การใช้ประโยชน์และสร้างมูลค่าเพิ่มของหินเพอร์ไลต์ลพบุรีเพื่อเกษตรกรรมที่ยั่งยืน

บทคัดย่อ

ปัจจุบันเกษตรกรประสบปัญหากับความแห้งแล้ง เกิดการเสียหายต่อการเพาะปลูกอ้อย ทำให้ต้นอ้อยไม่เจริญตามปกติ ทำให้เกษตรกรได้รับความเดือดร้อนโดยทั่วและส่งผลให้เกิดปัญหาดินเสื่อมสภาพในการรักษาและปรับสภาพดินที่ใช้ในการเกษตรมีการใช้เพอร์ไลต์ผสมลงในดินโดยมีการตรึงกับแบคทีเรีย ทำให้ดินปรับสภาพได้ดีกว่าใส่เพียงแบคทีเรียอย่างเดียวลงไปในดิน ซึ่งการตรึงแบคทีเรียด้วยเพอร์ไลต์จะจำกัดขอบเขตของจุลินทรีย์ให้อยู่บริเวณใดบริเวณหนึ่ง และเซลล์ของแบคทีเรียไม่สูญเสียคุณสมบัติในการทำงาน และยังสามารถนำเซลล์กลับมาใช้ใหม่ได้อย่างต่อเนื่อง การศึกษาครั้งนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อการตรึงแบคทีเรีย Bacillus spp. กับวัสดุตัวกลางเพอร์ไลต์ และศึกษาเพื่อทดสอบผลของการใช้เพอร์ไลต์เป็นวัสดุตัวพาแบคทีเรียในการส่งเสริมการเจริญ และกระตุ้นการทนแล้งของอ้อยในแปลงทดลอง ปัจจัยที่มีผลต่อการตรึงแบคทีเรีย Bacillus spp. กับวัสดุตัวกลางเพอร์ไลต์ในการทดลองนี้ได้ทดสอบปริมาณเชื้อตั้งต้น ขนาดอนุภาค ค่า pH ของสารละลายระหว่างการเก็บรักษา และอายุการเก็บรักษา โดยนำโคโลนีเชื้อแบคทีเรีย Bacillus spp. ทั้ง 3 สายพันธุ์ ละลายในสารละลายฟอสเฟตบัฟเฟอร์ที่ปรับค่า pH ของบัฟเฟอร์เป็น pH 6, 7 และ 8 ตามลำดับ ใช้เพอร์ไลต์ขนาด 12 เมซ แบ่งเป็น 2 กลุ่มได้แก่กลุ่มที่ผ่านการเผาที่อุณหภูมิสูงที่อุณหภูมิ 870 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 3 ชั่วโมง และกลุ่มที่ไม่เผา มาตรึงกับหัวเชื้อแบคทีเรีย นำไปเขย่าที่ความเร็วรอบ 60 รอบต่อนาที เป็นเวลา 4 ชั่วโมง จากนั้นเก็บตัวอย่างเพอร์ไลต์ที่ผ่านการตรึงเซลล์ มาทำการนับจำนวนเซลล์แบคทีเรียด้วยวิธี Total plate count เก็บตัวอย่างทุก 1 สัปดาห์ เพื่อทดสอบอายุการเก็บรักษา ผลการทดลองพบว่า ที่ค่า pH 6 ของหัวเชื้อแบบน้ำที่ผ่านการเผาของเชื้อ B. thuringiensis B2, B. stratosphericus L19 และ B. altitudinis T17 มีจำนวนเซลล์ที่รอดชีวิตในสัปดาห์ที่ 1-8 ถึง 77.13 เปอร์เซ็นต์, 57.64 เปอร์เซ็นต์ และ 69.31 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ ซึ่งมีอัตราการรอดชีวิตสูงสุดที่ B. thuringiensis B2 จากนั้นนำต้นกล้าที่เพาะจากข้อตาอ้อย ทดสอบประสิทธิภาพจากเชื้อตรึงเพอร์ไลต์ต่อการเจริญของอ้อยในระดับแปลงทดสอบ โดยทำการปลูกอ้อย ขอนแก่น 3 ในแปลงปลูกเกษตรกร แบ่งเป็น 4 แปลง โดยแต่ละแปลงมีการรองก้นหลุมที่ต่างกัน ได้แก่ 1. ไม่รองก้นหลุม 2. รองก้นหลุมด้วยเพอร์ไลต์เพียงอย่างเดียว 3. รองก้นหลุมเพอร์ไลต์ที่ตรึงแบคทีเรีย 4. รองก้นหลุมด้วยเพอร์ไลต์ที่ตรึงแบคทีเรีย และปุ๋ยอินทรีย์ และทำการทดสอบต่างๆ ได้แก่การวัดส่วนสูง, การวัดเส้นรอบบวงของข้อต่ออ้อย, การวัดความหวานของอ้อย, การวัดปริมาณคลอโลฟิลล์, การวิเคราะห์ปริมาณโพรลีนพบว่าการนำแบคทีเรีย Bacillus sp. 3 สายพันธุ์ สามารถส่งเสริมการเจริญเติบโต และการทนแล้งของอ้อยได้แก่ ชุดเพอร์ไลต์ที่ตรึงแบคทีเรียกับชุดเพอร์ไลต์ตรึงแบคทีเรียและปุ๋ยอินทรีย์ ได้มากกว่าชุดควบคุม และชุดเพอร์ไลต์เพียงอย่างเดียวการพัฒนาวัสดุปรับปรุงดินจากหัวเชื้อแอคติโนมัยสีทตรึงเพอร์ไลต์เพื่อส่งเสริมการเจริญของอ้อย