ปุ๋ยหมัก: กระบวนการทางเคมีในการหมัก

สาระน่ารู้ปุ๋ยหมัก

กระบวนการทางเคมีในการหมักปุ๋ยหมัก

องค์ประกอบด้านธาตุอาหารของอินทรียสารที่ใช้ปุ๋ยหมักหรือปุ๋ยหมักที่ได้จากกระบวนการผลิต สามารถวิเคราะห์ได้อย่างแม่นยำด้วยวิธีมาตรฐาน แต่ผลการวิเคราะห์มักเบี่ยงเบนจากค่าที่แท้จริง เนื่องจากการเก็บตัวอย่างในตัวแทนที่ดีนั้นทำยาก จึงต้องให้ความสนใจเรื่องการเก็บตัวอย่างวัสดุปุ๋ยหมักเป็นพิเศษ

–          คาร์บอนไนโตรเจนและสัดส่วนระหว่างคาร์บอนกับไนโตรเจนหรือ C:N เรโช (C:N ratio) องค์ประกอบของธาตุอาหารในปุ๋ยหมักที่ผลิตได้ ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของอินทรียสารที่นำมาหมัก สำหรับคาร์บอนที่มีอยู่ในสารอินทรีย์หรืออินทรีย์คาร์บอนและไนโตรเจนทั้งหมดในวัสดุ มีความสำคัญต่อกระบวนการหมักอย่างยิ่ง กล่าวคือ สารอินทรีย์คาร์บอนเป็นทั้งแหล่งพลังงานและแหล่งของคาร์บอนที่จุลินทรีย์ใช้เป็นหลักในการเจริญเติบโต ส่วนไนโตรเจนก็เป็นธาตุอาหารที่จุลินทรีย์ต้องการในปริมาณมารก เนื่องจากส่วนประกอบของเซลล์จุลินทรีย์ส่วนใหญ่เป็นพวกโปรตีนและกรดนิวคลิอิกซึ่งมีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบ กระบวนการทำปุ๋ยหมักหมักซึ่งเป็นกระบวนการที่จุลินทรีย์ย่อยสลายสารอินทรีย์เพื่อนำเอาคาร์บอนไปใช้สร้างองค์ประกอบเซลล์ แล้วเจริญเติบโตเพิ่มปริมาณนั้น จะเกิดขึ้นได้รวดเร็วหรือไม่ ยังขึ้นอยู่กับปริมาณของธาตุอาหารอื่นๆด้วยว่ามีเพียงพอหรือไม่ เนื่องจากไนโตรเจนเป็นธาตุที่จุลินทรีย์ต้องการในปริมาณมากและวัสดุที่นำมาใช้ทำปุ๋ยหมักมักจะมีธาตุนี้อยู่น้อยไม่เพียงพอต่อความต้องการของจุลินทรีย์ ดังนั้นปริมาณของไนโตรเจนที่มีอยู่ในวัสดุที่นำมาใช้ทำปุ๋ยหมักจึงมักเป็นปัจจัยหลักที่จำกัดอัตราย่อยของการสลายของกองวัสดุ ปริมาณไนโตรเจนที่คาดว่าจะเพียงพอสำหรับการย่อยสลายที่รวดเร็ว  วัสดุแต่ละชนิดจะมีสัดส่วนระหว่างอินทรีย์คาร์บอนกับไนโตรเจนแตกต่างกันตั้งแต่ต่ำกว่า 20 ไปจนถึงสูงกว่า 200 เศษพืชโดยทั่วไปมีอินทรีย์คาร์บอนเป็นองค์ประกอบอยู่ใกล้เคียงกัน