Η χρήση των μεμβρανών ρητίνης στην εκτίμηση της γονιμότητας εδαφών

Transcript

1 ΕΘΙΑΓΕ 22 / 23 Η χρήση των μεμβρανών ρητίνης στην εκτίμηση της γονιμότητας εδαφών Δρ Χρήστος Νούλας, Γεωπόνος - Ειδικός Επιστήμονας 1 Δρ Δημήτριος Βλαχοστέργιος, Γεωπόνος - Ειδικός Επιστήμονας 2 Παρασκευή Γρυπάρη, Κωνσταντία Μαντέλου, Αικατερίνη Δραγοΐδου, Τεχνολόγοι Γεωπονίας 1 Μιλτιάδης Τζιουβαλέκας, Υπ. Δρ Χημικός Μηχανικός 1 Δρ Χρίστος Τσαντήλας, Τακτικός Ερευνητής 1 1 Ινστιτούτο Χαρτογράφησης και Ταξινόμησης Εδαφών Λάρισας 2 Ινστιτούτο Κτηνοτροφικών Φυτών και Βοσκών Στο παρόν άρθρο περιγράφεται μια εναλλακτική τεχνική για τον προσδιορισμό της παροχής θρεπτικών στοιχείων του εδάφους στα φυτά. Η τεχνική αυτή βασίζεται στη χρήση ειδικά προσαρμοσμένων μεμβρανών από ρητίνη σε πλαστικούς καθετήρες (τεχνολογία PRS TM probes*) που μπορούν να τοποθετηθούν απευθείας στο έδαφος ύστερα από μια επεξεργασία στο εργαστήριο. Μετά από ένα προκαθορισμένο χρονικό διάστημα τοποθέτησης, που καθορίζεται από το σκοπό του πειράματος, ακολουθείται μια διαδικασία συλλογής των δεδομένων και επεξεργασίας αυτών με σκοπό την τελική εκτίμηση της παροχής θρεπτικών στοιχείων από το έδαφος. Τα αποτελέσματα αυτής της τεχνικής μπορούν να θεωρηθούν ως συμπληρωματικά, διότι δίνουν μια εικόνα της δυναμικής ροής θρεπτικών (dynamic ion flux), του εδάφους στον αγρό (in situ), συνεκτιμώντας και άλλους παράγοντες που επηρεάζουν την πρόσληψη θρεπτικών στοιχείων από τα φυτά (όπως την ανοργανοποίηση, την ακινητοποίηση, την εδαφική θερμοκρασία, την υγρασία, τη διάχυση κ.λπ.). Οι μεμβράνες παραχωρήθηκαν με προθεσμία στο Ινστιτούτο Χαρτογράφησης και Ταξινόμησης Εδαφών Λάρισας (ΙΧΤΕΛ) από την καναδική εταιρεία Western Ag Innovations Inc., (Saskatoon, Saskatchewan, Canada), προκειμένου να δοκιμασθούν στις συνθήκες της περιοχής μας με την ευγενή διαμεσολάβηση του Δρα Ρήγα Καραμάνου, ο οποίος είναι υπεύθυνος του τεχνικού τμήματος. * Τεχνολογία PRS TM -probes = [Plant Root Simulator TM probes = συσκευή προσομοίωσης της ρίζας (Western Ag Innovations Inc., Saskatoon, Saskatchewan, Canada)]. Η πρώτη χρησιμοποίηση των συνθετικών ρητινών ως μέσο ανταλλαγής ιόντων στο έδαφος στη γεωργική έρευνα αναφέρεται στα μέσα του 20 ου αιώνα. Τα θρεπτικά στοιχεία του εδάφους που εκχυλίστηκαν για πρώτη φορά με τη χρήση των ρητινών ιοντικής ανταλλαγής (ion exchange resins) ήταν από τα κατιόντα το κάλιο (Κ + ) και από τα ανιόντα ο φώσφορος (H 2 PO 4, ΗΡΟ 4 2 ). Από τότε μέχρι σήμερα η μεθοδολογία των ρητινών χρησιμοποιήθηκε ευρύτατα για τον προσδιορισμό της παροχής των εδαφικών θρεπτικών στοιχείων στα φυτά. Οι ρητίνες ως μέσο ανταλλαγής ιόντων στο έδαφος απαντώνται σε δυο μορφές, με τη μορφή χαντρών (bead