Έκπαιδευτικό υλικό χρηστών

Transcript

1 Έκπαιδευτικό υλικό χρηστών στo πλαίσιο του ερευνητικού προγράμματος «ΟΡΘΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΒΙΟΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΑΒΙΟΤΙΚΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΣΕ ΥΔΡΟΠΟΝΙΚΗ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑ ΤΟΜΑΤΑΣ ΚΑΙ ΜΑΡΟΥΛΙΟΥ» HYDROFLIES Το έργο εντάχθηκε βάση της Κ3_01_03 στις στο πρόγραμμα Διασυνοριακής Συνεργασίας Ελλάδα- Κύπρος , με συγχρηματοδότηση κατά 80% από την Ευρωπαϊκή Ένωση (ΕΤΠΑ) και κατά 20% από Εθνικούς Πόρους της Ελλάδας και της Κύπρου. Σκοπός του έργου είναι η ανάπτυξη συστημάτων υδροπονίας σε θερμοκήπια για δύο σημαντικά λαχανικά, την τομάτα και το μαρούλι, η ανάπτυξη συστήματος μαζικής εκτροφής δύο σημαντικών ωφελίμων εντόμων, καθώς και η εκπαίδευση των γεωργών στη χρήση του.

2 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΥΔΡΟΠΟΝΙΑ Το παρόν κείμενο είναι ένα καθαρά εισαγωγικό και απλό κείμενο σχετικά με τις υδροπονικές καλλιέργειες με σκοπό να δώσει κάποιες πρώτες πληροφορίες και διευκρινήσεις για την υδροπονία. Αρχικά, ας διευκρινίσουμε ότι η υδροπονία ΔΕΝ είναι κάποιο πανάκριβο μαγικό σύστημα, που δουλεύει μόνο του, και υπόσχεται εύκολα ασύλληπτο ύψος παραγωγής. Επίσης ΔΕΝ είναι κάτι πολύ περίεργο με παράξενες απαιτήσεις αλλά βασίζεται στην κατανόηση των θρεπτικών αναγκών μιας καλλιέργειας. Η εγκατάσταση ενός υδροπονικού συστήματος είναι οικονομικά προσιτή με πολλαπλά οφέλη για τον παραγωγό, και εξαρτώνται από τις συνθήκες που επικρατούν στο θερμοκήπιο, τις γνώσεις που διαθέτει και την επιμέλεια του στην εκτέλεση των σχετικών εργασιών. Βέβαια, απαιτείται η κατάλληλη καθοδήγηση από εξειδικευμένο προσωπικό, τουλάχιστον στα αρχικά στάδια λειτουργίας ενός υδροπονικού συστήματος. Παρακάτω γίνεται σύντομη παρουσίαση (με μορφή ερωτοαπαντήσεων) για την υδροπονία και των συστημάτων που υπάρχουν, και πως με απλό τρόπο θα πρέπει ο παραγωγός να αντιλαμβάνεται ένα υδροπονικό σύστημα. Καλλιέργεια τομάτας σε υποστρώματα και μαρουλιού σε NFT Τι είναι η υδροπονία; Είναι η μέθοδος καλλιέργειας φυτών χωρίς τη χρήση του εδάφους ως μέσου ανάπτυξης του ριζικού συστήματος. Οι ρίζες των φυτών αναπτύσσονται είτε μέσα σε άλλα υλικά (υπόστρωμα), είτε σε νερό στο οποίο έχουν διαλυθεί όλα τα απαραίτητα θρεπτικά στοιχεία (θρεπτικό διάλυμα). Γιατί υδροπονία; Επιτρέπει τον απόλυτο έλεγχο της θρέψης των φυτών με αποτέλεσμα τη βελτιστοποίηση του ελέγχου των συνθηκών ανάπτυξης των φυτών αλλά και την αποφυγή προβλημάτων σχετικά με την ποιότητα του νερού και της γονιμότητας και παθογένειας του εδάφους. Πολλαπλασιάζει την παραγωγή και δίνει ποιοτικότερα προϊόντα. Πως το έδαφος ή η υδροπονία υποστηρίζουν την ανάπτυξη μιας καλλιέργειας; Ο ρόλος του εδάφους παρουσιάζεται παρακάτω και γίνεται συσχέτιση με την αντικατάσταση αυτού από την υδροπονία. 1

3 ΕΔΑΦΟΣ ΥΔΡΟΠΟΝΙΑ 1. Στήριξη φυτού/ρίζας ΝΑΙ Δέσιμο ή γλάστρες/σάκους κτλ 2. Θρεπτικά στοιχεία ΝΑΙ Θρεπτικά διαλύματα 3. Νερό ΝΑΙ Μέσω Θρεπτικών διαλυμάτων 4. Οξυγόνο ΝΑΙ Οξυγόνωση ή κίνηση θρεπτικού διαλύματος 5. Κατάλληλη θερμοκρασία ΝΑΙ Θέρμανση ή ψύξη θρεπτικού διαλύματος 6. Μικροοργανισμοί ΟΧΙ Δεν χρειάζονται για διάσπαση Οργανικής ουσίας Πλεονεκτήματα Υδροπονίας; 1. Ριζική αντιμετώπιση των προβλημάτων ασθενειών του εδάφους 2. Δεν υφίσταται ανάγκη για απολύμανση του εδάφους 3. Αντιμετωπίζεται η χαμηλή γονιμότητα που εμφανίζουν τα εδάφη θερμοκηπίου 4. Δυνατότητα χρήσης νερού με υψηλά άλατα (ΕC> 1-1,5 ds/m) σε ανοιχτά συστήματα 5. Μειωμένο κόστος θέρμανσης & εξοικονόμηση ενέργειας 6. Πρωίμηση παραγωγής και αύξηση των αποδόσεων 7. Ακριβής και ελεγχόμενη θρέψη των φυτών 8. Απαλλαγή από τις εργασίες της προετοιμασίας του εδάφους (όργωμα, φρεζάρισμα, βασική λίπανση, κ.λπ.) και δεν υπάρχει η αγρανάπαυση 9. Βελτίωση της ποιότητας των καλλωπιστικών φυτών και ίσως των λαχανοκομικών 10. Προστασίας του περιβάλλοντος (κλειστό υδροπονικό σύστημα) Μειονεκτήματα υδροπονίας; 1. Υψηλό κόστος της αρχικής εγκατάστασης μιας υδροπονικής μονάδας 2. Λανθασμένοι χειρισμοί έχουν δυσμενείς και έντονες επιδράσεις. 3. Επιμόρφωση παραγωγών & χρήση ειδικευμένων γνώσεων. 4. Κίνδυνος εύκολης εξάπλωσης (κλειστά συστήματα) μιας μόλυνσης μέσω του ανακυκλούμενου θρεπτικού διαλύματος (σκόπιμη είναι η απολύμανση του δ/τος). 5. Ορισμένοι παραγωγοί παραπονούνται ότι στα ανοιχτά υδροπονικά συστήματα η κατανάλωση λιπασμάτων είναι αυξημένη σε σύγκριση με το έδαφος (Λύση ελεγχόμενη-προγραμματισμένη άρδευση). Τι είναι θρεπτικό διάλυμα; Το θρεπτικό διάλυμα είναι ένα αραιό υδατικό διάλυμα όλων των θρεπτικών στοιχείων (νερό και λιπάσματα δηλαδή) που είναι απαραίτητα για τα φυτά. 2

4 Τι είναι απαραίτητα θρεπτικά στοιχεία; Ένα στοιχείο χαρακτηρίζεται απαραίτητο για την ανάπτυξη των φυτών όταν 1) το φυτό δεν μπορεί να ολοκληρώσει το βιολογικό του κύκλο σε συνθήκες έλλειψης του στοιχείου αυτού, 2) η επίδραση του στοιχείου αυτού είναι καθορισμένη (εξειδικευμένη) και δεν μπορεί να υποκατασταθεί από άλλο στοιχείο 3) το στοιχείο αυτό πρέπει άμεσα να εμπλέκεται στη θρέψη του φυτού, να αποτελεί συστατικό ενός απαραίτητου μεταβολίτη ή ενζύμου. Τι είναι υπόστρωμα; Ως υπόστρωμα υδροπονικών καλλιεργειών μπορεί να θεωρηθεί κάθε φυσικό ή βιομηχανικά επεξεργασμένο πορώδες υλικό ή μείγματα αυτών, που μπορεί να συγκρατεί αέρα και νερό μέσα του (όπως κάνει και το έδαφος άλλωστε). Το υπόστρωμα βρίσκεται σε περιορισμένο όγκο σχετικά με το έδαφος, επομένως οι όποιες αλλαγές γίνονται, είναι άμεσες και δραστικές. Ποια είναι τα υποστρώματα στην υδροπονία; Τα υποστρώματα μπορεί να είναι χημικά αδρανή (δεν αποδίδουν θρεπτικά στοιχεία) ή να είναι οργανικής προέλευσης (αποδίδουν μερικώς θρεπτικά στοιχεία) στο διάλυμα: Αδρανή: περλίτης, ελαφρόπετρα, πετροβάμβακας, άμμος, χαλίκι, ζεολίτης Οργανικά: τύρφη, κοκοφοίνικας, κόμποστ Τι είναι το ανοικτό και τι το κλειστό υδροπονικό σύστημα; Με βάση την επαναχρησιμοποίηση ή μη του θρεπτικού διαλύματος, τα υδροπονικά συστήματα διακρίνονται σε Κλειστά (επαναχρησιμοποιείται) και σε Ανοιχτά (δεν επαναχρησιμοποιείται), αλλά συνήθως απορροφάται από το έδαφος του θερμοκηπίου, ή συλλέγεται και χρησιμοποιείται για υδρολίπανση άλλων καλλιεργειών. Τι είναι το ph (πεχά); Το pη είναι μία μέτρηση (συγκέντρωση Η + ) που μας πληροφορεί για τη δυνατότητα απορρόφησης (διαθεσιμότητα) των διαφόρων θρεπτικών στοιχείων από την ρίζα/φυτό. Τι είναι η ηλεκτρική αγωγιμότητα (EC); Η EC είναι μια μέτρηση που μας πληροφορεί για την ύπαρξη ιόντων (αλάτων/λιπασμάτων) μέσα στο θρεπτικό μας διάλυμα, ΑΛΛΑ δεν γνωρίζουμε ποια είναι αυτά και πόσο χρήσιμα είναι για την καλλιέργεια μας, απλά γνωρίζουμε ότι υπάρχουν. 3

