ΚΕΦΑΛΑΙΟ Έδαφος

Transcript

1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑΣ ΛΑΧΑΝΙΚΩΝ 3.1. Έδαφος Όπως είναι γνωστό από την επιστήμη της εδαφολογίας, το έδαφος αποτελεί το ανώτατο στρώμα του στερεού φλοιού της γης το οποίο προέρχεται από την αποσάθρωση των ορυκτών και των πετρωμάτων και την επίδραση των κλιματικών συνθηκών πάνω τους. Από βοτανική σκοπιά το έδαφος αποτελεί το μέσο ανάπτυξης των ριζών των φυτών. Εκτός από τον ρόλο του ως μέσου στήριξης των φυτών, το έδαφος περιέχει και τροφοδοτεί τα φυτά με νερό και θρεπτικά στοιχεία. Παράλληλα με τον ρόλο του ως αποθήκης, το έδαφος παίζει επιπλέον και ρυθμιστικό ρόλο στην απόδοση του νερού και των θρεπτικών στοιχείων στα φυτά. Από φυσιολογική άποψη βέβαια το έδαφος δεν είναι αναντικατάστατο για την ζωή και την ανάπτυξη των φυτών, δεδομένου ότι μπορεί να υποκατασταθεί πλήρως από άλλα πορώδη υλικά, μη τοξικά για τα φυτά. Η υποκατάσταση του εδάφους με άλλα, μη εδαφικά πορώδη υλικά (γνωστά ως υποστρώματα καλλιέργειας) έχει προχωρήσει πολύ στην λαχανοκομική πρακτική τα τελευταία χρόνια, οι δε καλλιέργειες που γίνονται με τον τρόπο αυτό είναι γνωστές ως καλλιέργειες εκτός εδάφους, ή υδροπονικές καλλιέργειες. Με εξαίρεση τις υδροπονικές καλλιέργειες το έδαφος είναι παράγοντας καθοριστικής σημασίας για την επιτυχία μιας καλλιέργειας, δεδομένου ότι μέσω αυτού πραγματοποιείται η τροφοδότηση των φυτών τόσο με νερό όσο και με θρεπτικά στοιχεία. Για τον λόγο αυτό το έδαφος στο οποίο πρόκειται να εγκατασταθεί μία λαχανοκομική καλλιέργεια θα πρέπει να έχει την κατάλληλη σύσταση και τις κατάλληλες φυσικές και χημικές ιδιότητες. 23

2 Σύσταση εδάφους Το έδαφος δεν είναι συμπαγές αλλά πορώδες υλικό, αποτελούμενο από διάφορα τεμαχίδια στερεάς ύλης, ανάμεσα στα οποία μεσολαβούν οι πόροι (κενοί χώροι). Στη φύση οι πόροι περιέχουν αέρα ή νερό και επομένως συμβάλλουν στην τροφοδότηση των ριζών των φυτών με οξυγόνο και νερό. Το ποσοστό του όγκου του εδάφους που καταλαμβάνεται από πόρους στον συνολικό του όγκο ονομάζεται πορώδες του εδάφους. Τόσο το ολικό πορώδες ενός εδάφους όσο και η κατά μέγεθος κατανομή των πόρων καθορίζουν την κίνηση και την κατανομή του αέρα και του νερού μέσα σε αυτό. Γι αυτό το λόγο το ολικό πορώδες και η κατά μέγεθος κατανομή των πόρων είναι μεγέθη που επηρεάζουν καθοριστικά την ποιότητα και την καταλληλότητα ενός εδάφους για ανάπτυξη φυτών. Το μεγαλύτερο μέρος των στερεών συστατικών των εδαφών το αποτελούν ανόργανα υλικά, ενώ ένα μέρος το οποίο συνήθως κυμαίνεται μεταξύ 0-15% συνίσταται από οργανική ουσία. Τα στερεά συστατικά του εδάφους μπορούν ανάλογα με το μέγεθός τους να ταξινομηθούν σε άμμο, πηλό και άργιλο. Η άμμος αποτελεί το χονδρόκοκκο υλικό, ενώ ο πηλός και ακόμη περισσότερο η άργιλος το λεπτόκοκκο. Η αναλογία άμμος: πηλός: άργιλος ονομάζεται μηχανική ή κοκκομετρική σύσταση του εδάφους, ενώ οι εκάστοτε εκατοστιαίες περιεκτικότητες μηχανικά κλάσματα αυτού. Από την μηχανική σύσταση του εδάφους εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό τόσο οι φυσικές του ιδιότητες όσο και η γονιμότητά του. Τα περισσότερα λαχανοκομικά φυτά, δεδομένου ότι αναπτύσσονται ταχύτατα ανήκουν στις σχετικά ευαίσθητες καλλιέργειες και επηρεάζονται σε μεγάλο βαθμό από τη μηχανική σύσταση του εδάφους. Το χαρακτηριστικό του εδάφους που επηρεάζεται περισσότερο από κάθε άλλο από την κοκκομετρική του σύσταση είναι το πορώδες. Κατά βάση, η 24

3 κοκκομετρική σύσταση του εδάφους επηρεάζει την κατά μέγεθος κατανομή των πόρων του. Σε γενικές γραμμές τα χονδρόκοκκα υλικά (άμμος) αφήνουν μεγάλα κενά ανάμεσά τους, με συνέπεια να σχηματίζουν ευμεγέθεις πόρους, ενώ αντίθετα τα λεπτόκοκκα (άργιλος) αφήνουν πολύ μικρά κενά, με συνέπεια το μέγεθος των πόρων που σχηματίζουν να είναι πολύ μικρό. Τα μικρά κενά όμως είναι συγκριτικά πολύ περισσότερα από τα μεγάλα κενά στον ίδιο όγκο εδάφους, με συνέπεια τα λεπτόκοκκα εδάφη να έχουν πολύ πιο εκτεταμένο πορώδες από τα χονδρόκοκκα εδάφη. Γι αυτό, σε ξηρή κατάσταση ένα λεπτόκοκκο έδαφος είναι πολύ ελαφρύτερο από ένα χονδρόκοκκο έδαφος. Όταν όμως το έδαφος διαβρέχεται, συγκρατεί τόσο πιο πολύ νερό όσο πιο λεπτόκοκκο είναι, δεδομένου ότι η ύπαρξη πολυάριθμων μικρών κόκκων σημαίνει αυξημένη ειδική επιφάνεια της στερεάς φάσης του. Συνεπώς τα λεπτόκοκκα εδάφη συγκρατούν πολύ περισσότερο νερό από τα χονδρόκοκκα στη μονάδα του όγκου τους. Γι αυτό τα λεπτόκοκκα αργιλώδη εδάφη καθίστανται πολύ βαρύτερα από τα χονδρόκοκκα αμμώδη εδάφη όταν διαβρέχονται με νερό είτε λόγω βροχών είτε λόγω ποτίσματος. Η σημαντική διαφορά στο νερό που μπορούν να συγκρατήσουν τα εδάφη δεν επηρεάζει μόνο την διαθεσιμότητα νερού και αέρα για τις ρίζες των φυτών αλλά και την θερμοκρασία του εδάφους. Εκτός από την μηχανική σύσταση, οι ιδιότητες του εδάφους επηρεάζονται και από την ορυκτολογική σύσταση αυτού. Η ορυκτολογική σύσταση αναφέρεται μόνο στα ανόργανα συστατικά του εδάφους και αφορά τα ορυκτά από τα οποία αποτελούνται τα προαναφερθέντα μηχανικά κλάσματα. Η άμμος συνίσταται από θραύσματα πυριτικών και ασβεστολιθικών πετρωμάτων και ορυκτών. Τα πιο λεπτόκοκκα κλάσματα της άμμου όμως καθώς και ο πηλός συνίστανται από 25

4 πρωτογενή κυρίως ορυκτά ενώ η άργιλος από διάφορα δευτερογενή αργιλιοπυριτικά ορυκτά καθώς και από άμορφα οξείδια του πυριτίου, του αργιλίου και του σιδήρου. Όπως προαναφέρθηκε ένα τμήμα των στερεών υλικών του εδάφους είναι οργανική ουσία. Τα φυτικά και ζωικά υπολείμματα καθώς και τα περιττώματα των ζώων συνιστούν τις πηγές τροφοδότησης του εδάφους με οργανική ουσία. Ένα μικρό μέρος της ευρισκόμενης στο έδαφος οργανικής ουσίας είναι γνωστής σύνθεσης (πρωτεΐνες, πολυπεπτίδια, υδατάνθρακες, λίπη, κ.λ.π.), ενώ το υπόλοιπο έχει πολύπλοκη χημική σύνθεση η οποία ακόμη δεν έχει διαλευκανθεί πλήρως και ονομάζεται χούμος. Οι κυριότερες χουμικές ενώσεις του εδάφους είναι τα χουμικά και τα φουλβικά οξέα, των οποίων η ακριβής σύσταση παραμένει ακόμη άγνωστη παρά τις εκτεταμένες έρευνες. Το οργανικό μέρος του εδάφους που δεν διαλύεται με τα αλκάλεα, ονομάζεται χουμίνη και συνιστά περίπου 20% της όλης οργανικής ουσίας του εδάφους. Η ύπαρξη οργανικής ουσίας στο έδαφος είναι αναγκαία γιατί, βελτιώνει την δομή του εδάφους καθιστώντας τα βαριά εδάφη περισσότερο πορώδη και μειώνοντας το μέγεθος των πόρων στα αμμώδη εδάφη με τελική συνέπεια να αυξάνεται η υδατοπερατότητα ή η ικανότητα συγκράτησης νερού αντίστοιχα, το σκούρο χρώμα των εδαφών που περιέχουν χούμο συντελεί στη μεγαλύτερη απορρόφηση θερμότητας, απελευθερώνει θρεπτικά στοιχεία για τα φυτά μέσω της βαθμιαίας αποσύνθεσής της και αποτελεί προϋπόθεση για την ύπαρξη μικροβιακής δραστηριότητας στο έδαφος. Ο καλύτερος τρόπος για να εμπλουτισθεί με οργανική ουσία το έδαφος είναι η χρησιμοποίηση κοπριάς ζώων. Συνήθως, όταν πρόκειται για καλλιέργεια στην 26

5 ύπαιθρο χρησιμοποιείται νωπή κοπριά το φθινόπωρο ή χωνεμένη την άνοιξη, ενώ στο θερμοκήπιο λόγω του μικρού χρόνου που μεσολαβεί από την ενσωμάτωση της οργανικής ουσίας στο έδαφος μέχρι την φύτευση είναι καλύτερη η χρησιμοποίηση χωνεμένης κοπριάς. Ένας άλλος τρόπος εμπλουτισμού του εδάφους με οργανική ουσία με χαμηλό κόστος εφαρμογής είναι η χλωρή λίπανση, ιδίως με ψυχανθή. Τα ψυχανθή προτιμώνται για χλωρή λίπανση γιατί εμπλουτίζουν το έδαφος και με άζωτο, χάρις στα αζωτοβακτήρια που φέρονται στα φυμάτια των ριζών τους Φυσικές ιδιότητες εδάφους Οι φυσικές ιδιότητες του εδάφους που επηρεάζουν την ανάπτυξη των λαχανοκομικών φυτών αναφέρονται στην αρχιτεκτονική διάταξη των στερεών συστατικών, στην κατανομή και την κίνηση του νερού και του αέρα μέσω των πόρων του και στην θερμική του κατάσταση Δομή εδάφους Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως σχετικά με την μηχανική σύσταση, το έδαφος αποτελείται από κόκκους διαφόρων διαστάσεων και διαφόρου προελεύσεως οι οποίοι ανάλογα με το μέγεθός τους διακρίνονται σε άμμο, πηλό και άργιλο. Οι κόκκοι αυτοί είναι πρωτογενείς. Μεταξύ αυτών των πρωτογενών κόκκων όμως αναπτύσσονται ελκτικές δυνάμεις (τόσο ηλεκτροστατικής φύσεως όσο και δυνάμεις Van der Waals). Οι ελκτικές δυνάμεις μεταξύ των πρωτογενών κόκκων, συνεπικουρούμενες και από την οργανική ουσία που δρα ως υλικό συγκόλλησης, οδηγούν στον σχηματισμό μεγαλυτέρων συσσωματωμάτων τα οποία ονομάζονται κολλοειδή του εδάφους και συνιστούν τους δευτερογενείς κόκκους. Ο τρόπος διάταξης των πρωτογενών κόκκων του εδάφους καθορίζει την δομή του εδάφους. Η δομή του εδάφους είναι μία 27

6 πρωταρχική φυσική του ιδιότητα από την οποία εξαρτώνται οι υπόλοιπες φυσικές ιδιότητες όπως η υδατοπερατότητα και η αεροπερατότητα Υδατικό ισοζύγιο εδάφους Εδαφικό νερό θεωρείται το νερό που μπορεί να απομακρυνθεί μέσω ξήρανσης του χώματος στους 105 ο C. Το νερό που παραμένει στο έδαφος μετά την ξήρανση στην προαναφερθείσα θερμοκρασία είναι κρυσταλλικό νερό, δηλαδή νερό το οποίο συμπεριλαμβάνεται στην στερεά φάση του εδάφους. Το νερό του εδάφους προέρχεται από τα υδατικά κατακρημνίσματα (βροχές, χιόνι, κ.λ.π.) και από υπόγειους υδροφόρους ορίζοντες. Το νερό των υπόγειων υδροφόρων οριζόντων φθάνει στο έδαφος είτε μέσω φυσικών πηγών, είτε μέσω τεχνητής άντλησης από τον άνθρωπο, είτε μέσω τριχοειδούς ανόδου. Όταν όλοι οι πόροι του εδάφους είναι γεμισμένοι με νερό, τότε το έδαφος καλείται κορεσμένο από άποψη υγρασίας. Στην περίπτωση αυτή η εκατοστιαία περιεκτικότητα του εδάφους σε υγρασία ισούται με το ολικό πορώδες του εδάφους. Υπό φυσικές συνθήκες όμως, όταν το νερό εισέρχεται στο έδαφος δεν παραμένει μέσα σε όλους τους πόρους του, ώστε να δημιουργηθεί κατάσταση κορεσμού. Συγκεκριμένα, το νερό που εισέρχεται στους σχετικά μεγάλου μεγέθους πόρους, απορρέει κατακόρυφα προς τα κάτω λόγω βαρύτητας και στραγγίζει προς τα βαθύτερα στρώματα αυτού μέχρι να συναντήσει τον υδροφόρο ορίζοντα. Αντίθετα, στους μικρότερους πόρους το νερό συγκρατείται λόγω των δυνάμεων συνάφειας που αναπτύσσονται μεταξύ των μορίων του νερού και των τοιχωμάτων των πόρων (τριχοειδές φαινόμενο). Επομένως, το εδαφικό νερό συγκρατείται κυρίως στους μικρούς πόρους, ενώ οι μεγάλοι πόροι περιέχουν αέρα. Η μέγιστη εκατοστιαία περιεκτικότητα σε υγρασία που μπορεί να επιτευχθεί σε ένα έδαφος παρά την 28

7 επίδραση της βαρύτητας ονομάζεται νερό υδατοϊκανότητος, ενώ η κατάσταση αυτή χαρακτηρίζεται ως υδατοϊκανότητα. Σύμφωνα με τα λεχθέντα στην παράγραφο που αναφέρεται στην μηχανική σύσταση του εδάφους, όταν το χώμα συνίσταται σε μεγάλο ποσοστό από σχετικά χονδρόκοκκα υλικά (αμμώδη, αμμοπηλώδη εδάφη), τότε το μέσο μέγεθος των πόρων του είναι μεγάλο. Οι μεγάλοι πόροι όμως, όπως προαναφέρθηκε, δεν μπορούν να συγκρατήσουν νερό, λόγω της επίδρασης της βαρύτητας. Επομένως, τα ελαφρά εδάφη έχουν μικρή ικανότητα συγκράτησης νερού. Αντίστοιχα, όταν το έδαφος συνίσταται σε μεγάλο ποσοστό από λεπτόκοκκα υλικά (άργιλο) και από ορισμένους τύπους οργανικής ουσίας, τότε το μέσο μέγεθος των πόρων είναι μικρό, οπότε, όπως εξηγήθηκε παραπάνω, το νερό συγκρατείται μέσω δυνάμεων συνάφειας και δεν στραγγίζει επαρκώς μετά από άρδευση ή από βροχή. Κάτω από τέτοιες συνθήκες όμως η περιεκτικότητα του υποστρώματος σε αέρα είναι μειωμένη με συνέπεια να δημιουργούνται συνθήκες ασφυξίας για τις ρίζες. Επομένως, η καλύτερη κοκκομετρική σύσταση για τα καλλιεργούμενα εδάφη είναι εκείνη που διακρίνεται από μία ισόρροπη αναλογία μεταξύ χονδρόκοκκων και λεπτόκοκκων υλικών και από μία αυξημένη περιεκτικότητα σε μέσου μεγέθους κόκκους. Με τον τρόπο αυτό εξασφαλίζεται καλή αναλογία μεταξύ μεγάλων και μικρών πόρων και επομένως και μεταξύ αέρα και νερού όταν το έδαφος βρίσκεται σε κατάσταση υδατοϊκανότητας. Αναφέρθηκε προηγουμένως ότι, όσο πιο λεπτόκοκκο (δηλαδή πλούσιο σε αποσαθρωμένα αργιλικά ορυκτά) είναι ένα έδαφος τόσο περισσότερο νερό περιέχει. Το νερό όμως έχει πολύ πιο υψηλή ειδική θερμότητα (θερμοχωρητικότητα) σε σύγκριση με τα στερεά συστατικά του εδάφους (1 cal g 1 C 1, σε σύγκριση με περίπου 0,2 cal g 1 C 1, αντίστοιχα). Τα λεπτόκοκκα εδάφη, νωρίς την άνοιξη περιέχουν σημαντικές ποσότητες νερού λόγω των βροχών του χειμώνα. Λόγω της 29

8 μεγάλης του θερμοχωρητικότητας όμως το νερό απαιτεί μεγάλες ποσότητες θερμικής ενέργειας για να αυξηθεί η θερμοκρασία του. Συνεπώς, τα λεπτόκοκκα εδάφη, τα οποία περιέχουν μεγάλες ποσότητες νερού την άνοιξη, αργούν να θερμανθούν μετά την παρέλευση του χειμερινού ψύχους. Το αντίθετο ακριβώς συμβαίνει με τα χονδρόκοκκα αμμώδη εδάφη. Επομένως, από λαχανοκομική άποψη, σε περίπτωση που ενδιαφέρει η πρώιμη παραγωγή λαχανικών στην ύπαιθρο ή στο θερμοκήπιο, τα πλέον ενδεδειγμένα είναι τα αμμώδη εδάφη. Εκτός από την επίδρασή της στην πρωιμότητα της παραγωγής λαχανικών, η κοκκομετρική σύσταση του εδάφους επηρεάζει και την συνεκτικότητα του εδάφους. Γενικά το κλάσμα των λεπτών κόκκων του εδάφους τείνει να συσσωματώνεται όταν διαβρέχεται, με συνέπεια να καθίσταται συνεκτικό. Σε ένα τέτοιο περιβάλλον, τα υπόγεια αποθησαυριστικά όργανα που σχηματίζουν ορισμένα λαχανικά, όπως οι ριζοκόνδυλοι (π.χ. καρότο, παντζάρι), οι κόνδυλοι (π.χ. πατάτα) και οι βολβοί (π.χ. κρεμμύδι, σκόρδο) δυσκολεύονται να αναπτυχθούν και να μεγεθυνθούν. Επιπλέον, η αυξημένη συνεκτικότητα των λεπτόκοκκων εδαφών δυσχεραίνει όχι μόνο την ανάπτυξη αλλά και την εξαγωγή των υπόγειων αποθησαυριστικών οργάνων των λαχανικών κατά την συγκομιδή τους. Συνεπώς, τα λεπτόκοκκα εδάφη δεν θεωρούνται κατάλληλα για λαχανικά που καλλιεργούνται για παραγωγή βρώσιμων υπογείων οργάνων, όπως οι κόνδυλοι, οι ριζοκόνδυλοι και οι βολβοί Αεροπερατότητα εδάφους Η ύπαρξη και η κυκλοφορία του αέρα μέσα στους πόρους του εδάφους είναι αναγκαία για την ανάπτυξη των φυτών γιατί χωρίς την ύπαρξη οξυγόνου είναι αδύνατη η αναπνοή του ριζικού συστήματος των φυτών. Όπως γίνεται κατανοητό από τα προηγούμενα, για την ύπαρξη αέρα σε ένα ποτισμένο έδαφος θα πρέπει να 30

9 υπάρχει ένα ποσοστό πόρων μεγάλου μεγέθους. Για την ύπαρξη ευμεγεθών πόρων στο έδαφος είναι αναγκαία η παρουσία χονδρόκοκκων υλικών (άμμος, χονδρά κλάσματα πηλού) σε επαρκή αναλογία σε σχέση με τα λεπτόκοκκα. Για να υπάρχει συνεχής τροφοδότηση των ριζών με οξυγόνο, δεν αρκεί μόνο να υπάρχουν κενοί πόροι που περιέχουν αέρα, αλλά θα πρέπει επιπλέον το οξυγόνο που περιέχεται σε αυτόν τον αέρα να ανανεώνεται συνεχώς. Η ανανέωση του οξυγόνου στον αέρα που περιέχεται στο εδαφικό πορώδες πραγματοποιείται μέσω διάχυσης Ο 2 προερχόμενου από τον υπέργειο αέρα. Η συνεχής μεταφορά οξυγόνου στο πορώδες του εδάφους μέσω διάχυσης οφείλεται στην διαφορά συγκέντρωσης μεταξύ υπέργειου και υπόγειου αέρα που προκαλεί η συνεχής κατανάλωσή του από τις ρίζες των φυτών. Οι παράγοντες που συντελούν στην ανανέωση του εδαφικού αέρα και συνεπώς και στην τροφοδότηση των ριζών με Ο 2 είναι οι εξής: - η καλή αποστράγγιση του εδάφους η οποία υποβοηθά την ταχεία διήθηση του νερού και συνεπώς την κένωση των μεγάλου μεγέθους πόρων του, - οι διάφορες καλλιεργητικές εργασίες, ιδίως στα βαριά αργιλώδη εδάφη και σε αυτά που έχουν σχηματίσει κρούστα στην επιφάνειά τους, μέσω των οποίων μεταβάλλεται η δομή και αυξάνεται το μέσο μέγεθος των πόρων. - οι μεταβολές της θερμοκρασίας που προκαλούν συστολές και διαστολές του αέρα, - οι μεταβολές της βαρομετρικής πιέσεως στην ατμόσφαιρα Θερμοκρασία εδάφους Η αύξηση ή η μείωση της θερμοκρασίας πάνω στη γη οφείλεται στην ένταση της ακτινοβολίας του ήλιου. Ένα μικρό μέρος αυτής της ενέργειας ανακλάται και το υπόλοιπο μετατρέπεται σε θερμότητα. Ένα τμήμα της θερμότητας αυτής μεταφέρεται με αγωγιμότητα στα βαθύτερα στρώματα του εδάφους. 31

10 Η μεταβολή της θερμοκρασίας του εδάφους σε μια συγκεκριμένη στιγμή εξαρτάται από: α) το ποσό της ηλιακής ακτινοβολίας που απορροφά, β) τις θερμικές ιδιότητες των στερεών συστατικών του (άργιλος, άμμος, οργανική ουσία, νερό κ.α.), γ) την θερμοχωρητικότητά του, που καθορίζεται κυρίως από τις ποσότητες νερού και αέρα που περιέχει και δ) την έκταση της εξάτμισης εδαφικού νερού στην επιφάνειά του η οποία καθορίζει την ποσότητα ενέργειας που δαπανάται ως λανθάνουσα θερμότητα. Η επίδραση της βροχής και της άρδευσης στη θερμοκρασία του εδάφους είναι εξίσου σημαντική. Η θερμοκρασία του νερού άρδευσης μπορεί να μεταβάλει σημαντικά τη θερμοκρασία του εδάφους στην περιοχή του ριζοστρώματος. Παράλληλα, κατά τη διάρκεια της νύχτας το έδαφος ψύχεται συνεχώς αφού δεν δέχεται ηλιακή ακτινοβολία, ψύχοντας συγχρόνως και τον ατμοσφαιρικό αέρα που έρχεται σε επαφή με αυτό. Η εδαφική θερμοκρασία είναι μεγάλης σπουδαιότητας για την βλάστηση και το φύτρωμα των σπόρων. Τα διάφορα είδη σπόρων έχουν διαφορετικό ελάχιστο, άριστο και μέγιστο όριο θερμοκρασιών. Η πορεία της βλάστησης προχωρεί πολύ αργά κοντά στο σημείο της ελάχιστης θερμοκρασίας. Η θερμοκρασία εδάφους επηρεάζει σημαντικά την ανάπτυξη της ρίζας των φυτών και της απορρόφησης θρεπτικών στοιχείων με συνέπεια να επηρεάζεται καθοριστικά η γενική αύξηση και ανάπτυξη των λαχανοκομικών φυτών. Γενικά όταν η θερμοκρασία του εδάφους είναι υψηλή τότε τα ανόργανα θρεπτικά στοιχεία απορροφώνται ταχύτερα, δεδομένου ότι η πρόσλήψή τους μέσω μηχανισμών ενεργού μεταφοράς, βασίζεται σε ενζυμικές αντιδράσεις. Αύξηση της θερμοκρασίας του εδάφους επιταχύνει επίσης την ανοργανοποίηση της οργανικής ουσίας καθώς και την 32

11 μετατροπή ορισμένων λιπασμάτων σε άλλες μορφές, δεδομένου ότι οι μεταβολές προκαλούνται μέσω της δράσης μικροοργανισμών. Η αύξηση της θερμοκρασίας του εδάφους μπορεί να επιτευχθεί μέσω αρκετών τεχνικών, όπως η κάλυψη του εδάφους (με πλαστικό, άχυρο, πριονίδι, κ.λ.π.) και η θέρμανση, κυρίως όταν πρόκειται για θερμοκηπιακή καλλιέργεια. Η κάλυψη του εδάφους είναι μία συνήθης πρακτική στις υπαίθριες καλλιέργειες καρπουζιού, πεπονιού, σπαραγγιού, κ.λπ., όταν επιδιώκεται η μεγαλύτερη δυνατή πρωιμότητα Χημικές ιδιότητες εδάφους Ανταλλαγή ιόντων Το λεπτόκοκκο κλάσμα της αργίλου (διάμετρος μικρότερη από 2 μ) καθώς και οι χουμικές οργανικές ενώσεις συνιστούν τα λεγόμενα κολλοειδή σωματίδια του εδάφους. Τα κολλοειδή τεμαχίδια φέρουν ελεύθερα ηλεκτρικά φορτία στην επιφάνειά τους. Τα ηλεκτρικά φορτία των κολλοειδών παίζουν σημαντικότατο ρόλο στην γονιμότητα του εδάφους δεδομένου ότι έλκουν και να συγκρατούν μέρος των ελεύθερων ιόντων που βρίσκονται διαλυμένα μέσα στο νερό του εδάφους. Τα ιόντα που βρίσκονται διαλυμένα στο εδαφικό νερό είναι κυρίως το ασβέστιο, το μαγνήσιο, το κάλιο, το νάτριο, το αμμώνιο, τα νιτρικά, τα θειικά, το χλώριο, τα φωσφορικά, τα όξινα ανθρακικά και (σε μικρότερες συγκεντρώσεις) το υδρογόνο και διάφορα ιχνοστοιχεία. Συνεπώς, η συγκράτηση (προσρόφηση) των ιόντων αυτών επηρεάζει καθοριστικά την συμπεριφορά του εδάφους όσον αφορά την διαθεσιμότητα θρεπτικών στοιχείων και άλλων ιόντων στα φυτά. Τα ιόντα που προσροφώνται στα ηλεκτρικά φορτία των κολλοειδών ανταλλάσσονται με άλλα που βρίσκονται ελεύθερα στο εδαφικό διάλυμα. Το είδος της ανταλλαγής (δηλαδή ποιο θα προσροφηθεί και ποιο θα απελευθερωθεί στη θέση 33

12 του) εξαρτάται κάθε φορά από τις μεταβολές των συγκεντρώσεών τους στο εδαφικό διάλυμα που προκαλούνται από την δραστηριότητα των ριζών και τις μετακινήσεις νερού στο έδαφος, καθώς και από τις μεταβολές του ph. Είναι προφανές ότι η ιδιότητα αυτή του εδάφους του δίνει την δυνατότητα να αποθηκεύει θρεπτικά στοιχεία και να τα απελευθερώνει σε ελεγχόμενες ποσότητες. Με τον τρόπο αυτό προστατεύονται τόσο τα θρεπτικά στοιχεία από εκπλύσεις μετά από βροχές όσο και τα φυτά από τοξικότητες και φαινόμενα αλατούχου καταπόνησης που θα εμφανιζόταν αν όλα αυτά τα ιόντα βρισκόταν συγχρόνως διαλυμένα στο εδαφικό νερό. Η ικανότητα των εδαφών να προσροφούν κατιόντα ή ανιόντα στα ηλεκτρικά φορτία των κολλοειδών τους είναι ιδιότητα ποσοτική και ονομάζεται ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων ή ανιόντων αντίστοιχα. Ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων. Η ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων αποτελεί μέτρο της ικανότητας ενός εδάφους να συγκρατεί χαλαρά κατιόντα του εδαφικού διαλύματος σε θέσεις αρνητικών ηλεκτρικών φορτίων και μετράται συνήθως σε χιλιοστοϊσοδύναμα (meq) κατιόντων που προσροφώνται ανά 100g εδάφους. Ικανότητα ανταλλαγής ανιόντων. Η ικανότητα ανταλλαγής ανιόντων εκφράζει την ικανότητα ενός εδάφους να προσροφά ανιόντα του εδαφικού διαλύματος σε αρνητικά ηλεκτρικά φορτία των κολλοειδών του και μετράται σε χιλιοστοϊσοδύναμα (meq) ανιόντων που προσροφώνται σε 100g εδάφους. Το ύψος των δύο παραπάνω μεγεθών εξαρτάται κάθε φορά από την περιεκτικότητα του εδάφους σε συστατικά που έχουν κολλοειδείς ιδιότητες (ορυκτά αργίλου, οργανική ουσία) καθώς και από το ph του. Τα ηλεκτρικά φορτία της επιφάνειας των κολλοειδών είναι κυρίως αρνητικά φορτισμένα. Επομένως τα ιόντα που δεσμεύονται χαλαρά πάνω τους είναι κυρίως κατιόντα. Σε μικρότερο βαθμό βέβαια τα κολλοειδή φέρουν και θετικά φορτία στην 34

13 επιφάνειά τους, ιδιαίτερα όταν το ph του εδάφους είναι σχετικά χαμηλό, με συνέπεια να παρατηρείται και προσρόφηση ανιόντων. Κατά βάση όμως η γονιμότητα των εδαφών επηρεάζεται από την ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων Η αντίδραση του εδάφους ( ph) Η θρέψη και γενικά η τροφοδότηση των φυτών με ανόργανα ιόντα επηρεάζεται καθοριστικά από την οξύτητα του εδάφους. Η οξύτητα του εδάφους αποτελεί μέτρο της συγκέντρωσης ελεύθερων ιόντων υδρογόνου (Η) στο διάλυμα του εδάφους και μετράται με την γνωστή από την χημεία κλίμακα ph. Ανάλογα με την τιμή του ph το έδαφος χαρακτηρίζεται όξινο, ουδέτερο ή αλκαλικό. Πιο συγκεκριμένα, ανάλογα με την οξύτητά τους τα εδάφη διακρίνονται σε: Πίνακας 3.1 Όρια άριστων τιμών ph εδάφους για την καλλιέργεια των κυριότερων λαχανοκομικών φυτών. αγγούρι 5,5 7,5 παντζάρι 6,0 8,0 αντίδι 6,0 7,5 πατάτα 5,0 6,5 γλυκοκαλάμποκο 6,0 7,0 πεπόνι 6,0 8,0 καρότο 5,5 7,5 πιπεριά 5,5 7,0 καρπούζι 5,5 6,5 ραδίκι 6,0 7,5 κολοκυθάκι 6,0 7,5 ραπανάκι 6,0 7,0 κουνουπίδι 6,0 7,0 σέλινο 6,0 7,5 κρεμμύδι 6,0 7,0 σπανάκι 6,0 7,5 λάχανο κεφαλωτό 6,0 8,0 σπαράγγι 6,0 8,0 μαρούλι 6,0 7,0 τομάτα 5,5 7,5 μελιτζάνα 5,5 7,0 φασόλι 5,5 7,5 35

14 Οι περισσότερες λαχανοκομικές καλλιέργειες αναπτύσσονται πολύ καλά σε εδάφη με ph μεταξύ 6 6,8, ενώ σε ph 6 6,5 ευδοκιμούν όλες ανεξαιρέτως. Όταν το ph είναι χαμηλότερο από 5,5 το έδαφος είναι κατάλληλο μόνο για οξύφιλα λαχανικά όπως η πατάτα και το καρπούζι ενώ όταν το έδαφος είναι πολύ αλκαλικό (ph από 7,5 έως 8) μπορεί να καλλιεργηθεί μόνο το κεφαλωτό λάχανο, το παντζάρι, το πεπόνι και το σπαράγγι. Στον Πίνακα 3.1 δίνονται οι τιμές του ph που θεωρούνται άριστες για να ευδοκιμήσουν τα κυριότερα λαχανοκομικά φυτά. Η αφομοιωσιμότητα των θρεπτικών συστατικών επηρεάζεται σημαντικά από το ph με συνέπεια, όταν η τιμή του στο έδαφος είναι μεγαλύτερη ή μικρότερη από τα συνιστώμενα επίπεδα να δημιουργούνται σοβαρά προβλήματα θρέψης στα φυτά. Όπως είναι γνωστό, το ph ενός υδατικού διαλύματος αποτελεί μέτρο της περιεκτικότητάς του σε ιόντα υδρογόνου. Είναι επίσης γνωστό ότι τα ασθενή οξέα και οι ασθενείς βάσεις δεν διίστανται πλήρως αλλά μόνο εν μέρει, δίνοντας ανιόντα και κατιόντα αντίστοιχα, τα οποία βρίσκονται σε χημική ισορροπία με την αδιάστατη χημική ένωση. Εξαιτίας αυτού του γεγονότος, τα ανιόντα και κατιόντα που αντιστοιχούν σε ασθενή οξέα και βάσεις, αντίστοιχα, προκαλούν μερική υδρόλυση όταν προστίθενται σε μορφή αλάτων σε ένα υδατικό διάλυμα. Ένα παράδειγμα υδρόλυσης κατιόντος που αντιστοιχεί σε ασθενή βάση αποτελεί η παρακάτω χημική αντίδραση: M H 2 O M(OH) - + H + + Η 2 Ο M(OH) 2 + 2H + Η παραπάνω χημική αντίδραση παριστάνει περιγράφει την υδρόλυση δισθενών μετάλλων (M 2+ ) τα οποία αντιστοιχούν σε ασθενείς βάσεις του τύπου M(OH) 2. Το αποτέλεσμα της υδρόλυσης είναι η απελευθέρωση ιόντων υδροξυλίου ή υδρογόνου, τα οποία βρίσκονται σε χημική ισορροπία με τα ανιόντα ή τα κατιόντα αντίστοιχα. Συνεπώς, τα ιόντα που προκύπτουν από διάσταση ασθενών οξέων και ασθενών βάσεων συμπεριφέρονται ως ασθενείς βάσεις ή ασθενή οξέα αντίστοιχα. Όπως 36

15 γίνεται αντιληπτό από τα παραπάνω, στις χημικές ισορροπίες της υδρόλυσης συμμετέχουν πάντοτε και τα ιόντα Η + και ΟΗ - του διαλύματος. Συνεπώς, η τιμή του ph στο εδαφικό διάλυμα, ως μέτρο της συγκέντρωσης Η + (και εμμέσως και ΟΗ - ) σε αυτό, επηρεάζει την συγκέντρωση των περιεχόμενων ανιόντων που αντιστοιχούν σε ασθενή οξέα και κατιόντων που αντιστοιχούν σε ασθενείς βάσεις. Με άλλα λόγια, κάθε αλλαγή του ph που λαμβάνει χώρα στο εδαφικό διάλυμα προκαλεί μεταβολές στις συγκεντρώσεις των θρεπτικών κατιόντων και ανιόντων που αντιστοιχούν σε ασθενή οξέα και ασθενείς βάσεις, αντίστοιχα. Ένα αποτέλεσμα που μπορούν να έχουν αυτές οι μεταβολές του ph είναι η μετατροπή ενός θρεπτικού στοιχείου από μία χημική μορφή που είναι διαθέσιμη στα φυτά σε μία μορφή που δεν είναι διαθέσιμη, είτε γιατί δεν απορροφάται από αυτά (π.χ. από Cu 2+ σε CuOH + ), είτε γιατί μετατρέπεται σε ίζημα (π.χ. από Fe 2+ σε Fe(OH) 2 ) ή αέριο (π.χ. από NH + 4 σε ΝΗ 3 ) το οποίο διαφεύγει εκτός του εδάφους. Οι αλλαγές που περιγράφονται στα παραπάνω παραδείγματα λαμβάνουν χώρα όταν αυξάνεται το ph. Αν όμως στα παραπάνω παραδείγματα το ph μειωθεί, θα συμβεί το ακριβώς αντίθετο, δηλαδή θα αυξηθεί η διαθεσιμότητα των αντίστοιχων ιόντων. Για παράδειγμα, όσον αφορά τον σίδηρο, η αύξηση του ph οδηγεί σε μερική μετατροπή αδιάλυτου Fe(OH) 2 σε διαλυτό Fe 2+, με συνέπεια να αυξηθεί ο διαθέσιμος σίδηρος για τα φυτά. Σε ορισμένες περιπτώσεις, αυτή η διαλυτοποίηση μπορεί να ανυψώσει την συγκέντρωση ορισμένων ιχνοστοιχείων στο εδαφικό διάλυμα σε ανεπιθύμητα υψηλά επίπεδα. Για παράδειγμα, μέρος του αδιάλυτου Mn(OH) 2 μπορεί να μετατραπεί σε διαλυτά ιόντα Mn 2+ αν μειωθεί υπερβολικά το ph. Το ίδιο όμως μπορεί να συμβεί και με μη θρεπτικά ιόντα. Για παράδειγμα, μέρος του αδιάλυτου Al(OH) 3 που υπάρχει στο έδαφος μπορεί να μετατραπεί σε διαλυτά ιόντα Al 3+ αν το ph πέσει σε τιμές κάτω από 5, με συνέπεια να προκληθεί τοξικότητα αργιλίου στα φυτά. 37

16 Από ασθενή οξέα προέρχονται τα ιόντα H 2 PO - 4 και MoO 2-4 ενώ ασθενές οξύ είναι και το H 3 BO 3. Αντίστοιχα, από ασθενείς βάσεις προέρχονται τα θρεπτικά κατιόντα NH + 4, Fe 2+, Fe 3+, Mn 2+, Zn 2+ και Cu 2+. Επομένως, η διαθεσιμότητα των παραπάνω θρεπτικών ιόντων για τα φυτά επηρεάζεται από το ph του εδάφους. Αντίθετα, η διαθεσιμότητα των ανιόντων SO 2-4 και NO - 3, τα οποία αντιστοιχούν σε ισχυρά οξέα, καθώς και των κατιόντων K +, Ca 2+ και Mg 2+, τα οποία αντιστοιχούν σε ισχυρές βάσεις, δεν επηρεάζεται άμεσα από τις μεταβολές του ph του εδάφους. Η χωνεμένη οργανική ουσία αυξάνει το ph του εδάφους στο οποίο προστίθεται, ενώ η αχώνευτη το ελαττώνει. Η τύρφη, εφόσον κατά την επεξεργασία και την τυποποίησή της δεν έχει γίνει προσθήκη ανθρακικού ασβεστίου, δημιουργεί όξινο περιβάλλον στο έδαφος, ενώ τα φυλλοχώματα μπορούν να έχουν όξινη ή ουδέτερη αντίδραση, επηρεάζοντας ανάλογα την οξύτητα του εδάφους ή του υποστρώματος. Όσον αφορά τα ανόργανα λιπάσματα, όξινο περιβάλλον δημιουργούν το καθαρό θειάφι, τα αμμωνιακά και τα θειικά λιπάσματα (νιτρική αμμωνία, θειικό κάλι, θειική αμμωνία). Αντίθετα, η άσβεστος, η ασβεστούχος νιτρική αμμωνία, η νιτρική άσβεστος και το νιτρικό νάτριο, αυξάνουν την αλκαλικότητα Ανάγλυφο εδάφους Η μορφολογία της επιφάνειας του εδάφους παίζει σημαντικό ρόλο στην βλάστηση και στην ανάπτυξη των φυτών, δεδομένου ότι μακροπρόθεσμα συμβάλλει στην διαμόρφωση αρκετών από τις ιδιότητες του εδάφους όπως η μηχανική σύσταση, η επάρκεια σε θρεπτικά συστατικά, η θερμοκρασία, ο αερισμός κ.α. Η έκθεση του εδάφους στον ήλιο, επηρεάζει την ποσότητα της ακτινοβολίας που απορροφάται με συνέπεια να μεταβάλλεται η θερμοκρασία του εδάφους επιδρώντας άλλοτε αρνητικά και άλλοτε θετικά στην ανάπτυξη των φυτών. Η κλίση του εδάφους, 38

17 αν δηλαδή το έδαφος είναι οριζόντιο ή επικλινές, καθορίζει και το είδος των φυτών που θα καλλιεργηθούν. Η καλλιέργεια λαχανοκομικών φυτών σε ένα επικλινές έδαφος είναι μάλλον δύσκολη, δεδομένου ότι η ευαισθησία αυτών των φυτών απαιτεί μηχανική καλλιέργεια, δηλαδή μία εργασία δύσκολη για τέτοιες συνθήκες. Τέλος, το υψόμετρο της περιοχής δηλαδή το ύψος του εδάφους πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, επηρεάζει καθοριστικά την θερμοκρασία της ατμόσφαιρας και του εδάφους καθώς και άλλες κλιματικές παραμέτρους, που είναι εξαιρετικά σημαντικοί για την ανάπτυξη και την παραγωγή των λαχανοκομικών φυτών. Η διάβρωση του εδάφους αλλάζει τη μορφολογία της επιφάνειάς του και εμποδίζει την ομαλή ανάπτυξη των φυτών, ενώ άλλες φορές διακόπτει οριστικά τον βιολογικό τους κύκλο. Η απομάκρυνση υλικών από την επιφάνεια του εδάφους προκαλείται κυρίως από τη διαβρωτική δράση του νερού. Με τη διάβρωση μεταβάλλεται η σύσταση του εδάφους, με αποτέλεσμα την απώλεια θρεπτικών συστατικών από τα ανώτερα στρώματά του, καθώς και την διαταραχή πολλών σημαντικών παραγόντων που επηρεάζουν την ανάπτυξη των φυτών όπως η υγρασία, η μηχανική σύσταση, ο αερισμός κ.α. Η διάβρωση μπορεί να αντιμετωπιστεί είτε με κατασκευή πρόχειρων φραγμάτων και αναβαθμίδων είτε με την προστασία του εδάφους στα επικίνδυνα τμήματα της επιφάνειάς του με τεχνητή αναχλόαση Κλίμα Ηλιακή ακτινοβολία Η ηλιακή ενέργεια που φθάνει στη γη περιλαμβάνει τόσο την άμεση όσο και την διάχυτη ηλιακή ακτινοβολία και καλείται κοσμική ακτινοβολία. Η κοσμική ακτινοβολία που φθάνει στη γη αποτελεί μέρος του φάσματος ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και περιλαμβάνει μήκη κύματος μεταξύ nm. Υπενθυμίζεται 39

18 ότι καθώς αυξάνει το μήκος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας μειώνεται η ποσότητα ενέργειας που περιέχει. Τα μήκη κύματος μεταξύ nm γίνονται αντιληπτά από το ανθρώπινο μάτι ως φως και γι αυτό η περιοχή αυτή του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος καλείται ορατό φάσμα της ηλιακής ακτινοβολίας. Η ηλιακή ακτινοβολία με μήκος κύματος μικρότερο από αυτό που διακρίνει το ανθρώπινο μάτι ( nm) καλείται υπεριώδης ακτινοβολία ενώ αντίστοιχα τα αμέσως μεγαλύτερα από αυτά που συλλαμβάνει το ανθρώπινο μάτι μήκη κύματος ( nm) είναι γνωστά ως υπέρυθρη ακτινοβολία. Η υπεριώδης ακτινοβολία εκτείνεται και σε μήκη κύματος κάτω από 280 nm. Στην επιφάνεια της γης όμως, υπεριώδης ακτινοβολία μήκους κύματος μικρότερου από 280 nm δεν φθάνει ποτέ, δεδομένου ότι απορροφάται από τα συστατικά των ανώτερων στρωμάτων της ατμόσφαιρας και ιδιαίτερα από το όζον (Ο 3 ). Γενικά η υπεριώδης ακτινοβολία και ιδιαίτερα η χαμηλού μήκους κύματος είναι βλαβερή, τόσο για τους ζωικούς οργανισμούς, όσο και για τα φυτά (προκαλεί εγκαύματα και νεκρώσεις). Γι αυτό το λόγο η καταστροφή του προστατευτικού στρώματος του όζοντος που υπάρχει στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας και όπως προαναφέρθηκε απορροφά την χαμηλού μήκους κύματος υπεριώδη ακτινοβολία εμποδίζοντάς την να φθάσει στην επιφάνεια της γης (βιόσφαιρα) αντιμετωπίζεται ως μια ιδιαίτερη επικίνδυνη για την οικολογική ισορροπία του πλανήτη μας εξέλιξη. Η υπέρυθρη ακτινοβολία δεν είναι επιβλαβής για τους ζώντες οργανισμούς, δεδομένου ότι έχει μεγάλο μήκος κύματος και συνεπώς δεν είναι διεισδυτική. Αντίθετα, ένα μέρος της υπέρυθρης ακτινοβολίας ( nm) ασκεί θετική επίδραση στην ανάπτυξη της ζωής, δεδομένου ότι επηρεάζει την φωτομορφογένεση των φυτών (π.χ. φύτρωμα σπόρων, φωτοτροπισμός, έλεγχος ανθήσεως κ.λ.π.). Με 40

19 εξαίρεση την φωτομορφογένεση, η υπέρυθρη ακτινοβολία από βιολογική άποψη δρα κυρίως ως θερμική ενέργεια προκαλώντας αύξηση της θερμοκρασίας του αέρα, του εδάφους, των φυτών και γενικά του γήινου περιβάλλοντος. Ένα μέρος από την προσλαμβανόμενη από τους ζώντες οργανισμούς, το έδαφος και τα διάφορα αντικείμενα υπέρυθρη ακτινοβολία ακτινοβολείται ξανά στο διάστημα ως θερμική ενέργεια μεγαλύτερου μήκους κύματος με συνέπεια την ψύξη τους. Από το ορατό φάσμα της ηλιακής ακτινοβολίας ( nm) χρήσιμο για την φωτοσύνθεση των φυτών είναι το τμήμα μεταξύ nm, το οποίο για το λόγο αυτό ονομάζεται «φωτοσυνθετικά ενεργός ακτινοβολία (PAR= photosynthetic active radiation). Το τμήμα αυτό του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος αντιστοιχεί στο 50% περίπου της κοσμικής ακτινοβολίας που φθάνει στην επιφάνεια της γης. Εκτός από το μήκος κύματος δύο άλλα μεγέθη σχετικά με την ηλιακή ακτινοβολία που έχουν βιολογική σημασία είναι η ένταση και η διάρκειά της Ένταση ηλιακής ακτινοβολίας Ένταση ηλιακής ακτινοβολίας ονομάζεται η ποσότητα ενέργειας που φθάνει στην γη ως κοσμική ακτινοβολία ανά μονάδα επιφάνειας και ανά μονάδα χρόνου. Η συνηθέστερα χρησιμοποιούμενη μονάδα μέτρησης της έντασης της ηλιακής ακτινοβολίας είναι το W m -2. Σε περίπτωση που ενδιαφέρει η συνολική ποσότητα ηλιακής ακτινοβολίας που έχει φθάσει σε κάποιο συγκεκριμένο χρονικό διάστημα (π.χ. μία ημέρα) σε μία περιοχή ή ένα σημείο της γης, αντί της εντάσεως γίνεται λόγος για ηλιακή ενέργεια. Στις περιπτώσεις αυτές η ποσότητα της ηλιακής ενέργειας εκφράζεται ως Joule cm 2 ή Wh m -2 d -1 (βατώρες ανά τετραγωνικό μέτρο και ημέρα). Τόσο η ένταση όσο και η συνολική ποσότητα της ηλιακής ενέργειας σε 41

20 δεδομένο χρονικό διάστημα μπορούν εύκολα να μετρηθούν με κατάλληλα όργανα που διατίθενται στο εμπόριο. Στην πράξη, συχνά αντί για τις παραπάνω μονάδες ενέργειας έχει επικρατήσει να χρησιμοποιούνται φωτομετρικές μονάδες. Οι μονάδες αυτές όμως μετρούν μόνο την ένταση του ορατού φάσματος της ηλιακής ακτινοβολίας και επομένως η εικόνα που δίνουν είναι ελλιπής. Οι φωτομετρικές μονάδες που χρησιμοποιούνται πιο συχνά είναι οι εξής: - Lux: Το 1 Lux ισούται με το ομοιόμορφο φως που πέφτει σε μια επιφάνεια ενός m2 από μία φωτεινή πηγή ενός «διεθνούς κηρίου» η οποία απέχει 1m από την φωτιζόμενη επιφάνεια. - Foot-candle (Ft-c): Είναι μονάδα αντίστοιχη με το Lux και χρησιμοποιείται στις αγγλοσαξονικές χώρες. 1Ft-c ισούται με το ομοιόμορφο φως που πέφτει σε μια επιφάνεια ενός τετραγωνικού ποδιού (0,33 0,33 m) από μια φωτεινή πηγή ενός «διεθνούς κηρίου» η οποία απέχει από τη φωτιζόμενη επιφάνεια 1 πόδι (0,33 m). Ισχύει: 1Ft-c = 10,76 Lux, 1 Lux = 0,09 Ft-c Ένας άλλος τρόπος μέτρησης της ηλιακής ενέργειας που φθάνει σε ένα σημείο είναι η έκφρασή της σε ποσότητα φωτονίων (quanta). Στην περίπτωση αυτή μετρώνται τα φωτόνια με μήκος κύματος εντός της περιοχής της φωτοσυνθετικά ενεργής ακτινοβολίας ( nm). Το μέγεθος το οποίο εκφράζει τον αριθμό των φωτοσυνθετικά ενεργών φωτονίων που φθάνει σε μία επιφάνεια καλείται ροή φωτοσυνθετικών φωτονίων (photosynthetic photon flux, PPF) και μετράται σε γραμμομόρια φωτονίων που φθάνουν ανά δευτερόλεπτο και τετραγωνικό μέτρο (μmol s -1 m -2 ). Όπως είναι γνωστό, 1 mol = 6, φωτόνια. Συχνά ο αριθμός των φωτονίων δεν εκφράζεται σε moles αλλά σε Εinstein (Ε). Ισχύει η αντιστοιχία 1 Εinstein = 1 mol. 42

21 Παράγοντες που καθορίζουν την ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας Η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας που πέφτει σε μια περιοχή της γης εξαρτάται από α) το γεωγραφικό πλάτος, β) την ώρα της ημέρας γ) την εποχή του έτους, δ) τους υδρατμούς της ατμόσφαιρας (νέφη, ομίχλη) και ε) την καθαρότητα της ατμόσφαιρας. Ειδικά μέσα στα θερμοκήπια, η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας επηρεάζεται επιπλέον και από τα υλικά κατασκευής τους. α) Επίδραση του γεωγραφικού πλάτους στην ένταση της ακτινοβολίας. Η ηλιακή ακτινοβολία, καθώς διέρχεται μέσα από την ατμόσφαιρα, χάνει μέρος της ενέργειάς της γιατί αρκετά φωτόνια είτε απορροφώνται από την ύλη των συστατικών της ατμόσφαιρας θερμαίνοντάς την είτε ανακλώνται πάνω τους και επιστρέφουν πάλι στο διάστημα. Καθώς αυξάνεται το γεωγραφικό πλάτος, οι ηλιακές ακτίνες πέφτουν στην γη με μεγαλύτερη γωνία, με αποτέλεσμα να διανύουν μακρύτερη διαδρομή μέσα στην ατμόσφαιρα και έτσι να χάνουν μεγαλύτερο μέρος της ενέργειάς τους. Γι αυτό το λόγο με την αύξηση του γεωγραφικού πλάτους μειώνεται και η ένταση της προσπίπτουσας στην γη ηλιακής ακτινοβολίας. β) Επίδραση της ώρας της ημέρας στην ένταση της ακτινοβολίας. Είναι γνωστό ότι λόγω της περιστροφής της γης γύρω από τον εαυτό της που διαρκεί ένα εικοσιτετράωρο μεταβάλλεται και η γωνία πρόσπτωσης των ακτινών του ηλίου σε έναν συγκεκριμένο τόπο στην επιφάνεια της γης. Επομένως, μεταβάλλεται και το μήκος της διαδρομής τους μέσα στην ατμόσφαιρα, με αποτέλεσμα, σύμφωνα με όσα αναφέρθηκαν προηγουμένως, να μεταβάλλεται και η ένταση της ακτινοβολίας. Το χρονικό διάστημα της ημέρας κατά το οποίο οι ακτίνες του ηλίου πλησιάζουν πιο πολύ στην κάθετη πρόσπτωση και επομένως η ένταση της ακτινοβολίας είναι η μέγιστη του εικοσιτετραώρου, είναι το μεσημέρι. Τις πρωινές ώρες η γωνία πρόσπτωσης είναι μικρή, οπότε η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι χαμηλή. 43

22 Καθώς ο χρόνος προχωρεί προς το μεσημέρι, η γωνία πρόσπτωσης της ηλιακής ακτινοβολίας βαίνει συνεχώς αυξανόμενη οπότε η γωνία προσπτώσεως πλησιάζει τις 90 ο και συνεπώς την μέγιστη τιμή έντασης. Από το χρονικό σημείο του μεσημεριού και μετά, η γωνία πρόσπτωσης αρχίζει πάλι να αυξάνεται και επομένως η ένταση της ακτινοβολίας να μειώνεται, μέχρι μηδενισμού λίγο μετά την δύση του ηλίου. γ) Επίδραση της εποχής στην ένταση της ακτινοβολίας. Η κίνηση της γης γύρω από τον ήλιο σε συνδυασμό με τις μεταβολές στην κλίση του άξονα περιστροφής της προκαλούν μεγάλες εποχιακές μεταβολές στην γωνία πρόσπτωσης των ακτινών του ηλίου πάνω σε ένα δεδομένο σημείο της επιφάνειας της γης. Γενικά, τους χειμερινούς μήνες η γωνία πρόσπτωσης της ηλιακής ακτινοβολίας στην επιφάνεια της γης αυξάνεται στο βόρειο ημισφαίριο και μειώνεται στο νότιο, ενώ το αντίθετο ακριβώς συμβαίνει το καλοκαίρι. Το αποτέλεσμα είναι, στο βόρειο ημισφαίριο η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας να είναι μειωμένη τον χειμώνα και αυξημένη το καλοκαίρι ενώ στο νότιο ημισφαίριο να συμβαίνει ακριβώς το αντίθετο. δ) Επίδραση των νεφών και των σωματιδίων της ατμόσφαιρας στην ένταση της ακτινοβολίας. Ένα μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας απορροφάται ή ανακλάται πάλι στο διάστημα από τα νέφη και από τα διάφορα άλλα συστατικά της ατμόσφαιρας (Ο 2, Ο 3, σκόνη, καπνός, ρύποι από καύση χημικών ουσιών βιομηχανικής προέλευσης, κ.λ.π.) σε βαθμό που διαφέρει κάθε φορά, ανάλογα με την πυκνότητα των νεφών και γενικά την περιεκτικότητα της ατμόσφαιρας στα συστατικά που την απαρτίζουν. Η απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας μπορεί να είναι εκλεκτική ως προς το μήκος του κύματος και έτσι, μερικές φορές, προκύπτει σοβαρή αλλοίωση της ποιότητας του φάσματος που φθάνει στα φυτά (π.χ. οι υδρατμοί απορροφούν περισσότερο της ερυθρή ακτινοβολία). Για τους λόγους αυτούς η κατασκευή θερμοκηπίων σε περιοχές 44

23 με συχνές νεφώσεις και ομίχλη καθώς και κοντά σε βιομηχανίες που ρυπαίνουν την ατμόσφαιρα είναι καλό να αποφεύγεται. ε) Επίδραση των υλικών κατασκευής των θερμοκηπίων στην ένταση της ακτινοβολίας. Σε γενικές γραμμές, κατά την διέλευση της ηλιακής ακτινοβολίας μέσω των υλικών κάλυψης των θερμοκηπίων, η έντασή της μειώνεται κατά 30-50%. Το ακριβές ύψος των απωλειών εξαρτάται κάθε φορά από την φύση του υλικού κάλυψης (πολυαιθυλένιο, σκληρό PCV, γυαλί, κ.λ.π.) και τον τρόπο κατασκευής του σκελετού του θερμοκηπίου Επίδραση της έντασης στην ανάπτυξη των φυτών Μέχρι κάποιο όριο, όταν αυξάνει η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας αυξάνεται και ο ρυθμός φωτοσύνθεσης. Το ύψος της έντασης, πάνω στο οποίο η φωτοσύνθεση των φυτών δεν αυξάνεται καλείται ένταση κορεσμού. Η ένταση κορεσμού διαφέρει από φυτό σε φυτό και κυμαίνεται μεταξύ W m -2 για τα ξεχωριστά φύλλα και W m -2 για ολόκληρες τις καλλιέργειες των C 3 φυτών, ενώ για τα C 4 φυτά δεν υπάρχει ένταση κορεσμού. Οι ανώτατες τιμές έντασης ηλιακής ακτινοβολίας που σημειώνονται το καλοκαίρι στη χώρα μας δεν ξεπερνούν συνήθως τα 1200 W m -2 ενώ οι μηνιαίοι μέσοι όροι των ανώτατων τιμών έντασης ηλιακής ακτινοβολίας φθάνουν μέχρι 700 W m -2 το πολύ. Συνεπώς, η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας ακόμη και το καλοκαίρι δεν θα πρέπει να ξεπερνά για πολλές ώρες της ημέρας την ένταση κορεσμού. Όταν όμως η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι υπερβολικά μεγάλη, η παραγωγή βιομάζας μέσω της φωτοσύνθεσης μειώνεται, πρώτον γιατί ανυψώνεται υπερβολικά η θερμοκρασία με συνέπεια να αυξάνεται η φωτοαναπνοή και δεύτερον διότι αυξάνονται οι απώλειες νερού μέσω της διαπνοής του φυτού, με συνέπεια να κλείνουν τα στόματα και να εμποδίζεται η είσοδος του CO 2. 45

24 Όταν η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας μειώνεται, ελαττώνεται ανάλογα και η φωτοσύνθεση. Όταν η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας μειωθεί τόσο ώστε να αγγίξει ένα συγκεκριμένο κατώτατο επίπεδο, η βιομάζα που παράγεται με την φωτοσύνθεση ισούται με την βιομάζα που καταναλώνεται μέσω της αναπνοής για την διατήρηση του φυτού στη ζωή. Στο σημείο αυτό το φυτό δεν παράγει περαιτέρω φυτική μάζα και επομένως έχει μηδενική αύξηση. Η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας στην οποία η παραγόμενη κατά την φωτοσύνθεση βιομάζα ισούται με αυτή που καταναλώνεται με την αναπνοή καλείται σημείο αντισταθμίσεως. Το σημείο αντισταθμίσεως όταν η μέτρηση γίνεται σε ξεχωριστά φύλλα των φυτών κυμαίνεται μεταξύ 3-10 W m -2 ενώ σε ολόκληρες φυτείες ανέρχεται σε W m -2. Οι τιμές αυτές είναι δυνατόν να παρατηρούνται για αρκετά διαστήματα της ημέρας όταν ο καιρός είναι νεφελώδης και βροχερός. Σε επίπεδο ενεργειακού ισοζυγίου, η συνολική ημερήσια ηλιακή ενέργεια που αντιστοιχεί στο σημείο αντισταθμίσεως ισούται κατά μέσο όρο με 100 Wh m -2 d -1. Δεδομένου ότι τον χειμώνα επικρατεί συχνά νεφελώδης και βροχερός καιρός ενώ παράλληλα τόσο η διάρκεια της ημέρας όσο και η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι κατά μέσο όρο μειωμένες (βλέπε προηγούμενη παράγραφο), την εποχή αυτή του έτους είναι δυνατόν να υπάρχουν ολόκληρες ημέρες με μηδενική παραγωγή βιομάζας. Ειδικά μέσα στα θερμοκήπια, το καλοκαίρι η ηλιακή ακτινοβολία που εισέρχεται μέσα τους, επειδή σε μεγάλο βαθμό μετατρέπεται σε χαμηλού μήκους κύματος θερμική ακτινοβολία και παγιδεύεται, έχει σαν αποτέλεσμα την υπερβολική αύξηση της θερμοκρασίας για αρκετές ώρες της ημέρας. Για να μειωθεί η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας που εισέρχεται στο θερμοκήπιο, κατά τους θερινές μήνες και συνεπώς και η θερμοκρασία του χώρου, λαμβάνονται μέτρα σκίασης. Ο πιο συνηθισμένος τρόπος εποχιακής σκίασης των θερμοκηπίων στην Ελλάδα είναι το 46

25 βάψιμο του υλικού καλύψεως (γυαλί ή πλαστικό) με ασβέστη, στόκο ή άλλο ανοιχτόχρωμο μη τοξικό για τα φυτά υλικό με υψηλό δείκτη ανάκλασης της ακτινοβολίας και χαμηλή διαπερατότητα σε αυτή Διάρκεια ηλιακής ακτινοβολίας Στην βοτανική, η διάρκεια της ημέρας, δηλαδή ο χρόνος ύπαρξης ηλιακού φωτός ανεξάρτητα από την έντασή του, καλείται φωτοπερίοδος. Η διάρκεια της ημέρας εξαρτάται από την εποχή του έτους και από το γεωγραφικό πλάτος, ενώ είναι ανεξάρτητη από τις καιρικές συνθήκες (συννεφιά, βροχή, κ.λ.π.). Γι αυτό το λόγο τα φυτά έχουν αναπτύξει μηχανισμούς που αναγνωρίζουν την φωτοπερίοδο, με συνέπεια η διάρκεια της ημέρας να λειτουργεί ως μήνυμα γι αυτά που τα πληροφορεί σχετικά με την εποχή του έτους. Οι μηχανισμοί αναγνώρισης της φωτοπεριόδου αποτελούν προσαρμογές των φυτών στο φυσικό περιβάλλον, ώστε να προσαρμόζουν τις διάφορες λειτουργίες τους (άνθηση, βολβοποίηση, φύτρωμα σπόρων, κ.λ.π.) στην εκάστοτε εποχή του έτους και έτσι έμμεσα στις μεταβολές των καιρικών συνθηκών. Συνεπώς, η φωτοπερίοδος μπορεί να επηρεάζει σημαντικές βιολογικές λειτουργίες ενός είδους όπως την άνθηση, τον σχηματισμό βολβών και κονδύλων, τον λήθαργο των οφθαλμών, το φύτρωμα των σπόρων κ.λ.π. Ιδιαίτερα η άνθηση, σε πολλά φυτά εξαρτάται από την φωτοπερίοδο. Ανάλογα με τις ανάγκες των φυτών σε φωτοπερίοδο για να ανθίσουν, τα λαχανοκομικά φυτά κατατάσσονται σε τρεις κατηγορίες: α) Φυτά μεγάλης ημέρας ή μακράς φωτοπεριόδου. Τα φυτά της κατηγορίας αυτής ανθίζουν μόνον όταν η διάρκεια της ημέρας είναι μεγαλύτερη από έναν κρίσιμο αριθμό ωρών. Για παράδειγμα η πατάτα ανθίζει μόνον όταν η διάρκεια της ημέρας είναι πάνω από 14 ώρες, ενώ όταν οι ώρες φωτός είναι λιγότερες τα φυτά σχηματίζουν κονδύλους. 47

26 β) Φυτά μικρής ημέρας ή βραχείας φωτοπεριόδου. Τα φυτά της κατηγορίας αυτής ανθίζουν μόνον όταν η διάρκεια της ημέρας είναι μικρότερη από έναν κρίσιμο αριθμό ωρών. Για παράδειγμα η φράουλα ανθίζει μόνον όταν η διάρκεια της ημέρας είναι κάτω από 12 ώρες (υπάρχουν όμως και ποικιλίες με διαφορετική συμπεριφορά). γ) Φυτά ουδέτερα στη φωτοπερίοδο. Τα φυτά της κατηγορίας αυτής ανθίζουν ανεξάρτητα από την διάρκεια της ημέρας. Τα περισσότερα καρποδοτικά λαχανοκομικά φυτά που καλλιεργούνται στο θερμοκήπιο (τομάτα, μελιτζάνα, πιπεριά, αγγούρι, πεπόνι, καρπούζι, φασόλι) είναι ουδέτερα στη φωτοπερίοδο Ηλιακή ακτινοβολία και θερμοκήπια Απώλειες ηλιακής ακτινοβολίας στα θερμοκήπια Ένα ποσοστό από την ηλιακή ακτινοβολία που προσπίπτει στην εξωτερική επιφάνεια του θερμοκηπίου δεν εισέρχεται στο εσωτερικό του είτε γιατί ανακλάται είτε γιατί απορροφάται από το διαφανές υλικό κάλυψης, είτε γιατί προσκρούει στα αδιαφανή υλικά του σκελετού του θερμοκηπίου. Το ποσοστό της ηλιακής ακτινοβολίας που ανακλάται εξαρτάται από την γωνία προσπτώσεώς της. Όταν η γωνία προσπτώσεως είναι μικρή, η ανάκλαση είναι αυξημένη, ενώ όσο πλησιάζει προς την κάθετη πρόσπτωση η ανάκλαση ελαχιστοποιείται. Λαμβάνοντας υπόψη τις μεταβολές της θέσης του ηλίου στη διάρκεια του εικοσιτετραώρου έχει αποδειχθεί ότι η μικρότερη ανάκλαση συμβαίνει όταν η κλίση της στέγης είναι 26 ο. Το ποσοστό της ηλιακής ακτινοβολίας που απορροφάται από το υλικό κάλυψης κυμαίνεται μεταξύ 10-20%. Το ακριβές ποσοστό ηλιακής ακτινοβολίας που απορροφάται από το υλικό κάλυψης εξαρτάται: α) από τη φύση του υλικού (γυαλί, μαλακό ή σκληρό πλαστικό, κ.λ.π.). 48

27 β) από το πάχος του υλικού κάλυψης, γ) από το χρώμα του υλικού κάλυψης, δ) από την σκόνη που έχει επικαθήσει πάνω στο υλικό κάλυψης, ε) από τις σταγόνες νερού που υπάρχουν πάνω στο υλικό κάλυψης και στ) από τον αριθμό των φύλλων καλύψεως (διπλά κάλυψη μειώνει την διαπερατότητα στο φως μέχρι και 25%) Χρήση τεχνητού φωτισμού στο θερμοκήπιο Η χρήση τεχνητού φωτισμού στα θερμοκήπια γίνεται με στόχο είτε την αύξηση της έντασης της ηλιακής ακτινοβολίας κατά την διάρκεια της ημέρας είτε την υποκατάσταση του ηλιακού φωτός κατά την διάρκεια της σκοτεινής περιόδου του εικοσιτετραώρου. Οι λαμπτήρες που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή τεχνητού φωτισμού είναι διαφόρων τύπων που διαφέρουν μεταξύ τους τόσο στην αρχή λειτουργίας τους όσο και στο είδος του φάσματος των ακτινοβολιών που εκπέμπουν. Για να θεωρηθεί κατάλληλος για εφαρμογή τεχνητού φωτισμού στην λαχανοκομία ένας οποιοσδήποτε τύπος λαμπτήρα θα πρέπει αφενός να εκπέμπει ακτινοβολία κατάλληλου φάσματος για τις διάφορες φυσιολογικές λειτουργίες των φυτών και αφετέρου να έχει ικανοποιητική απόδοση (υψηλή σχέση έντασης φωτισμού κατάλληλου φάσματος προς ένταση συνολικά εκπεμπόμενης ακτινοβολίας). Επειδή μέχρι σήμερα δεν υπάρχουν λαμπτήρες που να θεωρούνται ιδανικοί ως προς την εκπλήρωση των δύο αυτών προϋποθέσεων συχνά γίνεται συνδυασμός δύο ή και περισσοτέρων τύπων λαμπτήρων, ώστε να προκύψει το επιθυμητό φάσμα με το λιγότερο δυνατόν κόστος σε ηλεκτρική ενέργεια. Οι τύποι λαμπτήρων που χρησιμοποιούνται συνήθως για τεχνητό φωτισμό στην λαχανοκομία περιγράφονται παρακάτω. 49

28 α) Λαμπτήρας πυρακτώσεως. Σπάνια χρησιμοποιούνται μόνοι τους για συμπλήρωση της έντασης του ηλιακού φωτός γιατί το φάσμα εκπομπής τους δεν παρέχει υψηλή ένταση ακτινοβολίας στα απαραίτητα για την φωτοσύνθεση μήκη κύματος. Οι λαμπτήρες πυρακτώσεως εκπέμπουν κυρίως υπέρυθρη ακτινοβολία η οποία παρέχει μόνο θέρμανση ενώ για την φωτοσύνθεση είναι άχρηστη. Οι λαμπτήρες πυρακτώσεως χρησιμοποιούνται κυρίως στην ανθοκομία όταν επιδιώκεται επιμήκυνση της ημέρας (φωτοπερίοδος) με στόχο την ρύθμιση της άνθησης. Μπορούν όμως να χρησιμοποιηθούν και ως συμπληρωματικός φωτισμός, όταν λόγω εποχής και καιρικών συνθηκών το φυσικό φως είναι ανεπαρκές σε συνδυασμό με λαμπτήρες φθορισμού. Στην περίπτωση αυτή, για την επίτευξη του επιθυμητού φάσματος χρησιμοποιούνται σε αναλογία 1 λαμπτήρας πυρακτώσεως ανά 3 λαμπτήρες φθορισμού. β) Λαμπτήρες φθορισμού διαφόρων τύπων. (Daylight, Grolux, ερυθροί, κυανοί, cool white, warm white, υδραργύρου, κ.λ.π.). Δίνουν ικανοποιητικό ποσοστό ακτινοβολίας στο φωτοσυνθετικά ενεργό μέρος του φάσματος. Αντίθετα είναι σχετικά φτωχοί σε ακτινοβολία στην περιοχή του φωτομορφογενετικά ενεργού φάσματος (υπέρυθρο στην περιοχή των nm). Έχουν όμως υψηλότερο κόστος εγκατάστασης. Οι λαμπτήρες GRO-LUX έχουν το πλέον ισόρροπο φάσμα για τις ανάγκες των φυτών. γ) Λαμπτήρες ατμών νατρίου. Έχουν μεγαλύτερη απόδοση σε φωτισμό στην επιθυμητή για τις ανάγκες των φυτών περιοχή του φάσματος σε σύγκριση με αρκετούς άλλους αλλά έχουν μικρότερη διάρκεια ζωής. δ) Λαμπτήρες μεταλλικών αλάτων διαφόρων αλογόνων (συνήθως ιωδίου). Η χρήση τεχνητού φωτισμού στα λαχανοκομικά θερμοκήπια με στόχο την αύξηση της έντασής του κατά κανόνα θεωρείται αντιοικονομική γιατί το κόστος σε ηλεκτρική 50

29 ενέργεια είναι υψηλό και δεν καλύπτεται ακόμη και αν αυξηθεί σε σημαντικό βαθμό η παραγωγή. Ειδικά στη χώρα μας, που η ένταση του φωτισμού συνήθως είναι επαρκής για αύξηση (υψηλότερη από το σημείο αντισταθμίσεως) ακόμη και κατά τους χειμερινούς μήνες, η χρήση τεχνητού φωτισμού στα θερμοκήπια που καλλιεργούνται λαχανικά μετά την μεταφύτευση των φυτών είναι σχεδόν άγνωστη. Χρήση τεχνητού φωτισμού στη λαχανοκομία για αύξηση της έντασης φωτισμού εφαρμόζεται ορισμένες φορές μόνο σε φυτώρια. Κατά τους χειμερινούς μήνες και ιδιαίτερα κατά τα τέλη του Νοεμβρίου, τον Δεκέμβριο και τον Ιανουάριο η διάρκεια της ημέρας είναι βραχεία και η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας χαμηλή, τόσο λόγω εποχής όσο και λόγω δυσμενών καιρικών συνθηκών (βλέπε Παράγραφο ). Κατά συνέπεια, η συνολική ηλιακή ενέργεια που δέχονται τα σπορόφυτα ανά εικοσιτετράωρο είναι μικρή (πλησιάζει το σημείο αντισταθμίσεως) με αποτέλεσμα η αύξησή τους να είναι αργή και φτωχή (μεγάλα μεσογονάτια, λεπτά και αδύναμα στελέχη, κ.λ.π.). Στις περιπτώσεις αυτές, η χρήση ηλεκτρικής ενέργειας για τον φωτισμό της μικρής σχετικά επιφάνειας του φυτωρίου είναι οικονομικά σκόπιμη, δεδομένου ότι έτσι επιταχύνεται η ανάπτυξη των σποροφύτων τα οποία συγχρόνως γίνονται και πιο εύρωστα και η πρωίμιση της παραγωγής Θερμοκρασία Επίδραση θερμοκρασίας στην αύξηση των φυτών Η αύξηση των φυτών καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από την θερμοκρασία του περιβάλλοντος στο οποίο αναπτύσσονται, δεδομένου ότι σημαντικές φυσιολογικές τους λειτουργίες (φωτοσύνθεση, αναπνοή, διαπνοή, κ.λ.π.) επηρεάζονται από αυτή. Η αναπνοή των φυτών όπως είναι γνωστό από την βοτανική συνίσταται από μία αλληλουχία καταβολικών βιοχημικών αντιδράσεων και αποσκοπεί στην 51

30 κινητοποίηση της ενέργειας που είναι αποθηκευμένη υπό μορφή αποθησαυριστικών χημικών ενώσεων (σάκχαρα, λίπη) και την χρησιμοποίησή της από τα κύτταρα του φυτού για τις διάφορες λειτουργίες της ζωής τους. Οι βιομηχανικές αντιδράσεις που γίνονται στα πλαίσια της λειτουργίας της αναπνοής είναι ενζυματικές αντιδράσεις, η ταχύτητα των οποίων όπως είναι γνωστό μέχρι ένα όριο αυξάνεται εκθετικά με την άνοδο της θερμοκρασίας. Επομένως, η ανύψωση της θερμοκρασίας στο περιβάλλον του φυτού αυξάνει σημαντικά την ένταση της αναπνοής. Μέχρι κάποιο όριο αυτό είναι θετικό για την αύξηση του φυτού. Αύξηση όμως της θερμοκρασίας πάνω από αυτό το όριο το οποίο διαφέρει από φυτό σε φυτό (συνήθως κυμαίνεται μεταξύ ο C) έχει σαν αποτέλεσμα υπερβολικά έντονη αναπνοή με συνέπεια να γίνεται άσκοπη σπατάλη μέρους της παραγόμενης κατά την φωτοσύνθεση ενέργειας. Η φωτοσύνθεση, επειδή και αυτή συνίσταται από μία αλληλουχία ενζυματικών αντιδράσεων, αυξάνεται με την άνοδο της θερμοκρασίας μέχρι ένα όριο, υπό την προϋπόθεση ότι όλοι οι άλλοι παράγοντες της φωτοσυνθετικής λειτουργίας (φως, CO 2, H 2 O, κ.λ.π.) δεν αποτελούν περιοριστικούς παράγοντες. Πάνω όμως από ένα όριο θερμοκρασίας, ο ρυθμός φωτοσύνθεσης παύει πλέον να αυξάνεται και στη συνέχεια αρχίζει να μειώνεται, δεδομένου ότι η ανύψωση της θερμοκρασίας αυξάνει συγχρόνως και την ταχύτητα μιας παράπλευρης προς την φωτοσύνθεση μεταβολικής οδού με καταβολικό χαρακτήρα, της φωτοαναπνοής. Η αύξηση στα φυτά εξαρτάται από την «καθαρή φωτοσύνθεση» που λαμβάνει χώρα στην διάρκεια του εικοσιτετραώρου, δηλαδή από την διαφορά της ποσότητας αποθησαυριστικών ουσιών που παράγονται κατά την φωτοσύνθεση και εκείνων που καταναλώνονται κατά την αναπνοή. Σε υψηλές θερμοκρασίες η «καθαρή φωτοσύνθεση» μειώνεται, δεδομένου ότι αυξάνεται υπερβολικά η αναπνοή ενώ όπως προαναφέρθηκε, η φωτοσύνθεση λόγω της φωτοαναπνοής δεν αυξάνεται με τον ίδιο 52