินดาที่ได้รับปุ๋ยไฮโดรเจลน้อยกว่าในปุ๋ยไบโอชาร์ ต้นทุนการผลิตปุ๋ยไบโอชาร์ปุ๋ยไฮโดรเจลที่มีปริมาณปุ๋ยไบโอชาร์ 10% และปุ๋ยไฮโดรเจลที่มีปริมาณปุ๋ยไบโอชาร์ 2.5% เท่ากับ 10.13 17.72 และ 23.72 บาทต่อกิโลกรัม ตามลำดับ สำหรับผลการวิเคราะห์ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ของการใช้ปุ๋ยทั้ง 5 สูตร ในการผลิตพริกจินดาภายใต้สภาวะที่ทำการศึกษา พบว่าส่วนใหญ่มีกำไรสุทธิจากการผลิตพริกจินดา ยกเว้น กรณีปุ๋ยไฮโดรเจลที่มีปริมาณปุ๋ยไบโอชาร์ 2.5% (T5) เกิดการขาดทุนสุทธิเท่ากับ -8,244 บาทต่อไร่ ซึ่งไม่มีความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ ขณะที่ปุ๋ยไบโอชาร์ (T3) และ ปุ๋ยไฮโดรเจลที่มีปริมาณปุ๋ยไบโอชาร์ 10% (T4) มีกำไรสุทธิเท่ากับ 13,523 และ 2,170 บาทต่อไร่ จึงสรุปได้ว่าปุ๋ยที่พัฒนาขึ้นซึ่งให้ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ในการผลิตพริกจินดามากที่สุดและให้ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ได้ดีกว่าปุ๋ยเคมีในอัตราเดียวกัน คือ ปุ๋ยไบโอชาร์ (T3)