forms) και με τη μορφή μεμβρανών (membranes). Αν και η περισσότερη έρευνα στο παρελθόν διεξάχθηκε με την πρώτη μορφή ρητινών, μετέπειτα έρευνες έδειξαν ότι η χρήση των ρητινών με τη μορφή μεμβρανών μπορούσε με ανάλογη αξιοπιστία να εκτιμήσει την παροχή φωσφορικών στα φυτά. Έκτοτε, η χρήση των μεμβρανών ρητίνης υιοθετήθηκε ευρέως από τους επιστήμονες εξαιτίας του απλού χειρισμού. Μέχρι πρόσφατα περισσότερες από 400 εργασίες έχουν δημοσιευθεί σε διεθνή επιστημονικά περιοδικά με αντικείμενο τη χρήση των ρητινών σε έρευνες για το έδαφος και το περιβάλλον. Η εμπειρία που έχει αποκτηθεί οδήγησε στην ευρεία εφαρμογή τους σε μελέτες για την εκτίμηση της γονιμότητας του εδάφους και στην κατάρτιση προγραμμάτων λιπαντικής αγωγής. Στη γεωργική πρακτική, οι προσπάθειες για την εκτίμηση του ρυθμού παροχής θρεπτικών στοιχείων επικεντρώθηκαν στην απευθείας είσοδο

2 Διαστάσεις του πλαστικού καθετήρα που φέρει μεμβράνη από ρητίνη (PRS TM probe). Καθετήρες (PRS TM probes) χρώματος πορτοκαλί που χρησιμοποιούνται για την ταυτόχρονη μέτρηση ανιόντων όπως τα νιτρικά, τα φωσφορικά, τα θειϊκά, τα βορικά ιόντα. Καθετήρες (PRS TM probes) χρώματος μώβ που χρησιμοποιούνται για την ταυτόχρονη μέτρηση κατιόντων όπως αμμωνιακών, ιόντων καλίου, ασβεστίου και μαγνησίου. των ρητινών στο έδαφος σε συνθήκες εργαστηρίου ή σε συνθήκες αγρού. Στην τελευταία περίπτωση η μεμβράνη από ρητίνη είναι εγκλεισμένη σε ένα πλαστικό καθετήραπροσαρμογέα που ονομάζεται συσκευή προσομοίωσης της ρίζας (= Plant Root Simulator) (τεχνολογία PRS TM - probes) και καθιστά ευκολότερη την είσοδό του και την αφαίρεσή του από το έδαφος. Υπάρχουν δύο τύποι πλαστικών καθετήρων που περικλείουν μεμβράνη από ρητίνη, οι καθετήρες που χρησιμοποιούνται για την ταυτόχρονη μέτρηση ανιόντων όπως τα νιτρικά, τα φωσφορικά, τα θειϊκά, τα βορικά ιόντα (χρώματος πορτοκαλί) και οι καθετήρες για την ταυτόχρονη μέτρηση κατιόντων όπως αμμωνιακών, ιόντων καλίου, ασβεστίου και μαγνησίου (χρώματος μώβ). Για να γίνει η μέτρηση τόσο των κατιόντων όσο και των ανιόντων θα πρέπει οι μεμβράνες ρητίνης να υποστούν μια ειδική επεξεργασία στο εργαστήριο πριν την τοποθέτησή τους στο έδαφος και μετά τη συλλογή τους από αυτό. Η επεξεργασία των καθετήρων πριν την τοποθέτησή τους στο έδαφος εν συντομία περιλαμβάνει τα εξής: αρχικά ξέπλυμα των καθετήρων σε διάλυμα ασθενούς οξέος (υδροχλωρίου) με συνεχή ανάδευση για μια ώρα, ξέβγαλμα του οξέος με απιονισμένο νερό και στη συνέχεια εμβάπτισή τους σε διάλυμα δισανθρακικού νατρίου (NaHCO 3 ) με συνεχή ανάδευση αλλάζοντας το διάλυμα διαδοχικά ανά μια ώρα 3 φορές. Μετά τη συλλογή τους από το έδαφος οι καθετήρες καθαρίζονται σχολαστικά με απιονισμένο νερό, τοποθετούνται