คือ อยู่ในช่วงประมาณ 45-50 % แต่จะมีปริมาณไนโตรเจนแตกต่างกันค่อนข้างมาก ดังนั้นเศษพืชที่มีไนโตรเจนอยู่มาก เช่น พวกพืชตระกูลถั่วก็จะมีค่า C:N เรโชต่ำ เศษพืชตระกูลหญ้าที่มีไนโตรเจนก็จะมีค่า C:N เรโช สูง เป็นต้น เมื่อนำเอาต้นถั่วที่มีไนโตรเจนมากมาหมัก จุลินทรีย์ก็จะได้ไนโตรเจนมากพอในการย่อยสลายเศษพืช การเข้าไปย่อยสลายสลายสารอินทรีย์คาร์บอนเกิดขึ้นอย่างทั่วถึงและรวดเร็ว แต่หากเอาซังข้าวโพดมาหมัก จุลินทรีย์ย่อมได้รับไนโตรเจนไม่เพียงพอ การเข้าไปย่อยสลายอินทรีย์คาร์บอนก็จะเกิดขึ้นไม่ทั่วถึง  โดยจุลินทรีย์จะค่อยๆย่อยสารอินทรีย์คาร์บอนตามปริมาณของไนโตรเจนเท่าที่มีให้ใช้ การแปรสภาพของเศษพืชก็ทำได้ไม่เร็วเท่าที่ควร ค่า C:N เรโช ของเศษพืชโดยทั่วไปที่เหมาะสมสำหรับทำปุ๋ยหมัก อยู่ในช่วง 25-30 ในทางปฏิบัติอาจยอมให้อยู่ในช่วง 35-45 ก็ทำได้ เนื่องจากการย่อยสลายในช่วงแรกเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว สำหรับกระบวนการหมักนั้นอินทรียสารย่อยสลายง่ายอยู่มาก เป็นเหตุให้ค่า C:N เรโช ลดต่ำกว่า 35 อย่างรวดเร็วสำหรับกระบวนการหมักนั้นอินทรียสารที่สลายได้ (biodegradable materials) จะแปรสภาพเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ดังนั้นเมื่อเวลาของการหมักเพิ่มขึ้น ปริมาณคาร์บอนในวัสดุก็จะลดลง แต่ความเข้มจ้นของไนโตรเจนจะสูงขึ้น ส่งผลให้ C:N เรโช ลดลง นอกจากนี้การหมักด้วยอินทรียสารที่ C:N เรโช แคบมาก มักจะมีการระเหยไปของแอมโมเนีย แต่ถ้ากว้างเกินไปจะได้ปุ๋ยหมักช้า มีการทดลองที่แสดงว่าการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวในการผลิตปุ๋ยหมักเพื่อการค้าทำให้ C:N เรโช ลดลงจาก 24.6 เป็น 13.5 ภายในเวลาเพียง 49 วัน อย่างไรก็ตามหากค่า C:N เรโช ต่ำเกินไป ไนโตรเจนในกองวัสดุจะมีความเข้มข้นมาก จนเกิดการระเหยของแอมโมเนียออกไป จะทำให้มีกลิ่นเหม็นได้วิธีลดการระเหยและสูญหายไปของแอมโมเนีย สามารถทำได้โดยวัสดุที่ย่อยสลายง่ายและมีค่า C:N เรโชสูงผสมกันในการทำปุ๋ยหมัก