5 Τι συμβαίνει με το ph (πεχά) κατά την ανάπτυξη μιας καλλιέργειας; Το ph στο θρεπτικό διάλυμα αυξάνεται με την πάροδο του χρόνου λόγω διαφορετικού ρυθμού απορρόφησης ανιόντων από τα κατιόντα. Το ph του νερού είναι 7,6-8,2 περίπου. Πως αλλάζω το ph; Εάν επιθυμώ να μειώσω το ph (π.χ. από 7,2 στο 6,0) προσθέτουμε ένα όξινο διάλυμα (νιτρικό οξύ, θειικό οξύ, φωσφορικό οξύ). Εάν επιθυμώ να αυξήσω το ph προσθέτουμε ένα βασικό διάλυμα (καυστικό κάλιο ή νάτριο). Αν διατηρηθεί αυξημένο ph πιθανή έλλειψη Σιδήρου, Μαγγανίου, Χαλκού, Ψευδαργύρου Αν διατηρηθεί χαμηλό ph πιθανή έλλειψη Ασβεστίου, Μαγνησίου πιθανή τοξικότητα Σιδήρου, Μαγγανίου, Χαλκού, Ψευδαργύρου ευαισθησία σε Αμμωνιακά Τι συμβαίνει με την ΕC κατά την ανάπτυξη μιας καλλιέργειας; 1. Αν η EC μειώνεται με την πάροδο του χρόνου καταναλώνονται θρεπτικά στοιχεία κατά την ομαλή ανάπτυξη της καλλιέργειας μας (αυτό είναι το φυσιολογικό). 2. Η EC αυξάνεται με την πάροδο του χρόνου υπάρχει συσσώρευση αλάτων/ιόντων (συνήθως μη χρήσιμων π.χ. νατρίου, χλωρίου) & έντονη αφαίρεση νερού (συμπύκνωση του θρεπτικού διαλύματος δηλαδή συνθήκες αλάτωσης). Πως αλλάζω την EC; Εάν επιθυμώ να μειώσω την ΕC για μικρές μεταβολές προσθέτω (αν είναι δυνατόν) νερό πρακτικά αραιώνω το τελικό θρεπτικό διάλυμα. μεγάλες μεταβολές παρασκευάζω νέο διάλυμα Εάν επιθυμώ να αυξήσω την EC προσθέτουμε συγκεκριμένο όγκο από τα πυκνά θρεπτικά διαλύματα (πλήρης θρέψη). Αν διατηρηθεί αυξημένη EC Η ρίζα δυσκολεύεται να απορροφήσει θρεπτικά (μικρή αύξηση όμως βελτιώνει τα ποιοτικά χαρακτηριστικά μιας καλλιέργειας) Αν διατηρηθεί χαμηλή EC Φτωχή θρέψη μειωμένη ανάπτυξη/απόδοση Τι καλλιέργειες μπορούν να μπουν στην υδροπονία; Οποιοδήποτε φυτό μπορεί να καλλιεργηθεί υδροπονικά αρκεί να αιτιολογείται η αξία του. Οι καλλιέργειες που συνήθως καλλιεργούνται υδροπονικά είναι τομάτα, πιπεριά, μελιτζάνα, αγγούρι, πεπόνι, καρπούζι, φασόλι, φράουλα, μαρούλι, σπανάκι κ.α. Συστήματα 4

6 κατάλληλα για φυλλώδη λαχανικά (μαρούλι, σπανάκι κ.α.) δεν είναι κατάλληλα για καλλιέργεια π.χ. τομάτα, πιπεριά, αγγούρια. Για τη φράουλα γίνεται ειδική κατασκευή για τη διευκόλυνση της συγκομιδής. Για να κάνω υδροπονία απαιτείται σύγχρονο θερμοκήπιο; Δεν απαιτείται σύγχρονο θερμοκήπιο για μια υδροπονική καλλιέργεια, ωστόσο, σε κάθε περίπτωση το θερμοκήπιο θα παρέχει όσο το δυνατόν καλύτερες συνθήκες για την ανάπτυξη της καλλιέργεια ενώ χρειάζεται η δυνατότητα να μπορεί να ηλεκτροδοτηθεί. Υδροπονία γίνεται μόνο σε θερμοκήπιο; Όχι, η υδροπονία μπορεί να εφαρμοστεί και στην ύπαιθρο, με μειωμένα όμως αποτελέσματα. Λόγω όμως μειωμένων αποτελεσμάτων και του υψηλού κόστους η εγκατάσταση υδροπονικών συστημάτων στην ύπαιθρο δεν ενδείκνυται. Απαιτείται να γνωρίζω νέες τεχνικές για την ανάπτυξη μιας υδροπονικής καλλιέργειας, σε σχέση με το έδαφος; Όλες οι φροντίδες που γίνονται σε μία καλλιέργεια στο έδαφος (καθαρίσματα, δεσίματα, φυτοπροστασία κ.α.) γίνονται κατά τον ίδιο τρόπο και στην υδροπονία. Αυτό που αλλάζει είναι η λίπανση και το πότισμα. Τελικά ποιο είναι το καλύτερο υδροπονικό σύστημα; Το κάθε υδροπονικό σύστημα έχει διάφορα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Η καταλληλότητα ενός υδροπονικού συστήματος έχει να κάνει με τη διαθεσιμότητα και ποιότητα του νερού, τη καλλιέργεια, τις γνώσεις του παραγωγού, τη τεχνική υποστήριξη που μπορεί να έχει και άλλους παράγοντες. Σε γενικές γραμμές: το σύστημα λεπτής στοιβάδας ροής θρεπτικού διαλύματος (NFT) και το σύστημα επίπλευσης μπορούν να θεωρηθούν καλύτερα για παραγωγή φυλλωδών λαχανικών. Καλλιέργεια σε υπόστρωμα είναι απαραίτητη όταν ο παραγωγός δεν μπορεί να εξασφαλίσει την συνεχή λειτουργία του συστήματος και διαθεσιμότητας νερού. Κακής ποιότητας νερό δε μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κλειστό υδροπονικό σύστημα, αντίθετα το κλειστό υδροπονικό σύστημα είναι κατάλληλο όταν το καλής ποιότητας νερό είναι ακριβό ή περιορισμένο. Η επιλογή του υδροπονικού συστήματος είναι κρίσιμη για την οικονομική βιωσιμότητα της εκμετάλλευσης, και χρειάζεται η συνεργασία/επίβλεψη με ειδικό γεωπόνο. 5

7 2. ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑ ΣΕ ΥΠΟΣΤΡΩΜΑ Δυο είναι τα κύρια υδροπονικά συστήματα. Το NFT (nutrient film techniqueκαλλιέργεια σε λεπτό στρώμα θρεπτικού διαλύματος) όπου τα φυτά αναπτύσσονται αποκλειστικά και μόνο μέσα στο θρεπτικό διάλυμα και η υδροπονία σε υπόστρωμα όπου τα φυτά αναπτύσσονται σε κάποιο φυσικό ή βιομηχανικά επεξεργασμένο πορώδες υλικό ή μείγματα αυτών, που μπορεί να συγκρατεί αέρα και νερό μέσα του. Υπάρχουν δυο κατηγορίες υποστρωμάτων. Τα αδρανή τα οποία δεν απελευθερώνουν θρεπτικά στοιχεία στο θρεπτικό διάλυμα και τα οργανικά. Στην πρώτη κατηγορία ανήκει ο περλίτης, ο πετροβάμβακας και η ελαφρόπετρα, ενώ στη δεύτερη το πιο διαδεδομένο είναι ο κοκκοφοίνικας. Ανόργανα υποστρώματα υδροπονικής καλλιέργειας Ο περλίτης είναι ένα μοναδικό ηφαιστιογενές ορυκτό, πολλά κοιτάσματα υπάρχουν στη Μύλο, το οποίο διογκώνεται 13 φορές σε όγκο όταν θερμαίνεται σε 871 ο C. Κατά τη διάρκεια της θέρμανσης το ορυκτό διογκώνεται και σχηματίζει ένα κοκκώδες λευκό υλικό που ζυγίζει Kg/m 3. Κάθε τεμάχιο περλίτη αποτελείται από μικρούς πόρους. Η επιφάνεια κάθε τεμαχίου καλύπτεται με μικρές κοιλότητες που δίνουν μια μεγάλη επιφάνεια. Οι επιφανειακές αυτές κοιλότητες συγκρατούν νερό και το καθιστούν διαθέσιμο στα φυτά. Επιπλέον, λόγω του σχήματος κάθε τεμαχιδίου του περλίτη, εξασφαλίζονται πόροι για τον καλό αερισμό των ριζών. Τα πλεονεκτήματα του περλίτη: 1. Βελτιώνει τον αερισμό και στράγγιση 2. Εξασφαλίζει υγρασία και θρεπτικά στοιχεία για τα φυτά 3. Έχει ανόργανη σύσταση και δεν ανοικοδομείται 4. Έχει ουδέτερο ph (6,5-7,5) 5. Περιορίζει της διακυμάνσεις θερμοκρασίας του εδάφους. 6. Είναι απαλλαγμένος από ζιζάνια και ασθένειες 7. Είναι καθαρός, άοσμος, ελαφρύς και εύκολος στο χειρισμό. 8. Είναι ανακυκλώσιμος Η ικανότητα συγκράτησης νερού από τον περλίτη ανέρχεται σε 23% του ολικού πορώδους. Η ελαφρόπετρα επίσης παράγεται στην Ελλάδα. Και εδώ θα πρέπει να δοθεί προσοχή στην κοκκομετρία της ελαφρόπετρας που θα χρησιμοποιηθεί στην υδροπονία. 6

