Soil Fertility & Plant Nutrition

Transcript

1 Soil Fertility & Plant Nutrition E. Katsalirou Spring 2015 Γονιμότητα Εδάφους & Θρέψη Φυτών Άζωτο (Ν)

2 Άζωτο(Ν) Αέρας 78% Ν Μηδιαθέσιμηγιαταφυτάμορφή Ν-ούχος λίπανση Απαιτείται σε > ποσότητες (Ν=2-6% βιομάζας φυτών) Ν: το στοιχείο που λείπει συχνότερα(περιοριστικός παράγοντας) Απώλειες με έκπλυση (πρόβλημα για το περιβάλλον) Προσλαμβάνεται από τα φυτά με τις μορφές: ΝΟ 3- (νιτρική) ΝΗ 4+ (αμμωνιακή) ΟρόλοςτουΝστοφυτό Συστατικό των: Πρωτεϊνών (6,25 x %N στις καλλιέργειες) (5,7 x %N για το σιτάρι) Χλωροφύλλης Ενζύμων και άλλων συστατικών Απαραίτητο για αναπνοή, ανάπτυξη και αναπαραγωγή Αύξησηκαρπούκαιβιομάζαςγιαταμηψυχανθή Αύξηση ριζικού συστήματος και της αποτελεσματικότητας χρήσης νερού

3 Πρόσληψη θρεπτικών και παραγωγή βιομάζας στο καλαμπόκι Συμπτώματα τροφοπενίας Ν Χλώρωση(γενικόκιτρίνισμα) φύλλων. Ξεκινά από την κορυφή του φύλλου και επεκτείνεται στη βάση του Επιβράδυνσηανάπτυξης, καχεκτικά φυτά Τα συμπτώματα εμφανίζονται πρώτα στα παλαιά φύλλα (ευκίνητο) Μείωση αδερφώματος στα σιτηρά Μείωση περιεκτικότητας σε πρωτεΐνη

4 Συμπτώματα τροφοπενίας Ν Συμπτώματα τροφοπενίας Ν

5 Τροφοπενία Ν στα ψυχανθή; Ελεγχος ριζών για ενεργά φυμάτια

6 Κύκλος Ν Βροχόπτωση 1,5 5 kg N/acre/έτος Βραχυπρόθεσμα: ασήμαντο ποσό Μακροπρόθεσμα: Πολύ σημαντικό Το περισσότερο Ν αποτίθεται με τις καταιγίδες (κεραυνούς) Οι χιονοπτώσεις συνεισφέρουν ελάχιστα Ανοργανοποίηση Οργανική ουσία εδάφους ΠηγήγιατοπερισσότεροεδαφικόΝ 5% Ν, 1-3% αποδίδεται ετησίως 5-15 kgν/ έτοςγιακάθε1% οργανικήςουσίας Ο ρυθμός ανοργανοποίησης επηρεάζεται από: Σύστημα καλλιέργειας Θερμοκρασία Υγρασία Εισροές Ν προηγούμενων ετών

7 Διακύμανση Θερμοκρασίας εδάφους(10 cm) Ψυχανθή Συμβιωτική δέσμευση Μηδική, τριφύλλι, φασόλια κλπ. Συμβιωτική σχέση με βακτήρια του γένους Rhizobium Το φυτό παρέχει ενέργεια (υδατάνθρακες) ΤαβακτήριαδεσμεύουνΝ 2 από την ατμοσφαιρα και το μετατρέπουνσεnh 4

8 Προσθήκες Ν από διαφορετικές καλλιέργειες ψυχανθών Προσθήκες θρεπτικών με την κοπριά Ποικίληπεριεκτικότητασεθρεπτικά(προέλευση, % υγρασίας κλπ) Το έτος εφαρμογής μπορέι να προστεθεί: Ν= 25-90% Ρ= % Κ> 85% ΑεριοποίησηΝΗ 3 ανηκοπριάδενενσωματωθεί στο έδαφος

9 Διαθεσιμότητα ανόργανου Ν(%) με συστήματα διαχείρισης κόπρου Χρόνος μεταξύ εφαρμογής και ενσωμάτωσης Διαθεσιμότητα οργανικού Ν(%) μετά την εφαρμογή του