σε ειδικές σακούλες που κλείνουν αεροστεγώς, ξεπλένονται με ασθενές οξύ ή διάλυμα άλατος (HCl ή KCl) και συλλέγεται το έκπλυμα για ανάλυση στο εργαστήριο. Εφαρμογές Η τεχνολογία των μεμβρανών ρητίνης που φέρονται σε ειδικούς πλαστικούς καθετήρες βρίσκει τις εξής εφαρμογές: Μέτρηση του ρυθμού παροχής θρεπτικών στοιχείων στο φυτό από το έδαφος [βραχείας διάρκειας ενταφιασμός των καθετήρων (1-24 ώρες)]. Μέτρηση της δυναμικής ροής θρεπτικών στοιχείων του εδάφους με μακράς διάρκειας τοποθέτηση των καθετήρων (συνήθως ανά 2 εβδομάδες για κάποιο χρονικό διάστημα για εδάφη μέσης γονιμότητας). Στη χαρτογράφηση εδαφών και τη γεωργία ακριβείας. Στην εκτίμηση του ρυθμού παροχής θρεπτικών στοιχείων σε μικροπεριοχές (microsite assessment) στα δασικά οικοσυστήματα. Στην προσομοίωση του μηχανισμού με τον οποίο διαχέονται τα θρεπτικά στοιχεία στη ριζική ζώνη. Στην καταγραφή της χημικής σύνθεσης των νερών των ποταμών. Στην εκτίμηση του κινδύνου νατρίωσης (sodicity) του εδάφους. Στη μέτρηση μικροστοιχείων και στην εκτίμηση της τοξικότητας μεταλλικών ιόντων στο έδαφος. Μερικές τεχνικές λεπτομέρειες Συχνότητα μετρήσεων: Ο χρόνος τοποθέτησης των καθετήρων (PRS TM probes) εξαρτάται από τις εδαφικές συνθήκες του πειράματος και το είδος των μετρήσεων που μας ενδιαφέρει. Με τη βραχείας διάρκειας τοποθέτηση των καθετήρων στο έδαφος (1-24 ώρες) μετριέται η παροχή ενός στοιχείου ως στιγμιότυπο (snapshot) (διαθεσιμότητα στοιχείου τη συγκεκριμένη χρονική στιγμή). Με τη μακράς διάρκειας τοποθέτηση (ανά 2 εβδομάδες για μέσης ή καλής γονιμότητας εδάφη) που εφαρμόζεται για αρκετές εβδομάδες στη διάρκεια της καλλιεργητικής περιόδου, μετριέται ο ρυθμός παροχής ενός στοιχείου ή η ανοργανοποίηση αυτού. Εδώ θα πρέπει να αναφερθεί ότι στην περίπτωση της τοποθέτησης των καθετήρων για μεγάλο χρονικό διάστημα, η ανοργανοποίηση ενός στοιχείου (π.χ. Ν, S) είναι σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει το τελικό αποτέλεσμα και μετριέται συνυπολογίζοντας την επίδραση που μπορεί να έχει το ριζικό σύστημα του φυτού. Τρόποι τοποθέτησης των καθετήρων: Υπάρχουν διάφοροι τύποι τοποθέτησης των καθετήρων που φέρουν μεμβράνη ρητίνης ανάλογα με το σκοπό της έρευνας:

3 ΕΘΙΑΓΕ 24 / 25 Ο πλαστικός καθετήρας που φέρει μεμβράνη από ρητίνη (PRS TM probe) μπορεί εύκολα να τοποθετηθεί απευθείας στον αγρό. Στο εργαστήριο οι καθετήρες (PRS TM probes) τοποθετούνται σε καλά αναμειγμένο έδαφος μέσα σε ειδική σακούλα. Ειδικός κύλινδρος από PVC για την απομόνωση του καθετήρα (PRS TM probe) και την εξάλειψη του ανταγωνισμού μεταξύ της μεμβράνης ρητίνης και των ριζών του βίκου (Πείραμα στον αγρό, ΙΧΤΕΛ, ). Στο χωράφι. Στην περίπτωση αυτή, οι καθετήρες τοποθετούνται κατακόρυφα απευθείας στο αδιατάρακτο έδαφος του αγρού, σε βάθος 0-15 εκ. Οι εδαφικές συνθήκες (θερμοκρασία, υγρασία κ.