χειρισµός του οικοσυστήµατος φυτού εδάφους για τροποποίηση των ροών των ιχνοστοιχείων στο περιβάλλον

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "χειρισµός του οικοσυστήµατος φυτού εδάφους για τροποποίηση των ροών των ιχνοστοιχείων στο περιβάλλον"

Ειδοθεα Μοσχοβάκης
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Φυτοδιαχείριση(phytomanagement) χειρισµός του οικοσυστήµατος φυτού εδάφους για τροποποίηση των ροών των ιχνοστοιχείων στο περιβάλλον ενσωµατώνει όλες τις βιολογικές, χηµικές& φυσικές τεχνολογίες που µπορούν να εφαρµοστούν σε ένα πεδίο µε φυτοκάλυψη χρήση της βλάστησης σε συνδυασµό µε άλλες τεχνολογίες Θρέψη Φυτών. Μπουράνης, Σ. Χωριανοπούλου 1

χηµικές& φυσικές τεχνολογίες που µπορούν να εφαρµοστούν σε ένα πεδίο µε φυτοκάλυψη

2 Στόχοι Η αποκατάσταση των ρυπασµένων εδαφών phytoremediation- φυτοεξυγίανση Η αύξηση των συγκεντρώσεων µικροθρεπτικών στα φαγώσιµα φυτικά µέρη Biofortification- βιοενίσχυση Η ανάκτηση πολύτιµων µετάλλων phytomining- φυτοεξόρυξη Θρέψη Φυτών. Μπουράνης, Σ. Χωριανοπούλου 2

φαγώσιµα φυτικά µέρη Biofortification- βιοενίσχυση Η ανάκτηση

3 Επιτυχηµένη φυτοδιαχείριση µειωµένο κόστος σε σχέση µε άλλες τεχνολογίες εξυγίανσης και ενίσχυσης κερδοφόρες διαδικασίες παραγωγής βιοµάζας/ νέων προϊόντων παραγωγή βιοενέργειας σε ρυπασµένη γη παραγωγή ξυλείας Η εφαρµογή δεν µειώνει την παραγωγή τροφίµων Θρέψη Φυτών. Μπουράνης, Σ. Χωριανοπούλου 3

προϊόντων παραγωγή βιοενέργειας σε ρυπασµένη γη παραγωγή ξυλείας Η

4 Τροποποίηση των ροών των ιχνοστοιχείων µε φυτοσταθεροποίηση(phytostabilization) ακινητοποίηση των ιχνοστοιχείων στο έδαφος - δεν αποµακρύνονται µε έκπλυση - δεν εισέρχονται στο ριζικό σύστηµα µε φυτοκινητοποίηση(phytomobilization) το φυτό προσλαµβάνει τα ιχνοστοιχεία και τα µεταφέρει στο υπέργειο Θρέψη Φυτών. Μπουράνης, Σ. Χωριανοπούλου 4

εισέρχονται στο ριζικό σύστηµα µε φυτοκινητοποίηση(phytomobilization) το φυτό

5 φυτοκινητοποίηση φυτοπτητικοποίηση(phytovolatilization) µετατροπή του µετάλλου σε πτητική µορφή και αποµάκρυνση από το υπέργειο στην ατµόσφαιρα φυτοεκχύλιση(phytoextraction) αποµάκρυνση από το πεδίο µε συγκοµιδή και µεταφορά του υπέργειου Θρέψη Φυτών. Μπουράνης, Σ. Χωριανοπούλου 5