10 Υπολογισμος θρεπτικών από την προσθήκη της στερεής κοπριάς Ανοργανοποίηση/ Ακινητοποίηση Φυτικά υπολ. ψυχανθών Κοπριά Οργανική ουσία εδάφους < C/N λόγος Οργανικό Ν (µη διαθέσιµο) ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ Ε ΑΦΟΥΣ Ανόργανο Ν (διαθέσιµο) > C/N λόγος Υπολείµµατα καλαµποκιού Στελέχη σόργου Στελέχη σιτου

11 Ανοργανοποίηση και Ακινητοποίηση Ν Ανόργανο Ν C/N ~ 25/1 Ακινητοποίηση Ανοργανοποίηση C/N < ~ 25/1 Οργανικό Ν Το C/N επηρεάζει το ρυθμό της μικροβιακής δραστηριότητας Ακινητοποίηση Υπολείμματα με > C/N Άχυρο, στελέχη καλαμποκιού, υπολείμματα σόργου Δέσμευση διαθέσιμου Ν Ανοργανοποίηση Υπολείμματα με < C/N Μηδική, οργανική ουσία εδάφους, κοπριά Αποδέσμευση διαθέσιμου Ν Τυπικές τιμές C/N κοινών οργανικών υλικών

12 Αμμωνιοποίηση(ανοργανοποίηση Ν) και Νιτροποίηση Μετατροπή οργανικού Ν μέσω αμμωνιοποίησης και νιτροποίησης (μικροβιακές διεργασίες) σε διαθέσιμες για τα φυτά μορφές(ανόργανο) Επίδραση της θερμοκρασίας στο ρυθμό νιτροποίησης 25 ο C 10 ο C

13 Επίδραση χρόνου στο ρυθμό νιτροποίησης Επίδραση θερμοκρασίας εδάφους στη νιτροποίηση

14 Επίδραση Νιτροποίησης στο εδαφικό ph Κατά την μετατροπή αμμωνιακού Ν σε νιτρικό Ν (νιτροποίηση) ελευθερώνονται Η + στο εδαφικό περιβάλλον ΗτύχητουΝιτρικούΝστοέδαφος Χρησιμοποιείται από τα φυτά Διατηρείται στο έδαφος ως ανόργανο Ν Ακινητοποιείται σε οργανικό Ν(βιομάζα μικροοργανισμών) Απονιτροποίηση Έκπλυση

15 Απώλεια Ν μέσω απονιτροποίησης Προκαλείται από αναερόβιους μικροοργανισμούς ΠαίρνουνοξυγόνοαπότοΝΟ 3 - Σε θερμά, κορεσμένα εδάφη οι απώλεις καθίστανται σημαντικές Απώλεια Ν μέσω απονιτροποίησης σε πλημμυρισμένα εδάφη Το μέγεθος των απωλειών εξαρτάταιαπό: Θερμοκρασία Διάρκεια αναερόβιων συνθηκών Μπορεί να είναι πιο σημαντικές από τις απώλειες έκπλυσης σε μη αμμώδη εδάφη

16 Εκτίμηση απωλειών Ν από απονιτροποίηση Θερμοκρασία εδάφους( o C) Χρόνος κατάκλυσης(d) ΑπώλειεςΝ-ΝΟ 3 (%) kg N/ha/d χάνεταιόταντοέδαφος είναι θερμό και πλημμυρισμένο Μέτρα πρόληψης απωλειών Ν από απονιτροποίηση Βελτίωση συνθηκών στράγγισης εδάφους Καθυστέρηση εφαρμογής Ν-ούχου λίπανσης στα υγρά εδάφη Χρήση αναστολέων νιτροποίησης Αμμωνιακές πηγές Ν

17 Συνθήκες εδάφους& μικροβιακή δραστηριότητα Απώλειες Ν από έκπλυση ΚινητικότηταΝΗ 4 καινο 3 ιόντων Αμμωνιακά(ΝΗ 4+ ) Θετικό φορτίο Συγκρατούνται (έλκονται ) από αρνητικά φορτισμένα εδαφικά κολλοειδή Σχετικά δυσκίνητα Νιτρικά(ΝΟ 3- ) Αρνητικό φορτίο Απωθούνται από τα αρνητικά φορτισμένα κολλοειδή Κινούνται μέσα στο έδαφος προς όλες τις κατευθύνσεις