λπ.) παρακολουθούνται, καταγράφονται και χρησιμοποιούνται στην ερμηνεία των αποτελεσμάτων. Στο εργαστήριο. Στο εργαστήριο οι καθετήρες τοποθετούνται σε καλά αναμειγμένο έδαφος μέσα σε ειδική σακούλα ή σε ειδική φιάλη. Το έδαφος πρέπει πρώτα να υγρανθεί μέχρι την υδατοϊκανότητα με απιονισμένο νερό. Στις περιπτώσεις αυτές η τοποθέτηση διαρκεί από 1 έως 24 ώρες. Επίσης, οι καθετήρες μπορούν να τοποθετηθούν και σε δείγματα αδιατάρακτου εδάφους που μεταφέρονται από τον αγρό. Σε ειδικό θάλαμο ανάπτυξης φυτών. Στην περίπτωση αυτή χρησιμοποιώντας τους καθετήρες συγκρίνεται η απελευθέρωση θρεπτικών στοιχείων από το έδαφος και η ανοργανοποίησή τους, με την ανάπτυξη ή την απορρόφηση των στοιχείων από τα φυτά. Για το σκοπό αυτό προετοιμάζονται δοχεία με το ίδιο έδαφος σε ορισμένα από τα οποία αναπτύσσεται το υπό μελέτη φυτό ενώ στα άλλα τοποθετείται ο καθετήρας. Η αθροιστική παροχή του στοιχείου στο φυτό, υπολογίζεται με επαναλαμβανόμενες μετρήσεις του στοιχείου που προσροφήθηκε στον καθετήρα κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης του φυτού και συγκρίνεται με την απορρόφηση του στοιχείου από το φυτό στο τέλος της ανάπτυξής του. Σε πάστες κορεσμού. Η τεχνολογία των καθετήρων μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σε πάστες κορεσμού για τη μέτρηση του δείκτη SAR (λόγος προσρόφησης νατρίου). Σε υπολείμματα καλλιεργειών ή στον οργανικό ορίζοντα σε δασικά εδάφη. Στην περίπτωση αυτή μετριέται η απελευθέρωση στοιχείων και η έκπλυσή τους από υπολείμματα καλλιεργειών που αποσυντίθενται στον αγρό. Τα ιόντα μέσα στο έκπλυμα προσροφούνται στη ρητινούχο μεμβράνη των καθετήρων. Οι καθετήρες τοποθετούνται οριζόντια ακριβώς κάτω από τα υπολείμματα της καλλιέργειας. Ανά εδαφικό ορίζοντα. Στα δασικά οικοσυστήματα η παροχή θρεπτικών στοιχείων από το έδαφος συχνά ερευνάται κατά ορίζοντα εδαφογένεσης. Ο ρυθμός παροχής ενός στοιχείου μπορεί να μετρηθεί στους εδαφικούς ορίζοντες ανοίγοντας ένα εδαφικό σκάμμα (pit) και τοποθετώντας τους καθετήρες οριζόντια. Κάτω από το νερό. Οι καθετήρες μπορούν να τοποθετηθούν κάτω από το νερό σε τυρφώδη βάση από έλη ή βάλτους. Στην περίπτωση αυτή επειδή η τοποθέτηση των καθετήρων γίνεται σε αρκετό βάθος χρησιμοποιείται μια ειδική βέργα. Ο κάθε καθετήρας δένεται με ειδικό νήμα ψαρέματος για να μπορεί να επανατοποθετηθεί στη σωστή θέση. Παράγοντες που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την τοποθέτηση των καθετήρων Καλή επαφή της μεμβράνης του καθετήρα με το έδαφος. Είναι πολύ σημαντικό να υπάρχει καλή επαφή της μεμβράνης του καθετήρα με το έδαφος καθ' όλη τη