จากการศึกษากระบวนการแปรสภาพของปุ๋ยหมักที่ผลิตจากวัสดุหลายชนิดพบว่า ค่า C:N เรโช ของกองปุ๋ยลดลงเรื่อยๆหลังจากการตั้งกอง หากกองปุ๋ยสลายตัวได้ดี ค่า C:N เรโชจะลดลงต่ำกว่า 25:1 ภายในระยะเวลาประมาณ 2 เดือน ความเข้มข้นของไนโตรเจนทั้งหมดในกองปุ๋ยเพิ่มขึ้นเรื่อยๆเป็นเวลาประมาณ 5 เดือน หลังจากนั้นค่อนข้างคงที่ โดยที่ไนโตรเจนทั้งหมดอยู่ในรูปของสารอินทรีย์ ส่วนน้อยอยู่ในรูปแอมโมเนียมแบะไนเทรตที่พืชสามารถนำไปใช้ได้ทันทีในช่วง 2-3 เดือนแรก ไนโตรเจนที่เป็นประโยชน์อยู่ในรูปของแอมโมเนียมคงเหลือในระดับต่ำแต่ส่วนใหญ่เป็นไนเทรต ไนโตรเจนจะเปลี่ยนไปอยู่ในรูปใดมากกว่าก็ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมในกองปุ๋ยด้วย หากมีการระบายอากาศดี จุลินทรีย์ในกองปุ๋ยก็เปลี่ยนแอมโมเนียมไปอยู่ในรูปของไนเทรตได้มาก สำหรับตัวชี้วัดมาตรฐานที่ใช้กำหนดสภาพปุ๋ยหมักว่าแปรสภาพได้ที่ดีแล้วหรือไม่ คือค่า C:N เรโช โดยถือว่าปุ๋ยหมักที่แปรสภาพดีแล้วมีค่า C:N เรโช ต่ำกว่า 20:1 แต่ในทางปฏิบัติการใช้ปุ๋ยหมักที่มีค่า C:N เรโช สูงกว่านี้ไปบ้างเล็กน้อยก็มิได้เกิดผลเสียหายแก่พืช เพียงแต่คุณสมบัติในการเป็นสารปรับปรุงดินอาจด้อยคุณภาพลงไปบ้างเท่านั้น เนื่องจากการแปรสภาพของสารอินทรีย์ไปเป็นสารฮิวมิกยังไม่ค่อยสมบูรณ์ดีนัก ในการนำเอาปุ๋ยหมักไปใช้ประโยชน์ต้องทราบข้อเท็จจริงเกี่ยวกับรูปของไนโตรเจนในปุ๋ยว่าไนโตรเจนเกือบทั้งหมดอยู่ในรูปของสารอินทรีย์ แต่มีแอมโมเนียมและไนเทรตในสัดส่วนที่ต่ำมาก เช่น ปุ๋ยหมักที่ผลิตจากวัสดุต่างๆ แม้จะมีไนโตรเจนทั้งหมดสูงถึง 2% แต่จะมีไนโตรเจนที่พืชนำไปใช้ง่ายต่ำกว่า 0.03% ไนโตรเจนที่เหลือค่อยๆปลดปล่อยออกมาให้พืชได้ใช้จากการสลายตัวของปุ๋ยหมัก ซึ่งเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นอย่างช้าๆ ดังนั้นการใช้ปุ๋ยหมักกับพืชผักซึ่งมีการเจริญเติบโตที่รวดเร็ว จึงไม่ค่อยเน้นการใช้ประโยชน์จากไนโตรเจนทีมีอยู่ แต่จะให้ความสำคัญกับความสามารถของปุ๋ยหมักในการปรับปรุงสภาพดินให้เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของพืชมากกว่า กรณีของไนโตรเจนจะแตกต่างจากฟอสฟอรัสหรือโพแทสเซียมในปุ๋ยหมัก เนื่องจากสองธาตุนี้ส่วนใหญ่อยู่ในรูปที่พืชใช้ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งปุ๋ยหมักจากฟางข้าวมักจะมีโพแทสเซียมที่พืชใช้ได้เป็นปริมาณมาก