ατµόσφαιρα φυτοεκχύλιση(phytoextraction) αποµάκρυνση από το πεδίο µε

6 Η φυτοεξόρυξη είναι ειδική περίπτωση φυτοεκχύλισης πολύτιµων ιχνοστοιχείων µε οικονοµική αξία από εδάφη στα οποία η συγκέντρωσή τους είναι υπερβολικά χαµηλή για συµβατική εξόρυξη Η βιοενίσχυση είναι ειδική περίπτωση φυτοεκχύλισης το έδαφος είναι φτωχό, ελλειµατικό σε ιχνοστοιχεία και το εµπλουτίζουµε µε φυτοδιαχείριση στόχος: η αύξηση της συγκέντρωσης ιχνοστοιχείων σε φαγώσιµα φυτικά µέρη Θρέψη Φυτών. Μπουράνης, Σ. Χωριανοπούλου 6

φυτοεκχύλισης το έδαφος είναι φτωχό, ελλειµατικό σε ιχνοστοιχεία και το εµπλουτίζουµε µε φυτοδιαχείριση

7 Ιχνοστοιχεία στο έδαφος µη-διαθέσιµα στα φυτά ή διαθέσιµα στα φυτά(phytoavailable) ή αλληλεπιδρούν µε οποιοδήποτε οργανισµό της ριζόσφαιρας(bioavailable) αναφέρεται στη φυσικοχηµική συµπεριφορά, όχι στη βιολογική δράση Θρέψη Φυτών. Μπουράνης, Σ. Χωριανοπούλου 7

ριζόσφαιρας(bioavailable) αναφέρεται στη φυσικοχηµική

8 Μεταλλικοί ρυπαντές: Cd, Cr, Cu, Hg, Pb, Zn ιαβάθµιση τοξικότητας: Pb Hg > Cu > Cd As > Co Ni Zn > Mn περισσότερο τοξικά λιγότερο τοξικά Θρέψη Φυτών. Μπουράνης, Σ. Χωριανοπούλου 8

9 Μέταλλα στο έδαφος [1] [2] [3] [4] στο εδαφικό διάλυµα ως ελεύθερα µεταλλικά ιόντα και διαλυτά σύµπλοκα µετάλλων προσροφηµένα στα ανόργανα σωµατίδια στα σηµεία ανταλλαγής προσαρτηµένα στην εδαφική οργανική ύλη καταβυθισµένα ως ιζήµατα οξειδίων, υδροξειδίων, ανθρακικών κ.ά. Θρέψη Φυτών. Μπουράνης, Σ. Χωριανοπούλου 9

σηµεία ανταλλαγής προσαρτηµένα στην εδαφική οργανική ύλη καταβυθισµένα ως

10 [5] Ενσωµατωµένα µέσα στις δοµές των πυριτικών Βιοδιαθέσιµα = έτοιµα να προσληφθούν απότηρίζα µόνο οι περιπτώσεις[1] και[2] παρέχουν βιοδιαθέσιµα µεταλλικά ιόντα Θρέψη Φυτών. Μπουράνης, Σ. Χωριανοπούλου 10

οι περιπτώσεις[1] και[2] παρέχουν βιοδιαθέσιµα

11 Τεχνολογικά κοµβικό ερώτηµα αύξηση ή µείωση της βιοδιαθεσιµότητας; Τεχνικές τροποποίησης της βιοδιαθεσιµότητας Θρέψη Φυτών. Μπουράνης, Σ. Χωριανοπούλου 11

12 Αύξηση της βιοδιαθεσιµότητας µε συνθετικούς συµπλοκοποιητές ΕDTA αιθυλένο-διάµινο-τετραοξεικό οξύ 10 mmol/ kg εδάφους ΗΕDTA υδροξυαιθυλο-αιθυλενο-διαµινοτριοξεικό οξύ 2 g / kg εδάφους DTPA διαιθυλενο-τριαµινο-πενταοξεικό οξύ Zn-DTPA: τόσο ισχυρό, ώστε ο Zn δεν είναι διαθέσιµος µέσα στο φυτό επαγωγή τροφοπενίας Zn Θρέψη Φυτών. Μπουράνης, Σ. Χωριανοπούλου 12