διάρκεια της τοποθέτησης. Ο υπολογισμός του ρυθμού παροχής των στοιχείων γίνεται με βάση τη συγκεκριμένη ρητινούχο επιφάνεια προσρόφησης του κάθε καθετήρα. Εδαφική θερμοκρασία. Όταν οι καθετήρες χρησιμοποιούνται σε συνθήκες αγρού είναι πολύ σημαντικό να καταγράφεται η εδαφική θερμοκρασία, διότι επηρεάζει το ρυθμό διάχυσης του στοιχείου και την ανοργανοποίησή του. Εδαφική υγρασία. Όσο ξηρότερο είναι ένα έδαφος τόσο πιο αργά διαχέεται ένα ιόν προς τη ρίζα άρα και προς τη μεμβράνη του καθετήρα. Η μικροβιακή δραστηριότητα επίσης περιορίζεται σε ξηρά εδάφη επηρεάζοντας τις διαδικασίες της ανοργανοποίησης/ακινητοποίησης ενός στοιχείου. Σε πολύ υγρά εδάφη είναι πιθανό να επηρεαστεί αρνητικά η διαδικασία της ανοργανοποίησης, διότι οι μικροοργανισμοί που συντελούν στη διαδικασία αυτή δεν μπορούν να επιβιώσουν σε αναερόβιες συνθήκες ενώ σε κορεσμένα εδάφη επηρεάζεται η παροχή N από τη διαδικασία της απονιτροποίησης. Συνεπώς, για μακράς διάρκειας τοποθε-

4 τήσεις καθετήρων στο ύπαιθρο τα επίπεδα εδαφικής υγρασίας πρέπει να καταγράφονται και να χρησιμοποιούνται για την ερμηνεία των αποτελεσμάτων. Ανταγωνισμός από τις ρίζες των φυτών. Στην περίπτωση τοποθέτησης των καθετήρων για μεγάλο χρονικό διάστημα, κοντά στις ρίζες των υπό μελέτη φυτών, η μέτρηση αντιπροσωπεύει τη διαφορά μεταξύ της συνολικής παροχής ενός στοιχείου και της πρόσληψης από το φυτό (περίσσεια στοιχείου και όχι καθαρή ανοργανοποίηση). Η καθαρή ανοργανοποίηση ενός στοιχείου, χωρίς τον ανταγωνισμό των ριζών, μπορεί να εκτιμηθεί χρησιμοποιώντας ένα ειδικό κύλινδρο από PVC, μέσα στον οποίο τοποθετείται καθετήρας. Μια εναλλακτική λύση για την εξάλειψη του ανταγωνισμού των ριζών είναι να δημιουργηθεί μια σχισμή σε βάθος 30 εκ. και σε ακτίνα τουλάχιστον 25 εκ. γύρω από κάθε καθετήρα, ωστόσο αυτή η διαδικασία απαιτείται να γίνεται τουλάχιστον μια φορά στο μήνα. Άλλες πηγές ανταγωνισμού. Οι ρίζες των φυτών δρουν ως δεξαμενές προσέλκυσης ιόντων στο έδαφος. Οι ρίζες και κάθε άλλος παράγοντας που μπορεί να αφαιρέσει ιόντα από το έδαφος συναγωνίζονται τις μεμβράνες των καθετήρων όταν χρησιμοποιούνται στην εκτίμηση της παροχής ιόντων στο έδαφος. Ένα τέτοιο παράδειγμα αποτελεί η περίπτωση εδάφους με οργανικά υλικά με μεγάλο λόγο C:N, C:P ή C:S, στα οποία οι μικροοργανισμοί μπορεί να ανταγωνιστούν τις μεμβράνες των καθετήρων διότι χρησιμοποιούν τα ιόντα για τη δική τους ανάπτυξη. Η διαδικασία αυτή που είναι γνωστή ως ακινητοποίηση μπορεί να επηρεάσει τον κύκλο εναλλαγής ανοργανοποίησης-ακινητοποίησης, που επιδρά στις μετρήσεις της παροχής θρεπτικών στοιχείων. Λευκοί καθετήρες. Κατά την έναρξη μιας μελέτης με τους καθετήρες είναι ορθότερο να χρησιμοποιούνται κάποιοι καθετήρες ως