– ธาตุอื่นๆ คือ ฟอสฟอรัส กำมะถัน คลอรีนและโลหะหนัก

1.ฟอสฟอรัส ในอินทรียสารมีความสำคัญต่อกระบวนการหมักเช่นเดียวกับไนโตรเจน สำหรับอินทรียสารที่ใช้ทำปุ๋ยหมักมีฟอสฟอรัสอยู่ระหว่าง 0.05 ถึง 0.90% P ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของสารที่ใช้ และเมื่อนำมาหาอัตราส่วนกับคาร์บอนจะให้ค่า C:P เรโชแตกต่างกัน สำหรับค่า C:P เรโชของอินทรียสารที่ใช้ทำปุ๋ยหมักควรอยู่ระหว่าง 100-200 เมื่อนำอินทรียสารดังกล่าวมาหมัก คาร์บอนจะเปลี่ยนเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ แต่ฟอสฟอรัสยังคงอยู่ในปุ๋ยหมัก ดังนั้นความเข้มข้นของธาตุนี้ได้ปุ๋ยหมักจึงสูงกว่าวัตถุดิบ โดยทั่วไปปุ๋ยหมักมีฟอสฟอรัสระหว่าง 0.2-0.7%P

2.กำมะถัน ในอินทรียสารที่ใช้ผลิตปุ๋ยหมักมีปริมาณแตกต่างกัน เช่น ในเศษกระดาษมีเพียง 0.008 – 0.08 %S แต่เศษอาหารมีสูงถึง 0.22 – 0.54 % S ธาตุนี้ส่วนใหญ่เป็นองค์ประกอบของกรดอะมิโน 2 ชนิด คือ ซิสเทอีน (cysteine)และเมไทโอนีน (methionine) ซึ่งพบในโปรตีนและอินทรียสารอื่นๆ เนื่องจากในกระบวนการหมักมีทั้งปฏิกิริยาออกซิเดชันและรีดักชัน ในกองปุ๋ยที่มีออกซิเจนเพียงพอ กำมะถันจะแปรสภาพเป็นซัลเฟต แต่บางส่วนที่ขาดออกซิเจนจะเกิดแก๊สไฮโดรเจนซัลไฟและอินทรียสารที่ระเหยได้หลายชนิด เช่น คาร์บอนไดซัลไฟด์ คาร์โบนิลซัลไฟด์ เมทิลเมอแคปแทน ไดเอทิลซัลไฟด์และไดเอทิลซัลไฟด์ สารเหล่านี้มีกลิ่นเหม็น สำหรับปริมาณของกำมะถันในสารระเหยรวมกับซัลเฟตที่เกิดขึ้นจากการหมักขยะจากชุมชนเมือง (municipal solid waste, MSW) มีตั้งแต่ต่ำเพียง 0.05% จนถึง 0.33 % S แต่โดยทั่วไปมีประมาณ 0.16 % S การกลับกองปุ๋ยเพื่อเพิ่มออกซิเจนให้มีกระบวนการออกซิเดชัน จะช่วยลดกลิ่นและเพิ่มปริมาณซัลเฟตในปุ๋ยหมัก

3.คลอรีน ได้รับความสนใจเนื่องจากอินทรียสารที่นำมาทำปุ๋ยหมักมีสารฆ่าศัตรูพืชเจอคลอรีน (chlorinated pesticide) ตลอดจนสารอื่นๆที่มีคลอรีนเป็นองค์ประกอบปนอยู่ด้วย แต่ในกระบวนการหมักมีกิจกรรมของจุลินทรีย์อยู่หลายชนิด จึงใช้เวลาค่อนข้างนาน ที่จะสลายสารดังกล่าวเป็นส่วนมาก จึงถือได้ว่าการหมักเป็นการช่วยลดสารพิษเหล่านั้นลงไป ปุ๋ยหมักที่ผลิตจากขยะในชุมชนมีสารประเภทนั้นในระดับที่ต่ำมาก ซึ่งไม่มีปัญหาในการนำมาใช้บำรุงดิน

4.โลหะหนัก ในปุ๋ยหมักนั้นเป็นข้อมูลสำคัญในการกำหนดคุณภาพของปุ๋ย ซึ่งผู้ผลิตต้องควบคุมให้มีน้อยที่สุดและอยู่ในเกณฑ์ที่แต่ละประเทศกำหนด การศึกษาเรื่องโลหะหนักในปุ๋ยหมักควรพิจารณา 2 ด้าน คือ ปริมาณและรูปของสารประกอบที่มีอยู่ โดยถือว่าชนิดของธาตุและองค์ประกอบทางเคมีของโลหะหนัก มีความสำคัญกว่าปริมาณที่วัดได้ ในกรณีของโลหะหนักที่เป็นพิษ เช่น ตะกั่ว แคดเมียมและปรอทนั้น เฉพาะรูปที่ละลายและพืชดูดได้จะเข้าไปสะสมในเนื้อเยื่อพืชและถึงผู้บริโภคหรือถูกชะล้างลงไปสะสมในแหล่งน้ำใต้ดิน แต่โลหะหนักซึ่งเป็นธาตุอาหารประเภทจุลธาตุ เช่น ทองแดงและสังกะสี ที่มีอยู่ในปุ๋ยหมักจะเป็นประโยชน์ต่อพืชโดยตรง