8 Ο πετροβάμβακας είναι εισαγόμενο υλικό. Είναι το πιο διαδεδομένο υλικό παγκοσμίως καθώς διαθέτει εξαιρετικές υδραυλικές ιδιότητες. Το 96% του όγκου είναι κενό. Αυτό του δίνει μεγάλη υδατοχωρητικότητα. Έχει καλή στράγγιση και το μεγαλύτερο μέρος του νερού που συγκρατεί είναι εύκολα διαθέσιμο στην καλλιέργεια. Εδώ να σημειωθεί ότι ο βιομηχανικός πετροβάμβακας δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην υδροπονία. Στην υδροπονία χρησιμοποιείται ο υδροπονικός πετροβάμβακας ο οποίος έχει ειδική πλέξη και έχει εμβαπτιστεί σε ειδική ρητίνη, ώστε να αποκτήσει χαρακτηριστικά τέτοια που να τον κάνουν κατάλληλο για χρήση στην υδροπονία. Έχει διάρκεια ζωής 1-2 χρόνια, ανάλογα με τον τύπο. Σημαντικό μειονέκτημα του ότι δεν είναι ανακυκλώσιμος. Ο κοκκοφοίνικας είναι οργανικό υλικό. Παράγεται από τα υπολείμματα της καλλιέργειας καρύδας. Μετά την αφαίρεση της θρεπτικής ψίχας από το εσωτερικό της καρύδας, το σκληρό περίβλημα που μένει τεμαχίζεται και από αυτό παράγονται τα υποστρώματα κοκκοφοίνικα. Ο κοκκοφοίνικας δεν είναι διαδεδομένος στην Ελλάδα. Έχει διάρκεια ζωής 3 χρόνια και σημαντικό πλεονέκτημα του είναι ότι είναι ανακυκλώσιμος. Καλλιέργεια τομάτας σε υποστρώματα Πως παρασκευάζονται τα θρεπτικά διαλύματα που χρησιμοποιούνται στην υδροπονία; Στην υδροπονία μπορούν να χρησιμοποιηθούν τα κλασικά υδατοδιαλυτά λιπάσματα για την Παρασκευή των θρεπτικών διαλυμάτων. Αυτά είναι: Νιτρική αμμωνία, νιτρικό κάλιο, νιτρικό μαγνήσιο, νιτρικό οξύ φωσφορικό μονοαμμώνιο, φωσφορικό μονοκάλιο, φωσφορικό οξύ, θειικό κάλιο, θειικό μαγνήσιο, θειικός ψευδάργυρος, θειικός χαλκός, βόρακας, βορικό οξύ, επταμολυβδαινικό αμμώνιο και μολυβδαινικό νάτριο. Τι είναι αυτό που πρέπει να προσέξω στην παρασκευή θρεπτικού διαλύματος; Οι βασικές παράμετροι που πρέπει να προσέξουμε όταν παρασκευάζουμε θρεπτικά διαλύματα είναι: 1. ph 2. Ηλεκτρική αγωγιμότητα 7

9 3. Λόγος N/P/K To ph του θρεπτικού διαλύματος όταν καλλιεργούμε σε υπόστρωμα το θέλουμε ελαφρώς όξινο δηλαδή 5,5-6,0. Αυτό διότι σε αυτό το εύρος ph γίνεται καλύτερη πρόσληψη θρεπτικών στοιχείων. Μεγάλη σημασία έχει το ph που μετράμε μέσα στο υπόστρωμα (στην περίπτωση του πετροβάμβακα) ή στην απορροή τους υποστρώματος (στην περίπτωση του περλίτη) το οποίο το θέλουμε να είναι γύρω στο 6,5. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα εξαρτάται από την συγκέντρωση θρεπτικών στοιχείων του διαλύματος. Δεν υπάρχει κάποιος σταθερός κανόνας για το ποια είναι η άριστη αγωγιμότητα για την καλλιέργεια της τομάτας (ή για οποιαδήποτε καλλιέργεια) γιατί εξαρτάται από την αρχική αγωγιμότητα του νερού. Αν το αρχικό νερό έχει υψηλή αγωγιμότητα και υψηλή συγκέντρωση νατρίου, φαινόμενο το οποίο είναι πολύ έντονο σε παραθαλάσσιες περιοχές, θα πρέπει να προσθέσουμε θρεπτικά στοιχεία ώστε να μειώσουμε τον ανταγωνισμό στην πρόσληψη Ca, Na, αλλά και να διατηρήσουμε τη σχέση N/P/K στα επιθυμητά επίπεδα. Μεγάλη σημασία και πάλι έχει η τιμή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας στο διάλυμα απορροής όπου πρέπει να είναι ελαφρώς υψηλότερη από το αρχικό θρεπτικό διάλυμα. Για παράδειγμα αν ποτίζουμε καλλιέργεια τομάτας με E.C 2,5 ms/cm στο διάλυμα απορροής θα τη θέλαμε γύρω στο 3. Η σχέση N/P/K εξαρτάται από το στάδιο ανάπτυξης της καλλιέργειας. Στην καλλιέργεια της τομάτας μπορούμε να εφαρμόσουμε τρεις διαφορετικές συνταγές ανάλογα με το στάδιο. Από μελέτες έχουμε καταλήξει ότι η σχέση απορρόφησης N/K όταν σχηματιστεί η πρώτη ταξιανθία σε τομάτα είναι 1,2 ενώ όταν σχηματιστεί η ένατη η σχέση αυτή ανεβαίνει στο 2,5. Μετά το τέλος της συγκομιδής των δυο πρώτων ταξικαρπιών όπου ουσιαστικά μειώνεται το φορτίο των φυτών η σχέση αυτή πέφτει στο 2. Μια πολύ καλή πρακτική στην καλλιέργεια τομάτας είναι να εφαρμόζουμε μια συνταγή από τη φύτευση μέχρι και την έναρξη της συγκομιδής, μια δεύτερη ώς και 20 ημέρες πριν το τερματισμό της καλλιέργειας και μια τρίτη έως το πέρας της. Είναι η σχέση NH + 4 /NO - 3 σημαντική στην καλλιέργεια της τομάτας; Ένας άριστος τρόπος ελέγχου της αφομοιωσιμότητας θρεπτικών στοιχείων είναι η διαφοροποίηση της αναλογίας NH + 4 /NO - 3. Όταν αυξάνουμε τη συγκέντρωση των αμμωνιακών, ενισχύουμε την αφομοίωση των κατιόντων (Ca, Mg, K, Zn, Mn, Fe) με την προϋπόθεση ότι η ολική συγκέντρωση αζώτου παραμένει σταθερή, ενώ περιορίζομε την αφομοίωση των αρνητικά φορτισμένων στοιχείων. Επίσης η σχέση NH + 4 /N-ολικό επηρεάζει το ph της απορροής του θρεπτικού διαλύματος. Από πειράματα έχουμε καταλήξει στο συμπέρασμα ότι η ιδανική αναλογία NH + 4 /N-ολικό είναι στο 0,1 ενώ αν η αναλογία αυτή ξεπεράσει το 1,5 το ph της απορροής μπορεί να φτάσει και τιμές κάτω του 4. 8

10 Πόσο συχνά πρέπει να ποτίζουμε σε καλλιέργεια τομάτας σε υπόστρωμα; Ο αριθμός και η διάρκεια των ποτισμάτων εξαρτάται από το στάδιο ανάπτυξης της καλλιέργειας και τις καιρικές συνθήκες. Επίσης εξαρτάται από την ποιότητα του νερού και την ηλεκτρική αγωγιμότητα του θρεπτικού διαλύματος. Έχουν αναπτυχθεί διάφορα μοντέλα ποτίσματος όπως και αρκετοί αυτοματισμοί που βοηθούν στον προγραμματισμό των αρδεύσεων. Σε γενικές γραμμές όμως ο κάθε παραγωγός στηρίζεται στην εμπειρία του και στην εικόνα των φυτών κατά τη διάρκεια της καλλιέργειας. Σημαντική είναι η περιεκτικότητα του υποστρώματος σε υγρασία. Όσον αφορά την καλλιέργεια αγγουριού σε πετροβάμβακα έχει η μέγιστη ευρωστία των φυτών παρατηρήθηκε σε υγρασία υποστρώματος 60%. Στη περίπτωση της τομάτας είναι καλό να εφαρμόσουμε ένα ελαφρύ υδατικό στρες στις πρώτες εβδομάδες της καλλιέργειας ώστε να μειώσουμε τη βλάστηση και να πετύχουμε πρωίμηση στην καρπόδεση της πρώτης ταξικαρπίας. Αυτή η τεχνική πρέπει να εφαρμόζεται ειδικά όταν ο φωτισμός είναι μειωμένος (χειμερινή καλλιέργεια). Επίσης ένας καλός οδηγός στον προγραμματισμό των αρδεύσεων είναι ο έλεγχος της ηλεκτρικής αγωγιμότητας στο διάλυμα απορροής. Σε γενικές γραμμές όταν αυξάνει η αγωγιμότητα σημαίνει ότι έχουμε συσσώρευση αλάτων και πρέπει να αυξηθούν τα ποτίσματα ώστε να φτάσει σε επιθυμητά επίπεδα ενώ όταν πλησιάζει στα επίπεδα του αρχικού θρεπτικού διαλύματος πρέπει να μειωθούν. Μπορεί να εφαρμοστεί κλειστό σύστημα καλλιέργειας σε υπόστρωμα; Όσο καλύτερη είναι η ποιότητα του νερού που χρησιμοποιούμε στην καλλιέργεια, τόσο πιο εύκολη είναι η εφαρμογή κλειστού συστήματος (ανακύκλωση θρεπτικού διαλύματος). Όταν υπάρχει υψηλή συγκέντρωση νατρίου τότε υπάρχει υψηλός κίνδυνος συγκέντρωσης αλάτων και καλό είναι να εφαρμόζεται με προσοχή αυξάνοντας το ποσοστό απορροής θρεπτικού διαλύματος και ελέγχοντας τακτικά την αγωγιμότητά του. 9