λευκοί (blank PRS ΤΜ -probes). Αυτό γίνεται για τη λήψη μετρήσεων ως βάση αναφοράς και την εξασφάλιση ότι όλα τα ιόντα, που έχουν εκλυθεί από τη μεμβράνη των καθετήρων, προέρχονται από την επίδραση των μεταχειρίσεων που εφαρμόζονται και όχι από την επεξεργασία στο εργαστήριο, ή από άλλη πιθανή επιμόλυνση. Τους λευκούς καθετήρες τους μεταχειριζόμαστε με τον ίδιο ακριβώς τρόπο όπως και τους υπόλοιπους, με τη διαφορά ότι δεν τοποθετούνται στο έδαφος αλλά σε ειδικές σακούλες σε δροσερό μέρος καθ' όλη τη διάρκεια της διαδικασίας. Εάν διαπιστωθεί ότι υπάρχει επιμόλυνση που δεν οφείλεται στους λευκούς καθετήρες, τότε γίνεται διόρθωση των τελικών αποτελεσμάτων. Ζημιές από έντομα και ζώα. Αν και το φαινόμενο είναι σχετικά σπάνιο, έχουν καταγραφεί περιπτώσεις στις οποίες οι καθετήρες έχουν υποστεί ζημιές από τη μικροπανίδα του εδάφους, από σαλιγκάρια κ.λπ. Για να μειωθούν ακόμη και εκείνες οι σπάνιες περιπτώσεις καταστροφής, οι καθετήρες τοποθετούνται αρκετά βαθιά στο έδαφος ώστε το πάνω μέρος της λαβής να μην έλκει την προσοχή. Μετρήσεις και μονάδες έκφρασης αποτελεσμάτων. Με ειδική χημική προεπεξεργασία των καθετήρων στο εργαστήριο είναι δυνατόν να μετρηθεί: O ρυθμός παροχής μικροθρεπτικών πολυσθενών κατιόντων όπως του σιδήρου (Fe), του μαγγανίου (Mn), του ψευδαργύρου (Zn), του χαλκού (Cu) και του αργιλίου (Al). Αυτό μπορεί να γίνει με ειδική προεπεξεργασία των πορτοκαλί καθετήρων που προορίζονται για τη μέτρηση των ανιόντων (χρησιμοποιώντας μια χηλική ουσία, π.χ. EDTA). O ρυθμός παροχής των νιτρικών (ΝΟ 3 -Ν) και αμμωνιακών (ΝΗ 4+ -Ν) ιόντων αναλύοντας χρωματομετρικά το έκπλυμα από τους καθετήρες χρησιμοποιώντας αυτόματο αναλυτή. Επίσης, μπορούν χρωματομετρικά (μέθοδος Olsen) να μετρηθούν και φωσφορικά ιόντα. O ρυθμός παροχής του φωσφόρου (P), του καλίου (K), του Θείου (S), του ασβεστίου (Ca), του μαγνησίου (Mg), του μαγγανίου (Mn), του σιδήρου (Fe), του χαλκού (Cu), του ψευδαργύρου (Zn), του βορίου (B), του αργιλίου (Al) και του μολύβδου (Pb), αναλύοντας το έκπλυμα από τους καθετήρες με ειδικές φασματοχημικές τεχνικές (ICP). Η περιεκτικότητα ζιζανιοκτόνων και οργανικών ενώσεων, όπως glucosinolates, αναλύοντας το έκπλυμα που προέρχεται από τους καθετήρες με υγρή χρωματογραφία (HPLC). O ρυθμός παροχής, του ασβεστίου (Ca), του μαγνησίου (Mg), του μαγγανίου (Mn), του σιδήρου (Fe), του χαλκού (Cu), του ψευδαργύρου (Zn), του αργιλίου (Al), του μολύβδου (Pb) και του καδμίου (Cd) αναλύοντας το έκπλυμα από τους καθετήρες με φασματοφωτόμετρο ατομικής απορρόφησης (AAS) ή το ρυθμό παροχής καλίου (Κ) ή νατρίου (Na) αναλύοντας το έκπλυμα από τους καθετήρες με φλογοφωτομετρία. Οι μονάδες έκφρασης των αποτελεσμάτων που λαμβάνονται από