υδροξυαιθυλο-αιθυλενο-διαµινοτριοξεικό οξύ 2 g / kg εδάφους DTPA

13 υπερσυσσώρευση συγκέντρωση µεταλλικού ιόντος στο φυτό αποκλεισµός συγκέντρωση µεταλλικού ιόντος στο έδαφος Θρέψη Φυτών. Μπουράνης, Σ. Χωριανοπούλου 13

14 Φυτά µη-συσσωρευτές: µεταβολικές ανάγκες σε µικροθρεπτικά < 10 ppm Φυτά συσσωρευτές: συσσωρεύουν µερικές εκατοντάδες ή χιλιάδες ppm * η συσσώρευση απαιτεί κατανάλωση ενέργειας ποιό είναι το εξελικτικό πλεονέκτηµα της υπερσυσσώρευσης; προστασία από εισβολείς Θρέψη Φυτών. Μπουράνης, Σ. Χωριανοπούλου 14

απαιτεί κατανάλωση ενέργειας ποιό είναι το εξελικτικό πλεονέκτηµα της

15 φυτό υπερσυσσωρευτής 10 ppmhg 100ppmCd 1000ppmCo, Cr, Cu, Pb 10000ppmNi, Zn 400 φυτικά είδη 45 οικογένειες φυτών διαθέτουν µηχανισµούς ανοχής των υψηλών συγκεντρώσεων µετάλλων του εδάφους Θρέψη Φυτών. Μπουράνης, Σ. Χωριανοπούλου 15

διαθέτουν µηχανισµούς ανοχής των υψηλών συγκεντρώσεων

16 Jacob 2011, 13, 34 α/κινητοποίηση τα φυτά κινητοποιούν µερικά στοιχεία, ενώ ακινητοποιούν άλλα η έκταση της α/κινητοποίησης εξαρτάται από -τοφυτικόείδος - την εφαρµογή λίπανσης τα πιό κινητικά στοιχεία επηρεάζονται πιό πολύ απότοφυτόκαιαπότηλίπανση σε σχέση µε τα λιγότερο κινητικά στοιχεία Θρέψη Φυτών. Μπουράνης, Σ. Χωριανοπούλου 16

εφαρµογή λίπανσης τα πιό κινητικά στοιχεία επηρεάζονται πιό πολύ

17 ανάγκη εκπόνησης φυτοτεχνικής µελέτης Τεχνικές παράµετροι: επιλογή φυτικού είδους ή ειδών που θα συνυπάρξουν πυκνότηταφύτευσης(φυτά/m 2 ) απόδοση/φυτό, απόδοση/στρέµµα ανάλυση κόστους/οφέλους Θρέψη Φυτών. Μπουράνης, Σ. Χωριανοπούλου 17

πυκνότηταφύτευσης(φυτά/m 2 ) απόδοση/φυτό, απόδοση/στρέµµα

18 Η µοριακή βάση της φυτοδιαχείρισης οµοιοστατικά συστήµατα διαχείρισης µετάλλων του φυτού ακινητοποίηση στη ριζόσφαιρα εξωτερική σύµπλεξη µε οργανικές ενώσεις που αποδεσµεύονται από τη ρίζα ακινητοποίηση στη ρίζα - φυτοχελατίνες - µεταλλοθειονίνες - κυτταρικό τοίχωµα - χυµοτοπιακή αποθήκευση Θρέψη Φυτών. Μπουράνης, Σ. Χωριανοπούλου 18

αποδεσµεύονται από τη ρίζα ακινητοποίηση στη ρίζα - φυτοχελατίνες -

19 Οµοιοστατικά συστήµατα [1] [2] µεταφορά διαµέσου µεµβρανών µε τη σύµπραξη ειδικών πρωτεϊνών- µεταφορέων σύµπλεξη µε κατάλληλα συµπλεκτικά µόρια [3] ελεγχόµενη προσάρτηση σε εξειδικευµένες πρωτεΐνες [4] ελεγχόµενη διακίνηση Θρέψη Φυτών. Μπουράνης, Σ. Χωριανοπούλου 19