11 3. ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ NFT ΚΑΙ ΕΠΙΠΛΕΟΥΣΑΣ ΥΔΡΟΠΟΝΙΑΣ ΣΕ ΜΑΡΟΥΛΙ ΣΤΗΝ ΚΡΗΤΗ Στην Ελλάδα το μαρούλι καλλιεργείται τόσο σε θερμοκήπια όσο και υπαίθρια καθώς οι απαιτήσεις του σε θερμοκρασία είναι μικρότερες από τα υπόλοιπα καρποδοτικά λαχανικά που καλλιεργούνται στα θερμοκήπια. Έτσι στην Ελλάδα και ιδιαίτερα στις νότιες περιοχές (Κρήτη, Δωδεκάνησα) είναι δυνατή η υπαίθρια καλλιέργεια ακόμη και το χειμώνα. Ωστόσο, οι αποδόσεις της υπαίθριας καλλιέργειας είναι πολύ μικρότερες λόγω της μειωμένης ταχύτητας ανάπτυξης των φυτών τον χειμώνα. Η καλλιέργεια του μαρουλιού διαρκεί 4-7 εβδομάδες από την μεταφύτευση έως την συγκομιδή. Επομένως για να αξιοποιηθεί ένα θερμοκήπιο με καλλιέργεια την μαρουλιού θα πρέπει να γίνονται διαδοχικές φυτεύσεις όλο το χρόνο. Αυτό προϋποθέτει το θερμοκήπιο να διαθέτει τον κατάλληλο εξοπλισμό ελέγχου περιβάλλοντος και ιδιαίτερα σύστημα ψύξης για τους θερινούς μήνες. Το μαρούλι μπορεί να καλλιεργηθεί με επιτυχία σχεδόν με όλα τα υδροπονικά συστήματα λόγω του σύντομου χρόνου που απαιτείται από την μεταφύτευση μέχρι την συγκομιδή και του μικρού μεγέθους του. Τα επικρατέστερα συστήματα καλλιέργειας είναι το σύστημα καλλιέργειας σε λεπτή στοιβάδα θρεπτικού διαλύματος και το σύστημα επίπλευσης. Τα συστήματα αυτά παρουσιάζουν μια σειρά από πλεονεκτήματα που τα καθιστούν ελκυστικά για καλλιέργεια μαρουλιού αλλά και άλλων μικρών λαχανικών. Τα κυριότερα είναι: Οι αυξημένες δυνατότητες μηχανοποίησης της καλλιέργειας όσον αφορά τις καλλιεργητικές εργασίες και την συγκομιδή Η εξοικονόμηση νερού και λιπασμάτων λόγω ανακύκλωσης Το χαμηλό λειτουργικό κόστος καθώς δεν απαιτείται δαπάνη για αγορά υποστρώματος και εργασία για την αντικατάστασή του. Η απουσία χώματος στο συγκομιζόμενο προϊόν Η μεγαλύτερη μετασυλλεκτική διάρκεια ζωής καθώς το μαρούλι μπορεί να συγκομισθεί με μέρος του ριζικού συστήματος. 1. Καλλιέργεια με το σύστημα λεπτής στοιβάδας θρεπτικού διαλύματος (NFT) Η καλλιέργεια σε λεπτή στοιβάδα θρεπτικού διαλύματος η οποία είναι γνωστή διεθνώς με το ακρωνύμιο NFT (Nutrient Film Technique) είναι μέθοδος καλλιέργειας φυτών στην οποία το ριζικό σύστημα των φυτών αναπτύσσεται εντός ρέοντος θρεπτικού διαλύματος χωρίς την χρήση κάποιου στερεού υποστρώματος. Το θρεπτικό διάλυμα ρέει εντός καναλιών και το ύψος του δεν θα πρέπει να υπερβαίνει τα 4 χιλιοστά ώστε να επιτυγχάνεται καλή οξυγόνωση του ριζικού συστήματος (Σχήμα 1). Μια τυπική εγκατάσταση NFT αποτελείται από: 10

12 α) Παράλληλα τοποθετημένα κανάλια (υδρορροές), με διαστάσεις που ποικίλουν ανάλογα το καλλιεργούμενο φυτό, τα οποία έχουν κατάλληλη κλίση (1-2%) ώστε να ρέει το θρεπτικό διάλυμα με ρυθμό 1,5-4 λίτρα/λεπτό β) δίκτυο συλλογής του διαλύματος από τα κανάλια και επιστροφής του στη δεξαμενή ανακύκλωσης γ) σύστημα εμπλουτισμού του ανακυκλούμενου θρεπτικού διαλύματος με θρεπτικά στοιχεία και νερό. δ) αντλία για την συνεχή κυκλοφορία του θρεπτικού διαλύματος. Σχηματική παράσταση συστήματος NFT Για την καλλιέργεια μαρουλιού με το σύστημα NFT χρησιμοποιούνται σπορόφυτα ανεπτυγμένα σε κύβους από πετροβάμβακα ή από μείγματα υποστρωμάτων (τύρφης, φυτοχώματος) πλευράς 3-4 εκ.. Τα σπορόφυτα τοποθετούνται σε κανάλια πλάτους εκ., ύψους 5-6 εκ. και μήκους έως 20 μέτρων. Τα κανάλια τοποθετούνται σε μεταλλικά πλαίσια ώστε να έχουν κλίση τουλάχιστο 2% για να εξασφαλίζεται η φυσική ροή του θρεπτικού διαλύματος. 11

13 Καλλιέργεια μαρουλιού σε κανάλια NFT 2. Καλλιέργεια με το σύστημα επίπλευσης (floating system) Στο σύστημα επίπλευσης τα φυτά τοποθετούνται σε πλάκες διογκωμένης πολυστερίνης που επιπλέουν σε θρεπτικό διάλυμα με τις ρίζες τους να αναπτύσσονται εντός του θρεπτικού διαλύματος το οποίο με κάποιο τρόπο θα πρέπει να οξυγονώνεται. Οι πλάκες τοποθετούνται σε λεκάνες καλλιέργειας ύψους εκ. με πλάτος και μήκος που κυμαίνονται ανάλογα με τις διαστάσεις του θερμοκηπίου. Το πάχος των πλακών θα πρέπει να είναι τέτοιο ώστε η άνοση που θα δημιουργούν να μπορεί να αντισταθμίσει το βάρος των φυτών, συνήθως είναι από 2 έως 5 εκ. Οι πλάκες μπορούν να μετακινηθούν στις λεκάνες ώστε η μεταφύτευση και η συγκομιδή να γίνονται γρήγορα. Θεωρητικά με το σύστημα επίπλευσης μπορούν να καλλιεργηθούν τα περισσότερα λαχανοκομικά και ανθοκομικά φυτά. Ωστόσο, στην γεωργική πράξη εφαρμόζεται κυρίως σε μικρού μεγέθους φυτά τα οποία καλλιεργούνται για το φύλλωμά τους όπως είναι το μαρούλι, ο μαϊντανός, ο δυόσμος κ.ά. Οι λεκάνες καλλιέργειας θα πρέπει να καλύπτονται με αδιάβροχο μη φυτοτοξικό υλικό. Συνήθως χρησιμοποιείται πλαστικό φύλλο πολυαιθυλενίου πάχους 500 μικρών (μm) χρώματος μαύρου. Η ρύθμιση του θρεπτικού διαλύματος γίνεται με κεφαλή υδρολίπανσης στην οποία εισέρχεται το θρεπτικό διάλυμα από τις λεκάνες με τη βοήθεια αντλίας αναρρόφησης, διορθώνεται με βάση την αγωγιμότητα και το ph με την προσθήκη πυκνών διαλυμάτων και οξέος αντίστοιχα. Κατόπιν από την κεφαλή υδρολίπανσης επιστρέφει στις λεκάνες με πρόσπτωση από κάποιο ύψος ώστε να δημιουργούνται φυσαλίδες και να εμπλουτίζεται το θρεπτικό διάλυμα με οξυγόνο. Το σημείο πρόσπτωσης θα πρέπει να διαχωρίζεται από την 12

14 υπόλοιπη καλλιέργεια ώστε να μην πέφτουν σταγονίδια στα φυτά. Στο θρεπτικό διάλυμα που εισέρχεται στη λεκάνη καλλιέργειας μπορεί να οξυγονώνεται και με εισαγωγή αέρα ώστε να διατηρείται το οξυγόνο σε όλο το θρεπτικό διάλυμα σε επίπεδα πάνω από 4 mg/l. Η στάθμη του θρεπτικού διαλύματος μέσα στις λεκάνες καλλιέργειας διατηρείται σταθερή με τη εισαγωγή νερού συνήθως μέσω μηχανικού πλωτήρα ή με αισθητήρα πίεσης που δίνει εντολή σε ηλεκτροβάνα. Τοποθέτηση σποριόφυτων στις πλάκες διογκωμένης πολυστερίνης Για την καλλιέργεια μαρουλιού με το σύστημα επίπλευσης καλό είναι να χρησιμοποιούνται σπορόφυτα που έχουν παραχθεί σε κύβους πετροβάμβακα διότι είναι πιο εύκολη η τοποθέτησή τους στις πλάκες διογκωμένης πολυστερίνης, που συνήθως χρησιμοποιούνται στο σύστημα αυτό, ενώ δεν αφήνουν οργανικά υπολείμματα στο θρεπτικό διάλυμα. Το μαρούλι αναπτύσσεται ικανοποιητικά στο σύστημα επίπλευσης ακόμα και σε χαμηλά επίπεδα διαλυμένου οξυγόνου στο θρεπτικό διάλυμα και πλεονεκτεί σε σχέση με το σύστημα NFT όσον αφορά την αξιοποίηση του χώρου του θερμοκηπίου καθώς δεν είναι αναγκαία η ύπαρξη διαδρόμων. Το ριζικό σύστημα των φυτών και στα δύο συστήματα θα πρέπει να είναι λευκού χρώματος (ένδειξη υγιούς κατάστασης της ρίζας) χωρίς σκουρόχρωμες περιοχές. 13

15 Υγιές ριζικό σύστημα φυτών μαρουλιού στο σύστημα επίπλευσης 3. Σύνθεση του θρεπτικού διαλύματος Λόγω του σύντομου χρόνου παραμονής των φυτών στο σύστημα, η σύνθεση του θρεπτικού διαλύματος που παρέχεται στο μαρούλι παραμένει σταθερή κατά τη διάρκεια της καλλιέργειας. Στον παρακάτω πίνακα, παρατίθενται οι επιθυμητές συγκεντρώσεις θρεπτικών στοιχείων για καλλιέργεια με το σύστημα NFT ή με το σύστημα επίπλευσης. Η τιμή στόχος για την ηλεκτρική αγωγιμότητα θα πρέπει να είναι τα 2,6 ds/m. Υψηλότερες τιμές αγωγιμότητας μειώνουν την παραγωγή και αυξάνουν την συχνότητα εμφάνισης της φυσιολογικής διαταραχής «κάψιμο κορυφής» που οφείλεται σε έλλειψη ασβεστίου στα φύλλα της κορυφής. Επίσης, χαμηλές τιμές (<2,2) έχουν ως αποτέλεσμα την υποβάθμιση της ποιότητας και της συντηρησιμότητας του προϊόντος. Η τιμή στόχος για το ph είναι 5,6. 14