– การเปลี่ยนแปลงของอินทรียสารในกระบวนการหมักอินทรียสารประมาณ 50 % ถูกย่อยสลายกลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ สำหรับสารประกอบที่สลายง่าย ได้แก่ โปรตีน เซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสจะลดลงไปเรื่อย   ๆแล้วมีกรดฮิวมิกซึ่งเป็นสารใหม่เกิดขึ้นมาตามเวลาของการหมัก ส่วนการเปลี่ยนแปลงด้านองค์ประกอบของอินทรียสารในกระบวนการหมัก ได้แก่ มีโครงสร้างองสารอะโรมาติก (aromatic structure) ฟีนอล (phenolic structure) และกรดคาร์บอกซิลิก (carboxylic acid) เพิ่มขึ้น ส่วนปริมาณของกรดอะมิโนและพอลิแซกคาไรด์ลดลง แม้ว่าจะมีจุลินทรีย์หลายกลุ่มเข้ามามีบทบาทในกระบวนการหมัก แต่ช่วง pH ที่เหมาะสมของกระบวนการดังกล่าวอยู่ระหว่าง 6.5-8.5 เนื่องจากสารที่ได้ระหว่างการหมักมีความจุบัฟเฟอร์ (buffering capacity) ตามธรรมชาติสูง ดังนั้นแม้อินทรียสารที่นำมาหมักจะมี pH เดิมแตกต่างกัน เช่น ตะกอนน้ำเสียมี pH 5.0 -6.5 เมื่อนำมาหมักวัสดุต่างๆพบว่ามีปุ๋ยหมักจากฟางข้าว ขี้เลื่อย กากตะกอน น้ำเสีย และเปลือกยูคาลิปตัส มีค่า pH ไม่เปลี่ยนแปลงมากนักตลอดระยะเวลาการหมัก ปุ๋ยหมักที่ได้มีค่า pH อยู่ในช่วงตั้งแต่ 6.7-8.1 ปุ๋ยหมักจากชานอ้อยมี pH ค่อยข้างต่ำอยู่ในช่วง 5.7 – 6.9 การทำปุ๋ยหมักไม่ควรใช้อินทรียสารที่เป็นด่างล้วนๆหรือเติมปูนลงไปจนด่างมาก เนื่องจากจะทำให้มีการสูญเสียไนโตรเจนในรูปแอมโมเนียมากเป็นเหตุให้เกิดกลิ่นเหม็นได้ ในการทำปุ๋ยหมักจากขยะในชุมชนนั้น มีการเปลี่ยนแปลงดังนี้ วัสดุที่ใช้หมักแบบเดิมนั้นจะมีค่า pH ประมาณ 6  และในช่วงแรกของการหมักจะมีกรดอินทรีย์เกิดขึ้น pH จึงลดลงเล็กน้อย ต่อมากรดอินทรีย์จะเปลี่ยนเป็นมีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ pH ของวัสดุจึงสูงขึ้นอีกครั้งและpH สุดท้ายของปุ๋ยหมักจะอยู่ระหว่าง 7.5-8.5

– กระบวนการทางฟิสิกส์ในการหมัก แม้การทำปุ๋ยหมักจะใช้กระบวนการทางชีวเคมีเป็นหลัก แต่กิจกรรมที่เกิดขึ้นในการหมักขึ้นอยู่กับปัจจัยทางฟิสิกส์ เช่น ความชื้นและขนาดของชิ้นวัสดุในกอง มีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องระหว่างการหมัก จึงนับเป็นปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อคุณภาพและช่วงเวลาที่ใช้ในการผลิตปุ๋ย