โดยใช้สายพันธุ์ที่มีคุณสมบัติส่งเสริมการเจริญที่คัดแยกได้ คือ ไอโซเลต KC4-2 ตรึงกับตัวกลางเพอร์ไลต์ที่สภาวะที่เหมาะสม หัวเชื้อมีปริมาณเซลล์แอคติโนมัยสีท 9.07 log CFU/g เมื่อใช้หัวเชื้อ KC4-2 ตรึงเพอร์ไลต์ร่วมกับกากตะกอนหม้อกรองในการปลูกอ้อยเป็นเวลา 10 เดือน ส่งผลให้ดินมีปริมาณสารอินทรีย์ทั้งหมด ไนโตรเจนทั้งหมด ฟอสฟอรัสที่เป็นประโยชน์ และปริมาณโพแทสเซียมที่แลกเปลี่ยนได้เพิ่มขึ้น และช่วยเพิ่มจำนวนลำความยาวเฉลี่ยของลำ น้ำหนัก และมีค่าความหวานเมื่อเปรียบเทียบกับชุดการทดลองที่ปรับปรุงด้วยวิธการใส่ปุ๋ยเคมีและกากตะกอนหม้อกรอง แสดงให้เห็นถึงความสามารถของหัวเชื้อแอคติโนมัยสีท KC4-2 ตรึงเพอร์ไลต์ในการเป็นวัสดุปรับปรุงดินได้ การศึกษานี้มีจุดมุ่งหมายที่จะกำจัดไนเตรทจากน้ำบาดาลโดยใช้หินเพอร์ไลต์ลพบุรี ศึกษาคุณลักษณะของหินเพอร์ไลต์ด้วยเทคนิค FTIR, SEM, XRF และ BET ในการทดลองแบบแบทช์ปัจจัยของการดูดซับคือ ความเป็นกรด-ด่าง เวลาสัมผัสและความเข้มข้นเริ่มต้น ข้อมูลการดูดซับนำไปวิเคราะห์หาไอโซเทอร์มและจลนพลศาสตร์การดูดซับ ได้ศึกษาการทดลองการดูดซับในคอลัมน์โดยศึกษาปัจจัยคืออัตราการไหลของสารละลายไนเตรทและความสูงของชั้นหินเพอร์ไลต์ ผลการทดลองพบว่าข้อมูลการดูดซับที่สมดุลสอดคล้องกับไอโซเทอร์มแบบแลงเมียร์ และข้อมูลจลนศาสตร์การดูดซับเป็นแบบอ้นดับสอง สำหรับการทดลองในระบบคอลัมน์นั้นการดูดซับเกิดได้ดีที่อัตราการไหล ? 5 มิลลิลิตร/นาที ที่ความสูง 80 เซนติเมตรพาราควอตเป็นยาปราบวัชพืชที่มีการใช้อย่างแพร่หลายในพื้นที่เกษตรกรรม มีความเป็นพิษสูงและถ้ามีการใช้อย่างต่อเนื่องจะเกิดการตกค้างในดินและน้ำ ซึ่งจะส่งผลอันตรายต่อห่วงโซ่อาหาร งานวิจัยนี้ มีวัตถุประสงค์ในการศึกษาการย่อยสลายพาราควอตในดินปลูกอ้อยด้วยหินเพอร์ไลต์ลพบุรีที่ตรึงด้วยเชื้อ แอคติโนมัยสีทแบคทีเรียที่คัดแยกจากดินปลูกอ้อย ซึ่งพบว่าได้แบคทีเรียจำนวน 8 สายพันธุ์ และได้แบคทีเรียจำนวน 1 สายพันธุ์ (KC-8) ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในการย่อยสลายพาราควอต และนำแบคทีเรียสายพันธุ์ KC-8 มาตรึงบนหินเพอร์ไลต์ ผลการทดลองพบว่าหินเพอร์ไลต์ที่ตรึงด้วยแบคทีเรียสายพันธุ์ KC-8 มีประสิทธิภาพในการย่อยสลายพาราควอตในดินปลูกอ้อยได้ร้อยละ 98 ในระยะเวลา 21 วัน และทดสอบความถูกต้องของวิธีวิเคราะห์พาราควอตด้วยค่าร้อยละการคืนกลับเท่ากับ 81.5 จากข้อมูลการทดลองพบว่าหินเพอร์ไลต์ลพบุรีมีประสิทธิภาพเป็นวัสดุตรึงเพื่อย่อยสลายพาราควอตในดินได้ดีศึกษาการเพิ่มปริมาณฟอสฟอรัสที่มีประโยชน์โดยเติมเพอร์ไลต์ลงในดิน ตัวอย่างดินได้มาอย่างเฉพาะเจาะจงจากไร่อ้อย และหินเพอร์ไลต์ได้จากอำเภอสระโบสถ์ ลพบุรี ได้ศึกษาคุณลักษณะตัวอย่างดินและหินเพอร์ไลต์ด้วยเครื่องมือคือ เครื่องรังสีอินฟราเรด (FTIR) เครื่องเอ็กซเรย์ฟลูออเรสเซน (XRF) เครื่องเอ็กซเรย์ดิฟแฟรคชัน (XRD) และ เครื่องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด(SEM) ในการศึกษาปริมาณฟอสฟอรัสนั้นจะเติมเพอร์ไลต์ลงในดินทดลอง แล้ววัดหาปริมาณฟอสฟอรัสในดินที่เวลาต่าง ๆและที่ปริมาณหินเพอร์ไลต์ต่างกัน ผลการทดลองพบว่าฟอสฟอรัสที่มีประโยชน์จะมีปริมาณเพิ่มขึ้น

คำสำคัญ