16 Κάψιμο κορυφής σε υδροπονική καλλιέργεια μαρουλιού με υψηλή αγωγιμότητα Σύνθεση θρεπτικού διαλύματος συμπλήρωσης για καλλιέργεια σε NFT και επιπλέουσα υδροπονία. * Μακροστοιχείο Συγκέντρωση mmol/l Κάλιο K + 9,00 Ασβέστιο Ca 2+ 3,75 Μαγνήσιο Mg 2+ 1,00 Αμμωνιακά + NH 4 1,60 Θειικά 2- SO 4 1,15 Νιτρικά - NO 3 15,50 Φωσφορικά - H 2 PO 4 1,80 Ιχνοστοιχείο Συγκέντρωση μmol/l Σίδηρος Fe 30,00 Μαγγάνιο Mn 5,00 Ψευδάργυρος Zn 4,00 Χαλκός Cu 1,00 Βόριο B 30,00 Μολυβδαίνιο Mo 0,50 * Πηγή: Σάββας Δ Καλλιέργειες εκτός εδάφους, υδροπονία, υποστρώματα. Εκδόσεις Αγροτύπος Α.Ε. 15

17 4. ΈΛΕΓΧΟΣ ΘΡΕΠΤΙΚΩΝ ΣΕ ΑΥΤΟΜΑΤΟΠΟΙΗΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΥΔΡΟΠΟΝΙΑΣ Η υδροπονία χρειάζεται ακριβή προσθήκη θρεπτικών στοιχείων στο θρεπτικό διάλυμα. Διάφορα θρεπτικά στοιχεία που αναμειγνύονται με νερό με συγκεκριμένη αναλογία και σύσταση αποτελούν τη θρεπτική συνταγή. Τα κύρια υδροπονικά συστήματα χρησιμοποιούν είτε βεντούρι είτε περισταλτικές (δοσομετρικές) αντλίες για την προσθήκη θρεπτικών. Τα συστήματα βεντούρι λειτουργούν με διαφορά πίεσης βάση της αρχής Bernoulli όπου το υγρό δημιουργεί ένα κενό και γίνεται αναρρόφηση στοιχείων. Μια ηλεκτροβαλβίδα στην είσοδο του βεντούρι ορίζει το χρόνο αναρρόφησης και κατά συνέπεια την ποσότητα στοιχείων που αναμειγνύονται. Η ποσότητα στοιχείων που προστίθενται συσχετίζεται με: Βεντούρι: Πίεση νερού στην είσοδο και έξοδο και ο χρόνος ενεργοποίησης της ηλεκτροβάνας. Περισταλτικά συστήματα: Ο χρόνος που λειτουργεί η αντλία. Και τα δυο συστήματα πρέπει να βαθμονομούνται μετρώντας τον όγκο στοιχείων και νερού που αναρροφούν. Αυτό οδηγεί τον ελεγκτή συστήματος, για το χρονικό διάστημα που θα κρατήσει ανοικτή την ηλεκτροβάνα ή την αντλία ώστε να επιτευχθεί η θρεπτική συνταγή που περιεγράφηκε παραπάνω. Υπολογισμός ροής νερού Χρονομετράμε την ώρα που χρειάζεται να γεμίσουμε ένα δοχείο συγκεκριμένου όγκου. Η ροή νερού είναι ο λόγος όγκου/χρόνου (lt/min). Με τον ίδιο τρόπο υπολογίζουμε τη ροή θρεπτικών στοιχείων ενώ πρέπει να επιβεβαιωθεί ότι το βεντούρι ή η αντλία έχουν αυτή την ογκομετρική ικανότητα. 16

18 Βασικοί παράμετροι ελέγχου είναι: ph EC- ηλεκτρική αγωγιμότητα T- θερμοκρασία θρεπτικού διαλύματος Επίπεδα θρεπτικών στοιχείων (εκλεκτικά ηλεκτρόδια) Χρόνος και συχνότητα ποτισμάτων. Παράγοντες που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη: Διαλυτοποίηση και συμβατότητα θρεπτικών. Αριθμός δοχείων πυκνών θρεπτικών διαλυμάτων Είδος θρεπτικών Χρήση χηλικών παραγόντων Συγκέντρωση διαλύματος οξέος για ρύθμιση ph. 17

19 5. ΥΔΡΟΠΟΝΙΑ ΚΑΙ ΠΟΙΟΤΙΚΑ ΠΡΟΪΟΝΤΑ - ΣΥΝΕΧΗΣ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΜΕ ΧΗΜΙΚΟΥΣ ΑΙΣΘΗΤΗΡΕΣ Τα νιτρικά ιόντα (ΝΟ - 3 ) η πιο οξειδωμένη μορφή των ενώσεων που συμμετέχουν στον κύκλο του αζώτου είναι ευρέως διαδεδομένα σε νερά, εδάφη, φυτά. Η χρήση μεγάλων ποσοτήτων νιτρικών και γενικά αζωτούχων λιπασμάτων τις τελευταίες δεκαετίες συσσωρεύει μεγάλες ποσότητες νιτρικών ιόντων σε νερά, εδάφη και φυτά και δημιουργείται πλέον όχι ένα τοπικό περιφερειακό πρόβλημα, αλλά ένα διεθνές πρόβλημα νιτρικών. Το πρόβλημα σχετίζεται τόσο με το θέμα του ευτροφισμού που προκαλείται από τα νιτρικά στο περιβάλλον, όσο και με θέματα υγείας των καταναλωτών. Η διαρκώς μεγαλύτερη ποσότητα νιτρικών που προσλαμβάνεται καθημερινά με το νερό και κυρίως με τα φυτικής προέλευσης τρόφιμα, έχει καταστήσει επικίνδυνα τα σχετικώς ακίνδυνα νιτρικά θανατηφόρος δόση mg/kg. Η συσσώρευση των νιτρικών στα φυτικής προέλευσης τρόφιμα και κυρίως στα φυλλώδη λαχανικά, είναι ιδιαίτερα υψηλή. Η συγκέντρωση των νιτρικών ιόντων σε πολλά από τα συνήθη στο διαιτολόγιο μας φυλλώδη λαχανικά (μαρούλι, σπανάκι, λάχανο κ.ά ) μπορεί να φτάσει σε τιμές μέχρι και ppm επί ξηρής ουσίας, ξεπερνώντας κατά πολύ τα ανώτατα επιτρεπτά όρια, που έχουν θεσπιστεί για τα τρόφιμα αυτά. Στην Ευρωπαϊκή Ένωση και στις Η.Π.Α έχουν οριστεί ανώτατα όρια για τα περισσότερα από τα λαχανικά και φυσικά το νερό. Παράλληλα διεξάγονται εκτεταμένες έρευνες σε πολλές χώρες (Αγγλία, Γερμανία, Ελβετία, κ.λ.π) επί σειρά ετών, στη συγκέντρωση των νιτρικών στα φυτικά τρόφιμα και κυρίως στα λαχανικά. Οι έρευνες συνδυάζονται με διαιτολογικές και επιδημιολογικές μελέτες με σκοπό τη συσχέτιση της κατανάλωσης νιτρικών με ορισμένες μορφές καρκίνου, όπως ο καρκίνος του στομάχου. Ο προσδιορισμός των νιτρικών με αξιόπιστο και ακριβή τρόπο, στα νερά αλλά ιδιαίτερα στα φυτικά τρόφιμα, παραμένει μια δύσκολη διαδικασία. Η ανάλυση των νιτρικών θεωρείται από τις δύσκολες αναλύσεις, για λόγους που αναπτύσσονται και στα πλαίσια της εργασίας αυτής. Οι περισσότερες από τις δέκα περίπου μεθόδους ανάλυσης που έχουν χρησιμοποιηθεί μέχρι σήμερα είναι φασματοφωτομετρικές, ενώ μία γίνεται με απόσταξη σε συσκευή Kjeldahl. Η ιοντική χρωματογραφία άρχισε να χρησιμοποιείται τα τελευταία 15 χρόνια και εκτοπίζει σιγά- σιγά σε επίσημο επίπεδο τις περισσότερες από τις υπόλοιπες. Η χρήση χημικών αισθητήρων για την μέτρηση των νιτρικών ξεκίνησε το 1967 και σήμερα βρίσκεται στη πρώτη τριάδα των αναλυτικών τεχνικών, μαζί με την ιοντική χρωματογραφία και την αναγωγή σε στήλη Cd. Τα βασικά πλεονεκτήματα των χημικών αισθητήρων για τον προσδιορισμό των νιτρικών ιόντων είναι : 18