– ปริมาณความชื้น จุลินทรีย์ทุกชนิด นอกจากจะต้องการน้ำแล้ว น้ำยังเป็นปัจจัยที่ช่วยทำละลายสารอาหารต่างๆด้วยจึงต้องรักษาความชื้นของกองวัสดุให้ได้ 50-60% โดยน้ำหนัก ในการหมักวัสดุต่างๆก็ควรควบคุมความชื้นที่ต่างออกไป เช่น ความชื้นที่เหมาะสมในการหมักขยะชุมชนคือ 52-58 % ส่วนเศษอาหารควรปรับให้ได้ประมาณ 60 % วัสดุบางชนิดความชื้นที่เหมาะสมอาจสูงถึง 70-80 % เป็นต้น หากมีความชื้นที่ต่ำเกินไป แม้ว่าแบคทีเรียจะมีกิจกรรมได้เมื่อความชื้นต่ำเพียง 12-15% แต่การย่อยสลายอินทรียสารในสภาพดังกล่าวจะช้ามาก ต้องใช้เวลาในการหมักนานกว่าปกติหรือได้ปุ๋ยหมักที่ไม่ดีพอ แต่ถ้าความชื้นสูงเกินไป ปริมาณอากาศอาจมีไม่เพียงพอกับความต้องการของจุลินทรีย์ จะทำให้การย่อยสลายช้าลง อาจเกิดกรดอินทรีย์ที่สะสมเป็นปริมาณมาก ทำให้ปุ๋ยหมักที่ได้มีคุณภาพต่ำ เพราะกรดอินทรีย์ที่ค้างอยู่อาจกลายเป็นพิษหรือมีผลเสียต่อการเจริญเติบโตของรากพืชได้ ความชื้นในกองวัสดุมีที่มาจาก 2 แหล่ง คือ ความชื้นเดิมของวัสดุและความชื้นที่เกิดจากเมแทบอลิซึมของจุลินทรีย์ สำหรับความชื้นจากการย่อยสลายของอินทรียสารนั้น ประมาณ 0.55 – 0.65 กรัม/กรัมวัสดุ ขณะเดียวกันการสลายของอินทรียสาร 1 กรัมแบบใช้ออกซิเจน จะให้พลังงานความร้อนประมาณ 25 กิโลจูล (kJ) ซึ่งเพียงพอสำหรับการระเหยน้ำ 10.2 กรัมหรือประมาณ 10 เท่าของน้ำที่ได้จากกิจกรรมการสลายตัว จะเห็นได้ว่ากองวัสดุจะมีการสูญเสียน้ำระหว่างการหมักอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นผู้ที่ผลิตปุ๋ยหมักจึงต้องควบคุมให้มีความชื้นระยะแรกและระยะต่อมาประมาณ 60 % แล้วปล่อยให้ลดลงทีละน้อย จนได้ปุ๋ยหมักที่มีความชื้น 40 % เมื่อเข้าสู่ขั้นตอนสุดท้ายของการผลิตคือร่อนผ่านตะแกรงและบรรจุถุง จะมีความชื้นไม่เกิน 35 %

-ขนาดของชิ้นวัสดุที่ใช้หมักมีผลต่อการอุ้มน้ำ ความพรุนและการถ่ายเทอากาศ กองวัสดุชิ้นใหญ่จะมีความพรุนสูงและการถ่ายเทอากาศดีกว่ากองวัสดุชิ้นเล็ก อย่างไรก็ตามกิจกรรมการสลายตัวแบบใช้อากาศ ที่เกิดตามผิวของอินทรียสารจะมีอัตราสูง หากเพิ่มอัตราส่วนระหว่างพื้นที่ผิวต่อปริมาตรวัสดุ (surface to volume ratio) ให้มีค่าสูงขึ้น โดยทำให้ชิ้นส่วนมีขนาดเล็กลง การสลายตัวของอินทรียสารในกองก็ย่อมเร็วขึ้น ดังนั้นการใช้ชิ้นวัสดุที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3-50 มิลลิเมตร กองให้มีช่องอากาศ 32-36 % และมีความชื้น 52-60 % จะเป็นสภาพที่เหมาะสำหรับการสายตัวของอินทรียสารแบบใช้ออกซิเจน ในระหว่างขั้นตอนการหมัก อาจเกิดการอัดตัว (compaction) ของวัสดุ ซึ่งกองวัสดุชื้นเล็กจะเกิดการอัดตัวได้ง่ายกว่ากองวัสดุชิ้นใหญ่ ส่วนผลที่เกิดจากการอัดตัวของวัสดุคือการถ่ายเทอากาศที่ช้าลง การปฏิบัติเพื่อลดการอัดตัวของวัสดุ และทำให้มีความพรุนที่เหมาะสมและมีการถ่ายเทอากาศที่ดี คือ ทำให้วัสดุในกองคละขนาดกันไป เล็กบ้างใหญ่บ้างหรือ ถ้าหากวัสดุมีขนาดเล็ก เช่น ตะกอนน้ำเสียหรือมูลสัตว์ ก็ควรเติมวัสดุหยาบลงไป เช่น ขี้เลื่อย ฟางข้างหรือแกลบดิน เป็นต้น สำหรับปริมาณช่องอากาศอิสระ (free air space, FAS) ในกองวัสดุ อาจคำนวณจากความหนาแน่นรวม (bulk density, BD) และความถ่วงจำเพาะ (specific gravity, SG) ของวัสดุที่ใช้หมัก