συµπλεκτικά µόρια [3] ελεγχόµενη προσάρτηση σε εξειδικευµένες

20 οικογένειες πρωτεϊνικών εξαρτηµάτων οµοιοστατικών συστηµάτων zinc-regulated transporters iron-regulated transporters (ZIP family) cation diffusion facilitators (CDF family) P-type ATPases Natural resistance associated macrophage proteins (NRAMP family) Kraemer 2007, 581, 2263 Θρέψη Φυτών. Μπουράνης, Σ. Χωριανοπούλου 20

facilitators (CDF family) P-type ATPases Natural resistance associated

21 Yellow-stripe-1-like subfamily (YSL) Oligopeptide transporter superfamily(opt) Copper transporter family (COPT) calcium-sensitive cross complementer 1 family (CCC1) iron-regulated protein family (IREG) cation exchanger family (CAX) ATP-binding cassette transporters (ABC) κ.ά. Θρέψη Φυτών. Μπουράνης, Σ. Χωριανοπούλου 21

22 Εξειδικευµένα κύτταρα ή οµάδες κυττάρων λόγοι: [1] Συσσώρευση µετάλλου σε αυτά παραδείγµατα τέτοιων ιστών/κυττάρων - τρίχες φύλλων ακινητοποίηση στο υπέργειο υψηλή πυκνότητα στην επιφάνεια του φύλλου [2] έχουν διαµορφωθεί για αποθήκευση [1] & [2] σηµαντικός όγκος αποθήκευσης Θρέψη Φυτών. Μπουράνης, Σ. Χωριανοπούλου 22

23 [3] εντοπισµός εκτός του φύλλου µειώνεται η πιθανότητα τοξικότητας σε περίπτωση«αποδιαµερισµατοποίησης» Άλλα εξειδικευµένα κύτταρα/ιστοί: επιδερµικά κύτταρα µεσόφυλλο Θρέψη Φυτών. Μπουράνης, Σ. Χωριανοπούλου 23

24 Παράµετροι υπερσυσσώρευσης ποσότητα που συσσωρεύεται τοπολογία συσσώρευσης (ιστός, υποκυτταρικό διαµέρισµα) µορφή συσσώρευσης(speciation) συναρµοστές που χρησιµοποιούνται Θρέψη Φυτών. Μπουράνης, Σ. Χωριανοπούλου 24

25 Νικοτιαναµίνη ένας δυναµικός παίκτης στη σύµπλεξη µετάλλων NA-Fe, NA-Cu, NA-Zn σταθερά συµπλέγµατα σεµεγάλοεύροςτιµώνph δραστικός περιορισµός της ενεργότητας του µετάλλου για παραγωγή ενεργών µορφών οξυγόνου Θρέψη Φυτών. Μπουράνης, Σ. Χωριανοπούλου 25

Σχετικά έγγραφα

ΕΛΕΥΘΕΡΟΤΥΠΙΑ - 12/05/2001. Στοιχεία της Γενικής Γραµµατείας Ισότητας από τα Κέντρα Υποδοχής. Πρωταθλητές οι µορφωµένοι στις κακοποιήσεις γυναικών

ΕΛΕΥΘΕΡΟΤΥΠΙΑ - 12/05/2001. Στοιχεία της Γενικής Γραµµατείας Ισότητας από τα Κέντρα Υποδοχής. Πρωταθλητές οι µορφωµένοι στις κακοποιήσεις γυναικών ΕΛΕΥΘΕΡΟΤΥΠΙΑ - 12/05/2001 Στοιχεία της Γενικής Γραµµατείας Ισότητας από τα Κέντρα Υποδοχής Πρωταθλητές οι µορφωµένοι στις κακοποιήσεις γυναικών Της ΜΑΙΡΗΣ ΠΙΝΗ Ξεκίνησαν τη ζωή τους γεµάτες όνειρα. Ήθελαν