20 Η απλότητα και ο μικρός αριθμός των σταδίων προετοιμασίας του δείγματος. Η ταχύτητα της ανάλυσης. Η μεγάλη γραμμική απόκριση του ηλεκτροδίου. Πρακτικά, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για συγκεντρώσεις από 0.2 έως 5000 ppm NO - 3. Απλά και φτηνά αντιδραστήρια. Εύκολη αντιμετώπιση των παρεμποδίσεων από διάφορα ιόντα που υπάρχουν σε νερά, φυτικούς ιστούς και εδάφη, όπως Cl -, NO - 2, ΗCO - 3, οργανική ύλη, με προσθήκη κατάλληλων ρυθμιστικών διαλυμάτων, τα οποία παίζουν παράλληλα το ρόλο του ρυθμιστή της ιονικής ισχύος (ISA). Η μέθοδος δεν επηρεάζεται από έγχρωμα ή θολά διαλύματα. Είναι μη καταστρεπτική μέθοδος ανάλυσης. Μικρό σχετικά κόστος των ηλεκτροδίων, ενώ υπάρχει η δυνατότητα ελαχιστοποίησης του μεγέθους τους. Απλή και προσιτή σε κάθε εργαστήριο- οργανολογία. Δυνατότητα αυτοματοποίησης για τη συνεχή παρακολούθηση δειγμάτων συνεχούς ροής σε βιομηχανικές και κλινικές εφαρμογές. Τα μειονεκτήματα της μεθόδου είναι : Η μικρή αναπαραγωγιμότητα των μετρήσεων που δεν είναι καλύτερη από 1%. Απόκλιση 1 mv στη μέτρηση του δυναμικού ισοδυναμεί με 4% απόκλιση στον υπολογισμό της ενεργότητας των ΝΟ - 3. O μικρός χρόνος ζωής και η ποιότητα των εμπορικά διαθεσίμων αισθητήρων. Η συμμετοχή μας στο πρόγραμμα HYDROFLIES έχει ως στόχο την χρήση - βελτιστοποιημένου αισθητήρα ΝΟ 3 για την απλούστευση της διαδικασίας συνεχούς - παρακολούθησης των ΝΟ 3 στις υδατοκαλλιέργειες, καθώς ο προσδιορισμός των νιτρικών στις υδατοκαλλιέργειες είναι η σημαντικότερη και η συχνότερη ανάλυση που γίνεται. Η μέθοδος με χημικό αισθητήρα που προτείνεται παρακάμπτει ουσιαστικά τα στάδια της εκχύλισης και διήθησης του δείγματος, μειώνοντας σημαντικά τον απαιτούμενο χρόνο, τα όργανα και την εργασία. Τα νιτρικά ιόντα στα φυτά Η συγκέντρωση των νιτρικών στους φυτικούς ιστούς είναι ένα φυσιολογικό φαινόμενο που συνδέεται με τον μεταβολισμό του αζώτου στα φυτά. Τα φυτά μπορούν να απορροφήσουν το άζωτο με τη μορφή των νιτρικών ΝΟ - 3 και αμμωνιακών ΝΗ + 4 ιόντων. Ενώ όμως η αμμωνιακή μορφή δεν είναι συγκεντρώσιμη γιατί είναι τοξική στα φυτά, αντίθετα η νιτρική μορφή συγκεντρώνεται στα μιτοχόνδρια των κυττάρων επιτελώντας τρεις φυσιολογικές λειτουργίες: 19

21 αντισταθμίζει τα θετικά φορτία των ιόντων νατρίου, ασβεστίου, καλίου, μαγνησίου. ασκεί ωσμορυθμιστική δράση. αποτελεί την απόθετη - αποθησαυριστική μορφή του αζώτου, για το φυτό. Ενώ τα αμμωνιακά ιόντα που απορροφούνται από τα φυτά χρησιμοποιούνται άμεσα για τη σύνθεση των απαραίτητων αμινοξέων και άλλων αζωτούχων ουσιών, τα νιτρικά ιόντα πρέπει πρώτα να αναχθούν σε αμμωνιακά. Παράγοντες που επιδρούν στη συγκέντρωση των νιτρικών στα φυτά H βοτανική κατάταξη του φυτικού είδους, το κληρονομικό δυναμικό της ποικιλίας, το όργανο και η θέση του ιστού, η ηλικία του φυτού, η ενεργότητα της νιτρικής ρεδουκτάσης είναι οι σημαντικότεροι παράγοντες που επιδρούν στη συσσώρευση των νιτρικών στα φυτά. Η συσσώρευση των νιτρικών στα φυτά με τη προϋπόθεση ότι τα νιτρικά αποτελούν τη κύρια μορφή του απορροφημένου αζώτου, εξαρτάται από το βαθμό απορρόφησης τους και την ενεργότητα του ενζύμου της νιτρικής ρεδουκτάσης. Διάφοροι περιβαλλοντικοί παράγοντες, που έχουν σχέση με την ανάπτυξη του φυτού όπως, θερμοκρασία, φως, υγρασία, το CO 2, η αζωτούχος λίπανση, οι αναστολείς της νιτροποίησης, η περιεκτικότητα του εδάφους σε νιτρικά, παίζουν επίσης σημαντικό ρόλο, στην συγκέντρωση των νιτρικών ιόντων. Γενικά για τα διάφορα φυτικά είδη υπάρχει διαφοροποίηση στη συγκέντρωση των νιτρικών, η οποία δεν είναι απόλυτη διότι επηρεάζεται πολύ και από τους υπόλοιπους παράγοντες που αναφέρθηκαν παραπάνω. Η φάση της ανάπτυξης είναι η εποχή της μεγαλύτερης συσσώρευσης, ενώ η ωρίμανση συνοδεύεται με μείωση. Συστηματικές μεταβολές παρατηρούνται ακόμα και κατά τη διάρκεια της ημέρας. Μέγιστα έχουμε από τις 4-8 το πρωί και ελάχιστα στις 4 το απόγευμα. Οι - κλιματικοί παράγοντες επηρεάζουν την συγκέντρωση των ΝΟ 3 μακροπρόθεσμα αλλά και βραχυπρόθεσμα. Έτσι, δεν είναι περίεργο που τα επιτρεπτά όρια ορίζονται συχνά με βάση την εποχή του έτους (π.χ. καλοκαίρι, χειμώνας). Μείωση της έντασης του φωτός συνοδεύεται από αύξηση της συγκέντρωσης των νιτρικών διότι το ένζυμο νιτρική αναγωγάση χάνει την αναγωγική του ικανότητα στο σκοτάδι. Ανάλογη επίδραση παρατηρείται και με αλλαγές στην θερμοκρασία. Δηλαδή πτώση της θερμοκρασίας προκαλεί μείωση της αναγωγικής δράσης του ενζύμου και επομένως αύξηση της συγκέντρωσης των νιτρικών. Ο σημαντικότερος όμως παράγοντας που προκαλεί αύξηση της συγκέντρωσης των νιτρικών είναι η χρησιμοποίηση των αζωτούχων λιπασμάτων. Τα επιτρεπτά όρια νιτρικών Η διαρκώς αυξανόμενη πρόσληψη νιτρικών ιόντων διαμέσου της τροφής και του νερού κυρίως, έχουν επιβάλλει από καιρού την ανάγκη για τη θέσπιση ανώτερων ορίων για την συνολική πρόσληψη νιτρικών, αλλά και ανώτερων ορίων στο πόσιμο νερό και στα λαχανικά 20

22 που συνιστούν την κύρια πηγή νιτρικών στη διατροφή. Τα όρια που έχουν προταθεί για πολλά είδη λαχανικών με τον κανονισμό της Ε.Ε. (αρ.1258/2011) παρουσιάζονται παρακάτω (Πίνακας 1). Η κατώτερη τιμή του ορίου αναφέρεται σε συγκομιδή το καλοκαίρι (Απρίλιος Σεπτέμβριος) και η μεγαλύτερη αφορά συγκομιδή το χειμώνα (Οκτώβριος- Μάρτιος). Οι τιμές εκφράζουν τα mg ΝΟ 3 - φυτικής ύλης (ppm NO 3 - F.W). Πίνακας 1. Ανώτερα όρια νιτρικών ιόντων σε φυλλώδη λαχανικά Είδος Ανώτερα Όρια (mg NO 3 - / kg F.W) Μαρούλι Σπανάκι 3000 Ρόκα Μαρούλι τύπου Iceberg 2500 / kg νωπής Μέθοδοι ανάλυσης νιτρικών Η ανάλυση των νιτρικών είναι μία από τις δύσκολες αναλύσεις για τους εξής λόγους : α) εξαιτίας της σχετικά περίπλοκης διαδικασίας που χρησιμοποιείται β) της μεγάλης πιθανότητας να συνυπάρχουν συστατικά που παρεμποδίζουν και γ) επειδή οι διάφορες μέθοδοι έχουν μικρό γραμμικό εύρος συγκεντρώσεων. Η ανάλυση των φυτικών ιστών στην υδροπονία είναι ιδιαίτερα προβληματική λόγω του μεγάλου εύρους συγκεντρώσεων που μπορεί να συναντήσει κανείς. Μερικές από τις πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες μεθόδους ανάλυσης νιτρικών ιόντων αναφέρονται περιληπτικά παρακάτω. 1.Μέθοδος υπεριώδους φασματοφωτομετρίας (Babko A.K., et al 1974). H μέτρηση της απορρόφησης στα 220nm, επιτρέπει τον γρήγορο προσδιορισμό των ΝΟ 3 Ο νόμος του Beer εφαρμόζεται για συγκεντρώσεις ΝΟ - 3 μέχρι 50 mg/lt. Σοβαρό πρόβλημα της μεθόδου είναι η παρεμπόδιση από την παρουσία οργανικής ουσίας, η οποία απορροφά επίσης στα 220nm. Εντός ορισμένων ορίων μπορεί να γίνει διόρθωση με μέτρηση της απορρόφησης και στα 275nm, όπου απορροφά μόνο η οργανική ύλη. 2.Μέθοδος ιοντικής χρωματογραφίας. H μέθοδος δίνει πολύ καλά αποτελέσματα, αλλά απαιτεί ακριβή οργανολογία. Στηρίζεται στο διαχωρισμό ανιόντων με έκλουση μέσα από στήλη πακεταρισμένη με λεπτόκοκκη ανιοανταλλακτική ρητίνη. Η κατάλληλη επιλογή της στήλης και των συνθηκών επιτρέπει τον ταυτόχρονο προσδιορισμό και άλλων ανιόντων (Βr -, F -, NO - 2, SO = 4, PO 3-4 ) που υπάρχουν στο υδατικό εκχύλισμα. Με ρύθμιση των παραμέτρων λειτουργίας του οργάνου, αλλά και του όγκου του δείγματος, επιτυγχάνεται η γραμμική απόκριση στη συγκέντρωση 21

23 - των ΝΟ 3 και περιορισμό της παρεμπόδισης από άλλα ανταγωνιστικά ιόντα όπως π.χ. SO = 4. Ανάλογα με το είδος του δείγματος γίνεται προετοιμασία με ιοντοανταλλαγή ή προσθήκη ενεργού άνθρακα, ώστε να απαλλαγεί από κατιόντα που παρεμποδίζουν ή διαλυτή οργανική ύλη που μειώνει την ευαισθησία της στήλης. 3. Μέθοδος χημικών αισθητήρων Η μέθοδος συγκαταλέγεται ανάμεσα στις επίσημες μεθόδους (Standard Methods) για τον προσδιορισμό των νιτρικών ιόντων και αναπτύσσεται αναλυτικά στην υπόλοιπη ενότητα. Επιλεκτικά Ηλεκτρόδια Νιτρικών Τα Επιλεκτικά Ηλεκτρόδια Ιόντων (Ε.Η.Ι) είναι χημικοί αισθητήρες που μπορούν να προσδιορίζουν ένα συγκεκριμένο ιόν σε υδατικά διαλύματα. Πιο συγκεκριμένα μετατρέπουν την ενεργότητα του διαλυμένου επιλεκτικού ιόντος σε ηλεκτρικό δυναμικό, το οποίο μπορεί να μετρηθεί με ένα βολτόμετρο ή πεχάμετρο. Το αισθητήριο τμήμα του ΕΗΙ είναι συνήθως μία πολυμερική μεμβράνη επιλεκτική ως προς το επιθυμητό ιόν ανίχνευσης. Σύστημα Μέτρησης Νιτρικών ιόντων με ΕΗΙ Για το ΕΗΙ νιτρικών η λογαριθμικά γραμμική απόκριση του ηλεκτροδίου στην - ενεργότητα των ΝΟ 3 είναι από 2.0 έως 5000 ppm NO - 3. Το ΕΗΙ νιτρικών μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση των νιτρικών τόσο σε θρεπτικά διαλύματα όσο και σε προϊόντα (ύστερα από κατάλληλη επεξεργασία) υδροπονικών καλλιεργειών. Οι παρεμποδίσεις από άλλα ιόντα(κυρίως Cl -, HCO - 3, NO - 2 ), αντιμετωπίζονται επιτυχώς με τη προσθήκη στα εξεταζόμενα δείγματα κατάλληλων διαλυμάτων, που μειώνουν την επίδραση τους στο διαμορφούμενο δυναμικό. Για την ανάλυση σε φυτικούς ιστούς, συνήθως προστίθεται κατάλληλο διάλυμα ρύθμισης της ιονικής ισχύος του δείγματος (Ion Strength Adjustor, ISA), προκειμένου να διατηρηθεί σταθερή η σχέση ανάμεσα στην ενεργότητα και στη συγκέντρωση του ιόντος κατά την διάρκεια των μετρήσεων. 22

24 Μέθοδος Μέτρησης Νιτρικών Ιόντων με ΕΗΙ Για την μέτρηση των νιτρικών σε ένα δείγμα είναι απαραίτητη αρχικά η κατασκευή μιας καμπύλης βαθμονόμησης σε πρότυπα διαλύματα γνωστής συγκέντρωσης νιτρικών για τα οποία λαμβάνεται η τιμή του δυναμικού του ηλεκτροδίου. Στη συνέχεια το ΕΗΙ σε συνδυασμό με ένα αναφορικό ηλεκτρόδιο βυθίζονται στο εξεταζόμενο δείγμα και καταγράφεται η τιμή του δυναμικού. Με κατάλληλους υπολογισμούς προσδιορίζεται η ακριβής συγκέντρωση των νιτρικών ιόντων. Προοπτικές Οι πιο βασικές τεχνικές άμεσης ρύθμισης των θρεπτικών διαλυμάτων σε υδροπονικές καλλιέργειες περιλαμβάνουν συνήθως μετρήσεις αγωγιμότητας ή ph των διαλυμάτων, οι οποίες όμως υστερούν στον ακριβή έλεγχο όλων των θρεπτικών συστατικών ξεχωριστά. Λαμβάνοντας υπόψη και τη διαθεσιμότητα και άλλων χημικών αισθητήρων, όπως του Κ, Na, Ca, Mg, και ίσως HPO 2-4 η χρήση των επιλεκτικών ηλεκτροδίων ιόντων παρέχει το βασικό πλεονέκτημα της συνεχούς παρακολούθησης και ρύθμισης όλων των συστατικών του θρεπτικού διαλύματος. Οι αισθητήρες μπορούν να συνδέονται άμεσα με ειδικό σύστημα παρακολούθησης και αυτόματης ρύθμισης της ποιότητας των θρεπτικών στοιχείων σε υδροπονικές καλλιέργειες. 23

25 6. ΝΙΤΡΙΚΗ ΡΥΠΑΝΣΗ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗΣ Νιτρικά Ιόντα Τα φυτά όπως και οι περισσότεροι μικροοργανισμοί με εξαίρεση ορισμένα είδη βακτηρίων και μυκήτων, χρησιμοποιούν και αφομοιώνουν μόνο το νιτρικό (ΝO 3 - ) και το αμμωνιακό (NΗ 4 + ) άζωτο. Οι δύο αυτές μορφές του αζώτου βρίσκονται σε υπολογίσιμα ποσοστά στο έδαφος, ενώ άλλες μορφές όπως το νιτρώδες (ΝO 2 - ) άζωτο ή το υπονιτρώδες (Ν 2 Ο 2-2 ) ή η υδροξυλαμίνη (ΝΗ 2 OΗ) απαντούν μόνο σε ειδικές περιπτώσεις και σε ίχνη. Η περισσότερο όμως διαδεδομένη μορφή ανόργανου αζώτου στο έδαφος είναι το νιτρικό άζωτο (ΝΟ 3 - ). Αυτό οφείλεται στο ότι στα εδάφη, υπό κανονικές συνθήκες, είναι πολύ διαδεδομένα τα βακτήρια νιτροποίησης τα οποία οξειδώνουν το αμμωνιακό άζωτο (γένος Nitrosomonas) προς νιτρώδες και στη συνέχεια σε νιτρικό άζωτο (γένος Nitrobacter). Έτσι, το αμμωνιακό άζωτο είναι βραχύβιο και παροδικό και μόνο κάτω από συνθήκες που δεν ευνοούν τη νιτροποίηση (αναερόβιο περιβάλλον, υπερβολική υγρασία, χαμηλή θερμοκρασία εδάφους, μη ευνοϊκό pη), είναι δυνατό να διατηρούνται υψηλότερες συγκεντρώσεις για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα, ή όταν έχουν προστεθεί πρόσφατα υψηλές δόσεις αμμωνιακών λιπασμάτων. Επίπεδα νιτρικών ιόντων σε ποτάμια χωρών της Ε.Ε. (2008) [1] Το νιτρικό άζωτο υπόκειται σε έκπλυση από τα όμβρια ύδατα και δεν είναι δυνατό να σχηματίσει αποθέματα εντός του εδάφους, η δε συγκέντρωση του υφίσταται ευρύτατες διακυμάνσεις, οι οποίες εξαρτώνται από το ρυθμό εκπλύσεως του. Αν δεν προσληφθούν από τα φυτά, εκπλένονται προς τα βαθύτερα στρώματα του εδάφους και επιβαρύνουν τον υπόγειο υδροφορέα και στη συνέχεια τους ποταμούς και λίμνες. Η ποσότητα των νιτρικών 24

26 ιόντων που εκπλένονται εξαρτάται από τη μάζα του νερού που διέρχεται από το έδαφος και - - τη συγκέντρωση των NO 3 στο εδαφικό σύστημα. Μεγάλες απώλειες NO 3 συμβαίνουν συνήθως σε αμμώδη εδάφη, σε περιοχές και εποχές στις οποίες οι βροχοπτώσεις είναι υψηλές ή γίνεται άρδευση με υπερβολικές ποσότητες νερού και όπου προστίθενται μεγάλες ποσότητες αζωτούχων λιπασμάτων. Το νιτρικό άζωτο παρόλο που η χρησιμοποίησή του από τα φυτά είναι ελεγχόμενη, η εντατική απορρόφησή του χωρίς περαιτέρω μεταβολισμό (μετατροπή σε οργανικό άζωτο), έχει ως συνέπεια τη συσσώρευση νιτρικών ιόντων στους φυτικούς ιστούς. Η παρουσία των νιτρικών ιόντων στα φυτικά προϊόντα και στο πόσιμο νερό αντενδείκνυται γιατί είναι επιβλαβή και τοξικά στους ζωϊκούς οργανισμούς [2]. Επίδραση των Νιτρικών Ιόντων στην Ανθρώπινη Υγεία Η κύρια πηγή πρόσληψης των νιτρικών ιόντων από τον άνθρωπο είναι το πόσιμο νερό και η τροφή (δημητριακά, λαχανικά και επεξεργασμένο κρέας, στο οποίο χρησιμοποιείται ως συντηρητικό και βελτιωτικό χρώματος το NaNO 3 ) [3]. Η παρουσία αυξημένων ποσοτήτων νιτρικών (>70 mg/kg) και νιτρωδών (>20 mg/kg) ιόντων στον ανθρώπινο οργανισμό μπορούν να αποβούν επικίνδυνες για την υγεία του. Η κατανάλωση πόσιμου νερού με υψηλή περιεκτικότητα νιτρικών ιόντων μπορεί να προκαλέσει στα βρέφη ένα είδος αναιμίας, τη μεθαιμογλοβιναιμία που μπορεί να οδηγήσει στο θάνατο (γνωστή και ως blue baby syndrome ) [4,5], ενώ στους ενήλικες πιθανό να ευθύνεται για την εμφάνιση καρκινογενέσεων π.χ. καρκίνο του στομάχου [6]. Μελέτες δείχνουν ότι η μεγαλύτερη ποσότητα νιτρικών ιόντων (80% ημερησίως) που προσλαμβάνει ο άνθρωπος προέρχεται κυρίως από τα λαχανικά, των οποίων η κατανάλωση διαρκώς αυξάνει για λόγους διαίτης. Η συσσώρευση των νιτρικών ιόντων στα φυτικής προέλευσης τρόφιμα και κυρίως στα φυλλώδη λαχανικά, είναι ιδιαίτερα υψηλή. Μέγιστα επιτρεπτά όρια, ως προς την περιεκτικότητα σε νιτρικά ιόντα, έχουν θεσπιστεί για ορισμένα λαχανικά (φυλλώδη λαχανικά όπως μαρούλι, σπανάκι, λάχανο από μέχρι mg/kg νωπού προϊόντος ανάλογα με την εποχή) σε διάφορες χώρες και στην Ευρωπαϊκή Ένωση [3]. Επίδραση των Νιτρικών Ιόντων στο Περιβάλλον Η υψηλή διαλυτότητα των νιτρικών ενώσεων στο νερό έχει ως αποτέλεσμα την μεταφορά των ενώσεων αυτών μέσω της υπόγειας φυσικής ροής στα υδροφόρα στρώματα και στους υδατικούς αποδέκτες. Οι σημαντικότερες επιπτώσεις της νιτρορύπανσης στο περιβάλλον αφορούν: α) την υποβάθμιση της ποιότητας των επιφανειακών υδάτων, λιμνών και ποταμών, λόγω της ανάπτυξης του φαινομένου του ευτροφισμού (όριο ευτροφισμού για ήρεμες λίμνες 15 mg NO - 3 /L), β) τη ρύπανση των υπογείων υδροφόρων στρωμάτων από όπου γίνεται η άμεση άντληση ποσοτήτων πόσιμου ύδατος και γ) συμβάλλουν στο 25

27 φαινόμενο του θερμοκηπίου, μέσω της μετατροπής τους σε οξείδια του αζώτου από τα βακτήρια του εδάφους ή από χημική αναγωγή [7]. - Η Ε.Ε. αναγνωρίζοντας την επικινδυνότητα των NO 3 έχει θεσπίσει αυστηρές νομοθεσίες τις οποίες τα κράτη-μέλη οφείλουν να ακολουθούν πιστά. Η Οδηγία για τη Νιτρορύπανση (91/676/ΕΟΚ) αποσκοπεί στην προστασία των υδάτων από τη ρύπανση που προκαλείται άμεσα ή έμμεσα από νιτρικά ιόντα γεωργικής προέλευσης, μέσω ορισμένων μέτρων που οφείλουν να εφαρμόζουν τα κράτη-μέλη: παρακολούθηση των υδάτων (ως προς τη συγκέντρωση νιτρικών ιόντων και την τροφική κατάσταση), προσδιορισμός των υδάτων που υφίστανται ρύπανση (>50 mg/l ΝΟ - 3 ) και αυτών που ενδέχεται να υποστούν εάν δεν αναληφθεί δράση, χαρακτηρισμός ευπρόσβλητων ζωνών (όλες τις γνωστές περιοχές ξηράς που βρίσκονται στο έδαφός τους των οποίων τα ύδατα απορρέουν σε υδάτινους αποδέκτες που υφίστανται ρύπανση ή ενδέχεται να την υποστούν), θέσπιση κωδίκων ορθής γεωργικής πρακτικής και κατάρτιση προγραμμάτων δράσης (σειρά μέτρων για την πρόληψη και τη μείωση της νιτρορύπανσης) και επανεξέταση, τουλάχιστον ανά τετραετία, του χαρακτηρισμού ευπρόσβλητων ζωνών και των προγραμμάτων δράσης. Πολλά κράτη μέλη έχουν θεσπίσει αυστηρότερα όρια προκειμένου να επιτύχουν βελτίωση της υδατικής ρύπανσης. Στον Πίνακα 2, αναφέρονται συνοπτικά οι κύριες τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται για την απομάκρυνση των νιτρικών ιόντων από υγρά απόβλητα. Πίνακας 2: Υφιστάμενες τεχνολογίες απομάκρυνσης νιτρικών ιόντων από υδατικά διαλύματα [8]. Ιοντοεναλλαγή Αντίστροφη Ώσμωση Βιολογική Απονίτρωση Καταλυτική Αναγωγή με Η 2 NO 3 - Προσροφούνται και συγκεντρώνονται Συγκεντρώνονται αλλού Μετατρέπονται σε Ν 2 Μετατρέπονται σε Ν 2 Τύποι αποβλήτων Απόβλητα υψηλής αλατότητας Απόβλητα υψηλής αλατότητας Βακτηριακή λάσπη Κανένα (δυνητικά μπορεί να εφαρμοστεί) Προσθήκη χημικών ουσιών Αποδοτικότητα στον καθαρισμό του νερού NaCl H 2 SO 4 + Βάσεις EtOH+ H 2 SO 4 H % 75-80% 98% % Ευελιξία εφαρμογή στην Μέτρια Μέτρια Χαμηλή Υψηλή 26

28 Ενεργειακό συνολικό κόστος Χαμηλό Υψηλό Μέτριο Χαμηλό Τύπος λειτουργίας Περιοδικός Συνεχής Συνεχής Συνεχής Οσμές Όχι Όχι Ναι Όχι Ευαισθησία στην απενεργοποίηση Μέτρια Υψηλή Υψηλή Μέτρια Εκλεκτικότητα Χαμηλή Χαμηλή Υψηλή Υψηλή Συνολικό κόστος Μέτριο Υψηλό Υψηλό Χαμηλό Βασικά μειονεκτήματα Παραγωγή δευτερογενών αποβλήτων με ανιόντα Πολύπλοκη διαδικασία, Απαιτούνται μεγάλες εγκαταστάσεις Σχηματισμός αμμωνιακών ιόντων Βιβλιογραφία: [1] European Environment Agency's-EEA [2] Κ.Α. Νιαβής, Μαθήματα φυσιολογίας φυτών. Ανόργανος διατροφή φυτών. Φωτοσύνθεση. Αθήνα, [3] R. Walker, Food Addit. Contam. 5 (1990) [4] L.B. Dusdieker, P.J. Stumbo, B.C. Kross and C.I. Dungy, Arch. Pediatr. Adolesc. Med. 150 (1996) [5] C.J. Johnson, B.C. Kross, Am. J. Ind. Med. 18 (1990) [6] A.M. Fan, V. Steinberg, Regul. Toxicol. Pharmacol. 23 (1996) [7] Επιτροπή Ευρωπαϊκής Ένωσης, Εφαρμογή της οδηγίας 91/676/ΕΟΚ του Συμβουλίου για την προστασία των υδάτων από την νιτρορρύπανση γεωργικής προελεύσεως, COM, [8] G.Centi, S. Perathoner, Applied Catalysis B-Environmental 41 (2003)

29 7. ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΕΧΘΡΩΝ ΚΗΠΕΥΤΙΚΩΝ ΥΠΟ ΚΑΛΥΨΗ ΜΕ ΦΥΣΙΚΟΥΣ ΕΧΘΡΟΥΣ -ΠΑΡΑΣΙΤΟΕΙΔΗ Κατά την εφαρμογή ενός προγράμματος ολοκληρωμένης καταπολέμησης στις καλλιέργειες λαχανικών υπό κάλυψη πρέπει να λαμβάνονται τα εξής μέτρα : -Τοποθέτηση εντομοστεγών δικτύων στα ανοίγματα του θερμοκηπίου. -Εγκατάσταση προθαλάμου στην είσοδο του θερμοκηπίου. -Εξάλειψη υφιστάμενων εχθρών. Η διαδικασία θα συμπεριλαμβάνει καθαρισμό του χώρου από φυτικά υπολείμματα και ζιζάνια. -Καθαρισμός των ζιζανίων περιφερικά της θερμοκηπιακής μονάδας. -Υγιές φυτωριακό υλικό. -Μετά τη φύτευση τοποθετούνται 3-5 κολlητικές παγίδες ανά στρέμμα, οι οποίες ελέγχονται κάθε εβδομάδα. -Με κατάλληλες φερομονικές παγίδες (1 παγίδα / 2-3 στρέμματα) για τον έλεγχο παρουσίας Λεπιδοπτέρων. Βιολογική αντιμετώπιση εντόμων και άλλων εχθρών των φυτών είναι η χρησιμοποίηση των φυσικών εχθρών τους δηλαδή παρασιτοειδών και αρπακτικών καθώς και παθογόνων μικροοργανισμών με σκοπό τη μείωση των πληθυσμών τους. Παρασιτοειδές χαρακτηρίζεται εκείνο το είδος εντόμου το οποίο συνήθως έχει μέγεθος παρόμοιο με τον ξενιστή του και απαιτεί για τη συμπλήρωση της ανάπτυξής του ένα μόνο άτομο του ξενιστή το οποίο και τελικά θανατώνει Οι ιδιότητες των ιδεωδών φυσικών εχθρών για την μεγαλύτερη αποτελεσματικότητά τους στη βιολογική καταπολέμηση είναι: η εξειδίκευση ως προς το επιβλαβές έντομο, ο συγχρονισμός του βιολογικού τους κύκλου με αυτόν του επιβλαβούς εντόμου, η υψηλή αναπαραγωγική ικανότητά τους, η υψηλή ικανότητα αναζήτησης, η ικανότητα μετακίνησης και διασποράς, η ευκολία χειρισμού τους και μαζικής παραγωγής τους και η συνδυαστικότητα με καλλιεργητικές πρακτικές. Παρασιτοειδές Encarsia formosa Για τη βιολογική καταπολέμηση του αλευρώδη των θερμοκηπίων (Τrialeurodes vaporariorum) χρησιμοποιείται κυρίως το παρασιτοειδές Εncarsia formosa και λιγότερο το Eretmocerus eremicus. To Εncarsia formosa μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε θερμοκρασίες 28

30 μεγαλύτερες των C. Οι εξαπολύσεις γίνονται είτε προληπτικά είτε με την εμφάνιση των πρώτων ατόμων αλευρώδη στα φυτά ή στις παγίδες. Για την αντιμετώπιση του αλευρώδη του καπνού (Bemisia tabaci) χρησιμοποιείται κυρίως το παρασιτοειδές Eretmocerus mudus. Στη βιολογική καταπολέμηση των αφίδων χρησιμοποιούνται αρκετά είδη παρασιτοειδών. Μεταξύ των παρασιτοειδών υπάρχει διαφοροποίηση ανάλογα με το είδος της αφίδας. Για την αντιμετώπιση του Myzus persicae και του Aphis gossypii χρησιμοποιείται το Αphidius colemani και το Aphidius matricariae. Για το Macrosiphum euphorbiae και το Aulacorthum solani μπορεί να χρησιμοποιηθεί το Aphidius ervi και το Aphelinus abdominalis. Παρασιτοειδές Aphidius colemani Για την καταπολέμηση των φυλορυκτών Lyriomyza trifolii, L. bryoniae και L. huidobrensis το χειμώνα συστήνεται η χρήση την χρήση του παρασιτοειδούς Dacnusa sibirica, το καλοκαίρι του Diglyphus isae και μίγμα των δύο άνοιξη και φθινόπωρο. Παρασιτοειδή Dacnusa sibirica και Diglyphus isaea Συμβολή στην καταπολέμηση Λεπιδοπτέρων έχουν τα παρασιτοειδή του γένους Trichogramma. 29