 

ภาพรวมของการเปลี่ยนแปลง

การเปลี่ยนแปลงในกระบวนการทำปุ๋ยหมัก มี 2 เรื่องที่สำคัญมากคือ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและกระบวนการมินเนอราลไลเซชัน

1. การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ข้อนี้เป็นปัจจัยที่สำคัญที่มีผลต่อการเจริญเติบโตและกิจกรรมของจุลินทรีย์ในกระบวนการหมัก จุลินทรีย์ที่เกี่ยวข้องกับการย่อยสลายอินทรียสารมีหลายชนิดแต่ละชนิดก็จะชอบอุณหภูมิที่แตกต่างกันไป เช่น ไซไฟล์เจริญได้ดีในสภาพที่มีอุณหภูมิ 15-45 องศาเซลเซียส พวกเทอโมไฟล์ชอบอุณหภูมิที่สูงกว่า 45-70 องศาเซลเซียส อุณหภูมิจากกองปุ๋ยคือผลจากการปลดปล่อยความร้อนจากกระบวนการทางชีวเคมีที่เกิดขึ้นและวัดง่าย จึงมักใช้เป็นข้อมูลในการติดตามและควบคุมคุณภาพของกระบวนการหมักปุ๋ยได้เป็นอย่างดี ผู้ผลิตปุ๋ยหมักจึงอาศัยการควบคุมอุณหภูมิเพื่อให้เกิดผล 2 ประการ คือ มีอัตราการสลายตัวของอินทรียสารสูงสุดและมีการทำลายเชื้อโรคมากที่สุด เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่ปลอดภัยมาใช้บำรุงดิน
2. กระบวนการมินเนอราลไลเซชัน วัตถุประสงค์หลักของการหมักแบบใช้ออกซิเจนคือการแปรสภาพซากพืชและวัสดุอินทรีย์อื่นๆให้เป็นวัสดุปรับปรุงดิน ปุ๋ยหมักที่ได้จากกระบวนการนี้ประกอบด้วยน้ำ อินทรียสารและอนินทรียสาร ซึ่งวิเคราะห์เชิงปริมาณได้ดังนี้ หาเปอร์เซ็นต์ความชื้นจากการอบจนได้น้ำหนักคงที่ ส่วนปริมาณอินทรียสารและอนินทรียสาร ได้จากการเผาตัวอย่างปุ๋ยหมักในเตาเผา เมื่ออินทรียสารถูกเผาและกลายเป็นแก๊สก็เหลืออนินทรียสารที่เผาไหม้นี้เรียกว่าของแข็งที่ระเหยได้ (volatile solids) วัตถุดิบที่ใช้ผลิตปุ๋ยหมักมีปริมาณของแข็งที่ระเหยได้แตกต่างกัน  ซึ่งโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 55-80% ในระหว่างการหมัก ปริมาณอินทรียสารหรือของแข็งที่ระเหยได้ในวัตถุดิบลดลง  แต่ปริมาณอนินทรียสารก็เพิ่มขึ้น ดังนั้นปริมาณเถ้า (ash) จึงเป็นข้อมูลหยาบที่ช่วยบ่งชี้ความก้าวหน้าของการหมักได้อีกอย่างหนึ่ง โดยทั่วไปปริมาณของแข็งที่ระเหยได้จะหายไปในช่วงการหมัก 17-53% เฉลี่ยคือ 30 % หรือประมาณ 1 ใน 3 ของปริมาณอินทรียสารได้เปลี่ยนเป็นน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ ปริมาณการสลายของอินทรียสารขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของสาร การควบคุมอุณหภูมิ การถ่ายเทอากาศและปริมาณอาหารของจุลินทรีย์ อย่างเช่นขยะในชุมชนเมืองอาจจะสูญเสียของแข็งที่ระเหยได้ตั้งแต่ 10-30%

 

ในบทความถัดไป เราจะมารู้จักการทำปุ๋ยหมักในไร่นากันค่ะ

 

ปุ๋ยหมัก: กระบวนการทางเคมีในการหมัก