την επεξεργασία και την ανάλυση του εκπλύματος από τους καθετήρες αναφέρονται στο ρυθμό της παροχής ιόντων που προσροφώνται στην επιφάνεια της μεμβράνης για το διάστημα που είναι τοποθετημένοι στο έδαφος. Αναφέρεται δηλαδή ως η ποσότητα του προσροφημένου ιόντος ανά μονάδα της επιφάνειας της ρητινούχου μεμβράνης που συμμετέχει στην προσρόφηση ανά το διάστημα που η μεμβράνη είναι τοποθετημένη στο έδαφος [μg ιόντος/10 cm/διάστημα τοποθέτησης στο έδαφος (ώρες ή εβδομάδες)]. Επίσης είναι δυνατόν να αναφέρονται και ως μg ιόντος/καθετήρα/διάστημα τοποθέτησης στο έδαφος με την προϋπόθεση να αναφέρεται ότι για κάθε καθετήρα η επιφάνεια της ρητινούχου μεμβράνης που συμμετέχει στην προσρόφηση των ιόντων από το έδαφος είναι 17,5 cm 2 (συμπεριλαμβάνοντας και τις δυο πλευρές του καθετήρα). Η αρχή λειτουργίας των καθετήρων που φέρουν μεμβράνη από ρητίνη, βασίζεται στο γεγονός ότι οι μεμβράνες δρουν ως μια δεξαμενή ιόντων που ακολουθούν τις αρχές ανταλλαγής ιόντων κατά Donnan, θεωρία η οποία αποτελεί το θεμελιώδη μηχανισμό με τον οποίο οι ρίζες των φυτών προσελκύουν και απορροφούν θρεπτικά στοιχεία από το έδαφος.

5 ΕΘΙΑΓΕ 26 / 27 Μέτρηση της εδαφικής θερμοκρασίας εντός του κυλίνδρου από PVC. (Πείραμα στον αγρό, ΙΧΤΕΛ, Άνοιξη, 2008). Οι καθετήρες (PRS TM probes) ξεπλένονται πολύ καλά με απιονισμένο νερό μετά την εξαγωγή τους από το έδαφος και την συλλογή τους για την εργαστηριακή ανάλυση (Πείραμα στον αγρό, ΙΧΤΕΛ, ). Σε ημιυπαίθριο χώρο του Ινστιτούτου Κτηνοτροφικών Φυτών και Βοσκών Λάρισας μελετήθηκε η παροχή φωσφορικών ιόντων στο βίκο (Vicia sativa L.) σε δοχεία ( ). Η μέτρηση της παροχής φωσφορικών σε ψυχανθή φυτά Οι περισσότερες μεθοδολογίες για την εκτίμηση του διαθέσιμου φωσφόρου στα φυτά βασίζονται στην εκχύλιση με κάποιο χημικό αντιδραστήριο. Έρευνες υποστηρίζουν ότι η χρήση των μεμβρανών ρητίνης (PRS TM -probes) θεωρείται ότι προσφέρει καλύτερη εκτίμηση του διαθέσιμου φωσφόρου στα φυτά, διότι παρέχει τη δυνατότητα της εφαρμογής μιας τεχνικής που μηχανιστικά συσχετίζεται με την παροχή κάποιου στοιχείου στη ρίζα του φυτού. Δίνει δηλαδή μια πιο ακριβή εκτίμηση των επιπέδων φωσφόρου στο έδαφος και συσχετίζεται με το επίπεδο φωσφόρου που πιθανότατα θα προσληφθεί από το ριζικό σύστημα του φυτού. Ένα σχετικό πλεονέκτημα είναι ότι εκτιμά απευθείας το διαθέσιμο στο φυτό φώσφορο ανεξάρτητα από τον τύπο εδάφους. Επιπλέον, υπάρχουν μελέτες οι οποίες καταδεικνύουν ότι η ποσότητα φωσφόρου που μετριέται με τους καθετήρες συσχετίζεται στενά με εκείνη των συμβατικών μεθόδων εδαφοανάλυσης. Αποτελεί δε ένα αξιόπιστο δείκτη που μετρά την παροχή των στοιχείων στο φυτό, διότι προσομοιάζει με σχετική ακρίβεια τη μετακίνηση του στοιχείου στο ριζικό