18 Παράγοντες που επηρεάζουν την έκπλυση Ν Αμμώδη εδάφη Κάθετες διαδρομές κίνησης εδαφικού νερού (ρωγμές, στοές γαιοσκωλήκων) ΔόσειςεφαρμογήςΝ> αναγκών καλλιέργειας Ακατάλληλος χρόνος εφαρμογής ΛίπανσημεΝΟ 3 μορφές Ν Υπερβολική άρδευση ή πολλές& συχνές βροχοπτώσεις Υπερβολική άρδευση ή βροχοπτώσεις ΗρύπανσητωνυπογείωννερώνμεΝΟ 3 αποτελεί βασικό περιβαλλοντικό πρόβλημα και επηρεάζουν σημαντικά την διαχείριση της Ν-ούχου λίπανσης των καλλιεργειών

19 ΝΟ 3 στονερό: Περιβαλλοντικές& υγειονομικές ανησυχίες Μελάνιασμα μωρών(methemoglobinemia) Όριοτα10 ppm N-NO 3 Επιδράσεις στην υδρόβια ζωή Άλγη: Αυξημένη ανάπτυξη ΈλλειψηΟ 2 Συθήκες υπόξιας(dead zone στον κόλπο του Μεξικού) ΣτιςπηγέςΝΟ 3 περιλαμβάνονταιέκπλυσηκαι απορροή Ν Απώλειες Ν από Αεριοποίηση ΑπώλειααέριαςΝΗ 3 στηνατμόσφαιραμπορείνα συμβεί: Μη ενσωμάτωση μετά από επιφανειακή προσθήκη κοπριάς ή σκευασμάτων ουρίας Εφαρμογή άνυδρης αμμωνίας(φτωχή ή πολύ επιφανειακή ενσωμάτωση Θερμά, υγρά ή συνθήκες εξάτμισης στα εδάφη Αμμώδηεδάφη& υψηλόph No-till συστήματακαλλιέργειας (υπολείμματα, θερμότερα εδάφη, ενζυμικές διεργασίες)

20 Απώλειες Ν από Αεριοποίηση ΆνυδρηΝΗ 3 βασικόσυστατικόγια:

21 Επίδραση 20-ετούς εφαρμογής διαφορετικών Ν-ούχων λιπασμάτων στο έδαφος (Κάνσας, ΗΠΑ) Κοινά Ν-ούχα λιπάσματα ΝΙΤΡΙΚΟΑΜΜΩΝΙΟ(ΝΗ 4 ΝΟ 3, ) Πλεονεκτήματα Όχι απώλειες αεριοποίησης Περιέχει άμεσα διαθέσιμο Ν-ΝΟ 3 Μειονεκτήματα Μειωμένη διαθεσιμότητα στην αγορά Τα ΝΟ 3 ιόντα του μπορεί να εκπλυθούν Υψηλό κόστος παραγωγής Διαβρωτικό για τα μέταλλα (γεωργικά εργαλεία μηχανήματα)

22 Κοινά Ν-ούχα λιπάσματα Ουρία(CO(NH 2 ) 2, Υψηλή περιεκτικότητα σε Ν Κυρίαρχο Ν-ούχο λίπασμα στην παγκόσμια αγορά Ικανοποιητικές φυσικές ιδιότητες και χαρακτηριστικά χειρισμού Σχετικά λίγα περιβαλλοντικά προβλήματα παραγωγής Μικρόκόστοςπαραγωγής/ μονάδαν Πιθανές απώλειες(αεριοποίηση) Δεν μπορεί να τοποθετηθεί κοντά στο σπόρο Παραγωγή Ουρίας

23 Αεριοποίηση Αμμωνίας Διαχείριση Ν-ούχου λίπανσης Μέθοδος εφαρμογής Χρόνος εφαρμογής Σύστημα καλλιέργειας Διαθέσιμος εξοπλισμός Εργατικά Προσωπική προτίμηση/άνεση Κόστος.

24 Επιλογές Διαχείρισης Ν-ούχου λίπανσης Καλύτερες επιλογές από αγρονομικής απόψεως Υπεδάφια εφαρμογή Κατά την καλλιεργητική περίοδο Εαρινή εφαρμογή Καλύτερες επιλογές από πρακτικής απόψεως Αποφυγή ρίσκου υψηλών απωλειών Ν Ενσωμάτωση λιπασμάτων(ιδιαίτερα ουρίας) Όχι φθινοπωρική εφαρμογή σε αμμώδη εδάφη Καθυστέρηση των φθινοπωρινών εφαρμογών ωσπου να ψυχθούν τα εδάφη Κατανόηση του κύκλου του Ν για καλύτερη διαχείριση Επίδραση ποσότητας& χρόνου εφαρμογής Ν στην απόδοση του σίτου (Κάνσας, ΗΠΑ)