σύστημα. Για την αξιολόγηση της δυνατότητας χρησιμοποίησης των ρητινών στην εκτίμηση της παροχής θρεπτικών στοιχείων στα φυτά έγιναν στα Ινστιτούτα Χαρτογράφησης και Ταξινόμησης Εδαφών και Κτηνοτροφικών Φυτών και Βοσκών πειράματα τόσο στον αγρό όσο και σε δοχεία. Η εμπειρία από τα πειράματα στον αγρό έδειξε ότι σε συνθήκες εξαιρετικά χαμηλής εδαφικής υγρασίας δημιουργούνται προβλήματα στη λειτουργία των καθετήρων. Σε ένα άλλο πείραμα που διεξάχθηκε σε δοχεία σε ημιυπαίθριο χώρο, κάτω από περισσότερο ελεγχόμενες συνθήκες, τα αποτελέσματα έδειξαν ότι υπάρχει αντίδραση των καθετήρων σε υψηλή συγκέντρωση φωσφόρου στο εδαφικό διάλυμα, καθώς στη ρητινούχο μεμβράνη των καθετήρων προσροφήθηκαν φωσφορικά ιόντα που μετρήθηκαν στο έκπλυμα. Μια σημαντική διαφορά με το προηγούμενο πείραμα ήταν ότι το έδαφος στα δοχεία βρισκόταν σε σημείο υδατοϊκανότητας σε όλη σχεδόν τη διάρκεια διεξαγωγής του πειράματος. Συνεπώς, η ευαισθησία με την οποία η τεχνική των μεμβρανών αντιδρά και δίνει αποτελέσματα εξαρτάται και από τις επικρατούσες εδαφικές συνθήκες (π.χ. εδαφική υγρασία). Ο πειραματισμός βρίσκεται σε εξέλιξη. Συμπερασματικά θα μπορούσε να λεχθεί ότι παρέχονται αρκετά πλεονεκτήματα κατά τη χρήση των καθετήρων με μεμβράνη από ρητίνη στην εκτίμηση της γονιμότητας του εδάφους. Μερικά από αυτά είναι η ευκολία στο χειρισμό (αρκετός αριθμός δειγμάτων σε μικρό σχετικά χρονικό διάστημα) και το μικρότερο κόστος σε σχέση με τις συμβατικές μεθόδους εδαφοανάλυσης. Επίσης, υπάρχει η δυνατότητα προσομοίωσης φυσικών διεργασιών του εδάφους και μέτρησης όλων των θρεπτικών στοιχείων ταυτόχρονα. Επιπλέον, μπορεί να εφαρμοστεί σε πολλούς τύπους εδαφών και ενσωματώνει βασικές εδαφικές παραμέτρους αλλά και διεργασίες που επιδρούν στην πρόσληψη των θρεπτικών στοιχείων από τα φυτά (π.χ. εδαφική θερμοκρασία και υγρασία, ανοργανοποίηση-ακινητοποίηση, διάχυση ιόντων προς τη ρίζα κ.λπ.). Στα μειονεκτήματα από τη χρήση αυτής της τεχνικής συγκαταλέγονται ο πεπερασμένος χρόνος τοποθέτησης των καθετήρων και η πιθανότητα να μην υπάρχει σε μερικές περιπτώσεις καλή επαφή της μεμβράνης με το έδαφος και να αλλοιωθούν τα τελικά αποτελέσματα. Επίσης, υπάρχει το ενδεχόμενο της καταστροφής των καθετήρων από ζώα, δεν ενδείκνυνται για τοποθέτηση σε μεγάλο βάθος και είναι εύθραυστα σε πετρώδη εδάφη. Παρ' όλα αυτά, με προσεκτικό χειρισμό και σωστή εφαρμογή των μεθοδολογιών, οι καθετήρες μπορούν να δώσουν συγκρίσιμα και ακριβή αποτελέσματα και να αποτελέσουν ένα οικονομικό, χρήσιμο και εναλλακτικό εργαλείο στον τομέα των εδαφοαναλύσεων. Πληροφορίες: Ινστιτούτο Χαρτογράφησης και Ταξινόμησης Εδαφών Λάρισας (ΙΧΤΕΛ) Θεοφράστου 1, Λάρισα, τηλ.: , e- mail:cnoulas@ismc.gr,website: