12ο Κεφάλαιο: Καλλιεργητικές Τεχνικές υπό Κάλυψη, Φιλικές στο Περιβάλλον Στόχοι

Transcript

1 12ο Κεφάλαιο: Καλλιεργητικές Τεχνικές υπό Κάλυψη, Φιλικές στο Περιβάλλον Στόχοι Γνώση των σύγχρονων μεθόδων καλλιέργειας που σχετίζονται με την αειφορία στην παραγωγή. Γνώση της υφιστάμενης κατάστασης σχετικά με τα θερμοκήπια στον Ελλαδικό χώρο. Γνώση της τροποποίησης του περιβάλλοντος ενός θερμοκηπίου και για ποιο σκοπό αυτή εκτελείται. Γνώση των πρόσθετων των πλαστικών υλικών κάλυψης των θερμοκηπίων. Γνώση των βασικών παραμέτρων από τις οποίες εξαρτάται η σωστή ανάπτυξη των φυτών. 1

2 Εισαγωγή Ο τομέας της πρωτογενούς παραγωγής είναι ζωτικός παράγοντας της Εθνικής Οικονομίας και καλύπτει σε μεγάλο βαθμό τις εγχώριες επισιτιστικές ανάγκες προσφέροντας την πρώτη ύλη σε αρκετές μεταποιητικές μονάδες. Επίσης, συνεισφέρει σημαντικά στις εξαγωγές. Η ανάπτυξη του αγροτικού χώρου, όμως, πρέπει να έχει στόχο τη βελτίωση των αγροτικών υποδομών προκειμένου να επιτευχθεί η ανταγωνιστικότητα των ελληνικών προϊόντων και η οργάνωση των αγροτικών εκμεταλλεύσεων σε πλαίσιο υγιούς επιχειρηματικής δραστηριότητας. Από την άλλη, η παραγωγή αγροτικών προϊόντων σε ελεγχόμενες συνθήκες (π.χ. θερμοκήπια) αυξάνεται με πολύ γοργό ρυθμό. Το γεγονός αυτό, συνεπικουρούμενο από την ανάγκη προστασίας του περιβάλλοντος και την ανάγκη προμήθειας προϊόντων με ελάχιστη υπολειμματικότητα (σε φυτοφάρμακα), οδήγησε τους επιστήμονες στην εξεύρεση λύσεων φιλικών για την υγεία του καταναλωτή (και την προστασία του περιβάλλοντος). Οι λύσεις αυτές βασίζονται στην πολύ καλή γνώση της φυσιολογίας του φυτού και στις Αγροτικές Κατασκευές. Με την τροποποίηση του περιβάλλοντος ανάπτυξης των φυτών σε ένα θερμοκήπιο δημιουργούνται οι συνθήκες που διασφαλίζουν όλα τα ανωτέρω. Πριν, όμως, αναλυθούν οι τεχνικές λύσεις, χρειάζεται να γίνει αναδρομή στις βασικές σχέσεις των φυτών με το φως, στις βασικές αρχές σχεδίασης των θερμοκηπίων και στα είδη ηλιακής ακτινοβολίας που υπάρχουν στη γη. Στο τέλος του κεφαλαίου παρατίθεται μια μελέτη περίπτωσης που αφορά το πιο διαδεδομένο φυτό στα Ελληνικά θερμοκήπια, την τομάτα, και τη σχέση της με τις φιλικές προς το περιβάλλον καλλιεργητικές πρακτικές Φως και Φυτά Χρωστικές Τα φυτά περιέχουν τρεις κατηγορίες χρωστικών: Διάγραμμα 12.1 Κατηγορίες των χρωστικών ουσιών που υπάρχουν στα φυτά. 2

3 Η χλωροφύλλη παρουσιάζει ισχυρούς δεσμούς με τις πρωτεΐνες στους ιστούς των φυτών και για την απελευθέρωσή της χρειάζεται μεγάλη θερμοκρασία (βρασμός). Με τον τρόπο αυτόν το μαγνήσιο που περιέχει το μόριο της χλωροφύλλη αλλάζει θέση (υφίσταται δηλαδή αποδόμηση), με αποτέλεσμα το πράσινο χρώμα του φυτού να αλλάζει σε λαδοκαφέ λόγω του σχηματισμού άλλη ουσίας (φαιοφυτίνη). Στο φαινόμενο αυτό οφείλεται η αλλαγή χρώματος των πράσινων λαχανικών όταν βράζουν. Τα περισσότερα φύλλα εμφανίζουν το ζωηρό πράσινο χρώμα, γιατί έχουν υψηλά επίπεδα χλωροφύλλης. Περιέχουν, όμως και χρωστικές της επόμενης κατηγορίας, τα καροτενοειδή, τα οποία γίνονται ορατά όταν μειώνονται τα επίπεδα χλωροφύλλης. Τα καροτενοειδή είναι λιποδιαλυτές χρωστικές, ανθεκτικές στη θερμοκρασία ή στην αλλαγή του ph και ο ρόλος τους είναι διττός: από τη μία δεσμεύουν συγκεκριμένα μήκη ηλιακής ακτινοβολίας και από την άλλη προστατεύουν τους ιστούς από την υψηλή ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας. Εκεί οφείλεται η αντιοξειδωτική δράση αυτών των ουσιών. Έχουν χρώμα κίτρινο, πορτοκαλί και κόκκινο. Παραδείγματα καροτενοειδών είναι: το καροτένιο (πορτοκαλί), το λυκοπένιο (κόκκινο), η ξανθοφύλλη (κίτρινο-πορτοκαλί), η κροκετίνη (κίτρινο-πορτοκαλί). Τα φλαβονοειδή (ανθοκυανίνες, ανθοανθίνες) είναι υδατοδιαλυτές φαινολικές ενώσεις με πολλαπλή χρησιμότητα (προσέλκυση των εντόμων κ.λπ.). Εμφανίζονται σε διάφορες αποχρώσεις ανάλογα με την τιμή του ph. Έτσι, μπορεί να είναι άχρωμες (τανίνες), κίτρινες (π.χ. στις πατάτες ή σε ορισμένα κρεμμύδια) και σε μεγαλύτερες τιμές pη (δηλ. σε βασικό περιβάλλον) η απόχρωση του κίτρινου είναι βαθύτερη. Επίσης, μπορεί να είναι κόκκινες σε συνθήκες όξινου ph, ενώ σε συνθήκες βασικού ph είναι μπλε ή μωβ (ανθοκυανίνες) σε ορισμένα οπωροκηπευτικά όπως βατόμουρα, μελιτζάνες, χρωματισμένο λάχανο, σταφύλια (Μαλέτσικα, 2004). Τα φυτά εκμεταλλεύονται τη διπλή ιδιότητα του ηλιακού φωτός και το χρησιμοποιούν: ως πηγή ενέργειας για τη φωτοσύνθεση (μετριέται σε W m -2 ), ως κύμα (μετριέται σε nm) για το φωτοπεριοδισμό (εναλλαγή μέρας-νύχτας), το φωτοτροπισμό (κίνηση προς το φως) και τη φωτομορφογένεση (αφορά την αύξηση και την ανάπτυξή τους). Περίπου 85% με 90% της φωτοσυνθετικά ενεργούς ακτινοβολίας (Photosynthetically Active Radiation, PAR) απορροφάται από τα φύλλα των φυτών, των δένδρων κ.λπ. Το υπόλοιπο κομμάτι είτε ανακλάται στην επιφάνειά της γης ή διαπερνά το φύλλο και απορροφάται από αυτό. Από το τμήμα που απορροφάται, μόνο ένα πολύ μικρό κομμάτι χρησιμοποιείται για τη φωτοσύνθεση ( 3%), ενώ το υπόλοιπο μετατρέπεται σε θερμότητα και αποβάλλεται κυρίως με τη λειτουργία της διαπνοής (αποβάλλεται και με συναγωγή και με ακτινοβολία, αλλά σε μικρότερο ποσοστό). Στην επιφάνεια της Γης καταφέρνουν να φθάσουν από τον ήλιο 1.3 kw m -2 ακτινοβολίας. Από αυτήν μόνο το 5% μπορεί να αξιοποιηθεί από τα φυτά (μετατρεπόμενη σε υδατάνθρακες με τη λειτουργία της φωτοσύνθεσης). Μεγάλο μέρος από την απορροφώμενη ενέργεια χάνεται ως θερμότητα και μια μικρότερη ποσότητα χάνεται ως φθορισμός. Τα φύλλα απορροφούν ισχυρά τα φωτόνια της μπλε ( nm) και κόκκινης ακτινοβολίας ( nm). Η απορρόφηση στο πράσινο ( nm) και στο μακρινό κόκκινο (FR, nm) δεν είναι ισχυρή και αρκετά φωτόνια αυτών των μηκών κύματος ανακλώνται από τη φυλλική επιφάνεια προς το περιβάλλον ως διάχυτη ακτινοβολία (diffuse radiation). Το τελευταίο αποτελεί και την αιτία για την οποία ο ανθρώπινος οφθαλμός αναγνωρίζει στα φυτά το πράσινο χρώμα (επειδή το πράσινο μήκος κύματος το ακτινοβολούν). 3

4 Υπεριώδης Ακτινοβολία στη Γη Η ποσότητα της υπεριώδους ακτινοβολία που φθάνει στη γη επηρεάζεται από τον τύπο και το πάχος των νεφώσεων, ωστόσο από τα σύννεφα επηρεάζεται περισσότερο η ορατή (PAR nm) και η υπέρυθρη ( nm) ακτινοβολία. Η υπεριώδης ακτινοβολία χωρίζεται σε 3 τμήματα, ανάλογα με το μήκος κύματος (Σχήμα 12.1). Το πιο βλαβερό κομμάτι της είναι η ακτινοβολία UV-C. Σχήμα 12.1 Τα είδη της υπεριώδους ακτινοβολίας. Η ύπαρξη νεφώσεων μειώνει ελάχιστα (κατά 10%) τα επίπεδα της υπεριώδους Β ακτινοβολίας, η οποία φθάνει στην επιφάνεια της γης λόγω σκέδασης, εκτός αν τα νέφη είναι χαμηλά και γκρίζα, οπότε στην περίπτωση αυτή μπορεί να μειωθεί πάρα πολύ (μέχρι και 80%). Άλλος παράγοντας ο οποίος επηρεάζει τις τιμές της υπεριώδους ακτινοβολίας στην επιφάνεια της γης είναι η ύπαρξη στην ατμόσφαιρα αιωρούμενων σωματιδίων, τα οποία οφείλονται σε φυσικά φαινόμενα (ομίχλη, ηφαιστειακές εκπομπές) ή σε ανθρωπογενή δραστηριότητα (προκαλεί μείωση 5%-35%). Το προστατευτικό στρώμα του όζοντος μειώνεται σε πάχος με την πάροδο των ετών στις περιοχές με γεωγραφικό πλάτος μεγαλύτερο από το μέσο (20-60 μοίρες). Ο ρυθμός της μείωσης κυμαίνεται σε επίπεδο 4% ανά δεκαετία, ενώ το ποσοστό αυτό μειώνεται στο 2% τη θερινή περίοδο. Η τάση του ρυθμού μείωσης του στρώματος του όζοντος διακόπτεται κατά τη διάρκεια έντονης ηφαιστειακής δραστηριότητας, στην οποία ενισχύεται σημαντικά ο ρυθμός της μείωσης. Συγκεκριμένα, λίγο μετά από δύο μεγάλες ηφαιστειακές εκρήξεις η αραίωση του στρώματος του όζοντος πολλαπλασιάστηκε αρκετούς μήνες μετά την έκρηξη. Η απώλεια του όζοντος συνδέεται με σημαντική ψύξη της στρατόσφαιρας την τελευταία εικοσαετία, η οποία συνοδεύτηκε από σημαντική αύξηση της υπεριώδους ηλιακής ακτινοβολίας που φθάνει στη γη. Με βάση τις ανθρωπογενείς εκπομπές που μειώνουν το όζον και τις εκτιμήσεις για τα προσεχή χρόνια, η πλήρης ανάκαμψη του στρώματος του όζοντος που περιβάλλει τη γη δεν αναμένεται πριν το 2060 περίπου. Βέβαια τα τελευταία χρόνια βρέθηκαν και άλλοι παράγοντες που ευθύνονται για τη μείωση του στρώματος του όζοντος (βρωμιούχο μεθύλιο), οπότε η βελτίωση της κατάστασης το 2060 δεν είναι εντελώς σίγουρη. Τέλος, η υπεριώδης C ακτινοβολία συγκρατείται από το όζον ακόμη και στην περίπτωση της μείωσης του πάχους του στρώματος του όζοντος κατά 90%. 4

5 Υπεριώδης Β Ακτινοβολία και Καλλιέργεια Αν και η UV-B ( nm) ακτινοβολία αποτελεί μικρό τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, εντούτοις έχει μεγάλη φωτοβιολογική επίδραση τόσο στα φυτά, όσο και στα ζώα, λόγω της απορρόφησής της από σημαντικά βιολογικά μόρια, όπως οι πρωτεΐνες, τα νουκλεϊκά οξέα, τα αμινοξέα και οι χρωστικές. Προκαλεί βλάβες λόγω οξείδωσης των συστατικών του κυττάρου και ενεργοποιεί αντιοξειδωτικούς μηχανισμούς άμυνας. Οι χρωστικές των φυτών μπορούν να καταστραφούν από την υπεριώδη ακτινοβολία με επακόλουθο την απώλεια της φωτοσυνθετικής τους ικανότητας. Η χλωροφύλλη και τα καροτενοειδή μπορούν να επηρεαστούν δυσμενώς από σχετικά μεγάλες ποσότητες υπεριώδους Β ακτινοβολίας (τα καροτενοειδή επηρεάζονται λιγότερο από τις χλωροφύλλες). Εκτός από τις αλλαγές που προκαλεί στις φυσιολογικές και βιοχημικές διεργασίες, η υπεριώδης Β ακτινοβολία προκαλεί μεταβολές και στη μορφολογία των φυτών. Μορφολογικές μεταβολές στην ανατομία του φύλλου έχουν καταγραφεί για πλήθος φυτών. Αυτές οι μεταβολές περιλαμβάνουν αύξηση του πάχους των φύλλων, η οποία συνοδεύεται από μείωση της φυλλικής επιφάνειας και μείωση της συχνότητας ανοίγματοςκλεισίματος των στοματίων. Η αύξηση στο πάχος του φύλλου έχει μεταφραστεί ως προστατευτικός μηχανισμός ενάντια στη βλάβη που προκαλείται από την UV-B ακτινοβολία. Τα παραπάνω ισχύουν σε πολλά είδη φυτών που έχουν εξεταστεί, εκτός από το καλαμπόκι, του οποίου το πάχος μειώθηκε. Συγκεκριμένα έχει παρατηρηθεί ότι φυτά κόκκινου μαρουλιού, τα οποία μεγάλωναν απουσία υπεριώδους Β ακτινοβολίας, παρουσίασαν αυξημένο νωπό και ξηρό βάρος, σε σχέση με φυτά τα οποία μεγάλωναν σε περιβάλλον στο οποίο υπήρχε η UV-B ακτινοβολία. Το ίδιο συνέβη και σε φυτά τα οποία αναπτύσσονταν προστατευμένα από την υπεριώδη Α ακτινοβολία ( nm). Σε άλλες περιπτώσεις η μείωση της UV-B ακτινοβολίας, είχε ως αποτέλεσμα τη μείωση της απορρόφησής της από τα φλαβονοειδή και την ελάττωση της συγκεντρώσεως των ανθοκυανών στα φύλλα, γεγονός που διαπιστώθηκε από την απώλεια του ερυθρού χρώματος. Σε περισσότερα από 200 είδη φυτών που έχουν διερευνηθεί βρέθηκε ότι σχεδόν το 20% είναι ευαίσθητα στην υπεριώδη Β ακτινοβολία, το 50% είναι μετρίως ευαίσθητα ή ανεκτικά και το 30% δεν έχουν καμία ευαισθησία. Σε περιπτώσεις που η UV-B ακτινοβολία έχει δοθεί στα ευαίσθητα φυτά με τεχνητό ή φυσικό τρόπο, έχει παρατηρηθεί ότι αλλάζει τα χαρακτηριστικά της αύξησης, δηλαδή σε φυτά όπως το σιτάρι, το ρύζι, το καλαμπόκι, ο ηλίανθος και το αγγούρι παρατηρήθηκε μειωμένη φυλλική επιφάνεια και μειωμένη αύξηση του βλαστού. Διαφορές σε επίπεδο DNA ή στη δομή του φυτού είναι επίσης σημαντικές για τον καθορισμό της ευαισθησίας ενός φυτού στη UV-B ακτινοβολία. Διαφορετικά είδη φυτών και διαφορετικές ποικιλίες του ίδιου είδους παρουσιάζουν ποικιλία ως προς την αντοχή τους στην υπεριώδη Β ακτινοβολία και φαίνεται ότι αντιδρούν διαφορετικά σε αυτού του είδους την καταπόνηση Θερμοκήπια Η Κατάσταση των Θερμοκηπίων στην Ελλάδα Σήμερα Κάνοντας αναδρομή στην εξέλιξη της αγροτικής παραγωγής, διαπιστώνεται πως και στην Ελλάδα, όπως και σε πολλές άλλες χώρες, όχι βέβαια την ίδια χρονική στιγμή, παρατηρήθηκε μεταβολή της αγροτικής παραγωγής από ένα κλειστό κύκλωμα οικονομίας με αυτάρκεια σε εντατικότερη μορφή τόσο του φυτικού, όσο και του ζωικού κεφαλαίου. Σε αυτό συντέλεσε η αυξημένη ζήτηση των αγροτικών προϊόντων. Η ζήτηση αυτή μετά από τόσα χρόνια παραμένει σταθερή και παρουσιάζει μάλιστα αυξητικές τάσεις, ανεξαρτήτως τόπου και χρόνου. Στις αρνητικές συνέπειες αυτής της τάσης συγκαταλέγεται η αύξηση των εισροών ενέργειας στις γεωργικές εκμεταλλεύσεις (για την αγορά λιπασμάτων, φαρμάκων, σπόρων και άλλων γεωργικών εφοδίων και μηχανημάτων). Η εντατικοποίηση της παραγωγής τόσο στην Ελλάδα, όσο και παγκοσμίως, οδήγησε σε αύξηση των προβλημάτων των ασθενειών των καλλιεργειών, ενώ η χρήση των φυτοπροστατευτικών ουσιών για την καταπολέμηση τους οδήγησε στη ρύπανση του περιβάλλοντος. Σήμερα η ευαισθητοποίηση για την προστασία του περιβάλλοντος και η απαίτηση του αγοραστικού κοινού για ασφαλή και υγιεινά γεωργικά προϊόντα απαλλαγμένα από χημικά, έχουν αυξητική τάση και οδηγούν στην ανάγκη μείωσης της χρήσης φυτοπροστατευτικών ουσιών. 5

6 Η μείωση αυτή είναι εφικτή και στις θερμοκηπιακές καλλιέργειες. Ειδικά τα τελευταία χρόνια οι προσπάθειες για περαιτέρω βελτίωση οδήγησαν στην εισαγωγή νέων υλικών κάλυψης, νέων μεθόδων κλιματισμού, καθώς επίσης και στη χρήση των ηλεκτρονικών υπολογιστών στο χώρο των θερμοκηπίων. Διάγραμμα 12.2 Έκταση θερμοκηπιακών εκτάσεων στην Ελλάδα από το 1960 έως το 2004 (Πηγή: ΕΣΥΕ 2004). Οι καλλιέργειες υπό κάλυψη είναι αρκετά σημαντικός τομέας της ελληνικής αγροτικής παραγωγής και εμφανίζει σταθερή ανοδική τάση (Διάγραμμα 12.2). Η έκταση αυτή αντιπροσωπεύει το 1.4% της παγκόσμιας έκτασης των θερμοκηπίων. Η συνολική έκταση των ελληνικών θερμοκηπίων το 2004 ήταν στρ., ενώ σήμερα έχουν αυξηθεί πλησιάζοντας τις στρ. H αύξηση των εδαφών υπό κάλυψη στην Ελλάδα θα μπορούσε να είναι ακόμη μεγαλύτερη λόγω των ευνοϊκών κλιματικών συνθηκών, γεγονός που παρατηρείται σε χώρες με παρόμοιες κλιματολογικές συνθήκες (Ισπανία, Ιταλία) (Σχήμα 12.2). Το μεγαλύτερο τμήμα της καλυμμένης έκτασης της Ελλάδος σε θερμοκήπια συγκεντρώνει η Κρήτη, με ποσοστό περίπου 39% (Σχήμα 12.1). Σχήμα 12.2 Γεωγραφική κατανομή των θερμοκηπιακών εκτάσεων στην Ελλάδα ως ποσοστό της συνολικής έκτασης (Πηγή: Υπουργείο Γεωργίας). 6

7 Στα ελληνικά θερμοκήπια καλλιεργείται σημαντικός αριθμός λαχανικών θερμής εποχής (με εξαίρεση το μαρούλι) τους χειμερινούς μήνες (παραγωγή δηλαδή προϊόντων εκτός εποχής). Τα πλέον καλλιεργούμενα λαχανικά είναι η τομάτα και το αγγούρι, τα οποία καταλαμβάνουν το 75% της συνολικής έκτασης των θερμοκηπίων (50% τομάτα και 25% αγγούρι) Πλαστικά Καλύμματα Θερμοκηπίου Το συνηθέστερο υλικό κάλυψης των θερμοκηπίων σε Ευρώπη και Ηνωμένες Πολιτείες είναι το πολυαιθυλένιο χαμηλής πυκνότητας, γνωστό και ως LDPE (Low Density PolyEthylene). Γενικά ένα κάλυμμα θερμοκηπίου μπορεί να χαρακτηριστεί ως ιδανικό όταν έχει τις εξής ιδιότητες: Μεγάλη διάρκεια ζωής. Ικανοποιητική διαπερατότητα στη φωτοσυνθετικά ενεργή ακτινοβολία ( nm). Καλή διαπερατότητα στην κοντινή υπέρυθρη (θερμική) ακτινοβολία ( nm). Μικρή διαπερατότητα στη θερμική ακτινοβολία ( nm). Πίνακας 12.1 Μήκη κύματος (nm) των ακτινοβολιών που χρησιμοποιεί ο άνθρωπος και τα φυτά. Ένα πολύ μικρό κομμάτι ( nm) χρειάζεται στα φυτά για τη φωτοσύνθεση (PAR). Το ίδιο εύρος του φάσματος της ηλιακής ακτινοβολίας γίνεται αντιληπτό και από τον ανθρώπινο οφθαλμό. Χωρίς αυτή την ακτινοβολία (ΡΑR) δεν θα υπήρχαν φυτά στον πλανήτη. Το τελευταίο θα συνέβαινε, επίσης, αν έφθανε στη γη το «κακό» κομμάτι της υπεριώδους ακτινοβολίας ( nm), που ευτυχώς το αποτρέπει το στρώμα του όζοντος που περιβάλλει τη γη. Βαθμός επικινδυνότητας της ακτινοβολίας Μέγεθος (δηλ. πλάτος) του μήκους κύματος Μονάδα μέτρησης Τίτλος (Εφαρμογές) Μη ιονίζουσα, δηλ. δεν περιέχει υψηλό φορτίο ενέργειας οπότε και δεν μπορεί να σπάσει τους δεσμούς των χημικών ενώσεων. Ιονίζουσα, δηλ. προκαλεί καρκίνο km Μακρά κύματα (τηλεπικοινωνίες υποβρυχίων κ.λπ.) km Μακρά κύματα (δίκτυο διανομής ηλεκτρικού ρεύματος κ.λπ.) km Μακρά κύματα (τηλεπικοινωνίες ορυχείων κ.λπ.) km Υπέρηχοι 10-1 km Ραδιοκύματα [ραδιόφωνο (ΑM), κ.λπ.] m Ραδιοκύματα [ραδιόφωνο (ΑΜ), κ.λπ.] m Ραδιοκύματα [τηλεόραση, ραδιόφωνο (βραχέα), κ.λπ.] 10-1 m Ραδιοκύματα [τηλεόραση, ραδιόφωνο (FM), κ.λπ.] cm Μικροκύματα (κινητή τηλεφωνία, τηλεόραση, φούρνοι μικροκυμάτων κ.λπ.) 10-1 cm Μικροκύματα (δορυφορική τηλεόραση, ανοιγοκλείσιμο θυρών αποθήκευσης αυτ/των κ.λπ.) 10-1 mm Μικροκύματα (συστήματα ασφαλείας, οπλικά συστήματα κ.λπ.) nm Υπέρυθρη (θερμικές κάμερες κ.λπ.) nm Ορατή-Φωτοσυνθετικά Ενεργή nm Υπεριώδης Α (μαύρισμα επιδερμίδας κ.λπ.) nm Υπεριώδης Β (βλάβη οφθαλμών, καρκίνος δέρματος κ.λπ.) nm Υπεριώδης C 7

8 στους ζωντανούς οργανισμούς (αλλοίωση των μορίων DNA) pm Ακτίνες Χ pm Ακτίνες γ Υλικό Κάλυψης Θερμοκηπίων Το πολυαιθυλένιο είναι το συνηθέστερο υλικό κάλυψης των θερμοκηπίων στην Ευρώπη. Η υπεροχή του έναντι των υπολοίπων πλαστικών καλυμμάτων οφείλεται, μεταξύ άλλων και στην αυξημένη του διαπερατότητα στην ηλιακή ακτινοβολία. Το καθαρό πολυαιθυλένιο (pure PolyEthylene) δεν απορροφά την υπεριώδη ακτινοβολία. Επομένως δε θα υπήρχε κανένα πρόβλημα κατά την έκθεσή του στον ήλιο. Όμως ενώ το πολυαιθυλένιο εμφανίζει καλές οπτικές ιδιότητες (αυξημένη διαπερατότητα στο φως), οι μηχανικές ιδιότητές του δεν είναι οι επιθυμητές για την κάλυψη μιας καλλιέργειας. Για παράδειγμα έχει μειωμένη αντοχή στο σχίσιμο. Για τον λόγο αυτό εμπλουτίζεται με πρόσθετες ουσίες για να βελτιώσει τις ιδιότητές του αυτές. Οι ουσίες αυτές είναι ίχνη μετάλλων, μεταλλικά οξείδια κ.λπ. τα οποία ενσωματώνονται στη ζεστή μάζα του λιωμένου πολυαιθυλενίου κατά τη διάρκεια της παραγωγής του. Αποτέλεσμα αυτού είναι το γεγονός ότι το πλαστικό κάλυμμα των καλλιεργειών αποδομείται λόγω της έκθεσής του στον ήλιο και έχει περιορισμένη διάρκεια ζωής (3, το πολύ 4 χρόνια) Πρόσθετα του Καλύμματος Ορισμένα από τα βασικά υλικά (Παπαϊωάννου, 2007) που προστίθενται στη μάζα του πολυαιθυλενίου κατά τη διαδικασία της διαμόρφωσής του σε φύλλο κάλυψης θερμοκηπίου (για τη βελτίωση των ιδιοτήτων του), είναι τα εξής: Σταθεροποιητές της υπεριώδους ακτινοβολίας. Η εξελικτική πορεία αυτών των υλικών ξεκινά το 1950, οπότε και πρωτοεμφανίστηκαν. Ήταν σταθεροποιητές νικελίου με το γνωστό πράσινο χρώμα, οι οποίοι εκτός των περιβαλλοντικών προβλημάτων, εμφάνιζαν και προβλήματα μειωμένης αντοχής, με αποτέλεσμα την επόμενη δεκαετία (1960) να αντικατασταθούν από τις βενζοφαινόνες και τις βενζοτριαζόλες (UV-absorbers). Οι σταθεροποιητές αυτού του τύπου μετέτρεπαν την υπεριώδη ακτινοβολία σε θερμότητα, όμως και αυτοί οι σταθεροποιητές ξεπεράστηκαν, με αποτέλεσμα το 1975 να επικρατήσουν οι σταθεροποιητές τύπου HALS (Hindered Αmine Light Stabilizers). Αυτοί οι σταθεροποιητές προσέδιδαν στο κάλυμμα υψηλή αντοχή σε θερμική και φωτο-οξειδωτική αποικοδόμηση εγκλωβίζοντας τις ελεύθερες ρίζες που εμφανίζονταν στη μάζα του πλαστικού φύλλου κατά τη διαδικασία της γήρανσης (με αποτέλεσμα να καθυστερούσαν την εμφάνισή της). Η παρουσία, όμως, θείου και αλογόνων στο περιβάλλον του θερμοκηπίου (λόγω των ψεκασμών) οδήγησε το 1995 στη βελτίωση των ανωτέρω σταθεροποιητών και την εμφάνιση νέων (Enhanced Hals). Τέλος, το 2000 αναπτύχθηκε η νέα γενιά σταθεροποιητών, οι σταθεροποιητές τύπου NOR (Non-InteRacting hals). Σταθεροποιητές που προκαλούν διάχυση της ηλιακής ακτινοβολίας στο εσωτερικό του θερμοκηπίου (DIF), δηλαδή δημιουργούν ομοιόμορφη κατανομή της ηλιακής ακτινοβολίας στο εσωτερικό του και προσδίδουν περισσότερο φως στο κάτω μέρος της κόμης των φυτών, που συνήθως σκιάζεται. Με τον τρόπο αυτό μειώνονται τα εγκαύματα που προκαλούνται λόγω αυξημένης έντασης της ηλιακής ακτινοβολίας κατά τη θερινή περίοδο, καθώς η διάχυτη ακτινοβολία διεισδύει βαθύτερα στην καλλιέργεια. Η χρήση των πρόσθετων αυτών μειώνει ελάχιστα τη διαπερατότητά του καλύμματος στη φωτοσυνθετικά ενεργή (PAR) ακτινοβολία. Σταθεροποιητές με αντισταγονικές (AD anti-drip) και αντιομιχλώδεις ιδιότητες (AF antifog). Οι σταθεροποιητές αυτοί επιλύουν το πρόβλημα που παρουσιάζεται λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας και της σχετικής υγρασίας του αέρα στις δύο παρειές του υλικού κάλυψης, οπότε και δημιουργούνται στην επιφάνειά του συμπυκνώσεις. Όταν πρόκειται για υδρόφοβο υλικό, όπως είναι το φύλλο πολυαιθυλενίου, δημιουργούνται σταγόνες νερού διαμέτρου cm ή μικρότερες. Οι σταγόνες αυτές σε κάθε περίπτωση είναι ανεπιθύμητες, διότι μειώνουν όχι μόνο τη διαπερατότητα του υλικού στο φως, αλλά πέφτουν και στην κόμη των φυτών, τα τραυματίζουν και ευνοούν την ανάπτυξη και μετάδοση ασθενειών. Τα πρόσθετα 8

9 αυτά οδηγούν στο σχηματισμό σταγόνων μικρότερης διαμέτρου, που εγκαταλείπουν αρκετά γρήγορα το κάλυμμα. Οι δύο ιδιότητες των πλαστικών καλυμμάτων AD και AF έχουν αναφερθεί και ως ιδιότητες κλειδιά, λόγω της μεγάλης σημασίας τους. Η συμπύκνωση στην επιφάνεια των καλυμμάτων που δεν έχουν τα πρόσθετα αυτά, μπορεί να μειώσει τη διαπερατότητα του καλύμματος μέχρι και 15%. Άλλα πρόσθετα (IR) συγκρατούν την υπέρυθρη ακτινοβολία που εκπέμπεται από το έδαφος στο εσωτερικό του θερμοκηπίου (κατά τη διάρκεια της νύχτας) με αποτέλεσμα την αποφυγή ακραίων θερμοκρασιών. Συγκεκριμένα, την ημέρα παρατηρούνται ελαφρά μικρότερες θερμοκρασίες στο εσωτερικό του θερμοκηπίου λόγω της παρεμπόδισης της εισόδου της ακτινοβολίας με μήκος nm (NIR). Αντίθετα τη νύχτα παρατηρούνται μεγαλύτερες θερμοκρασίες που παρεμποδίζουν την έξοδο της ακτινοβολίας με μήκος κύματος nm (FIR). Συνεπώς τα υλικά αυτά συμβάλλουν στη μείωση των δαπανών που απαιτούνται για τη θέρμανση του θερμοκηπίου. Όσον αφορά την επίδραση του υλικού κάλυψης που αντανακλά την υπέρυθρη ακτινοβολία στα ποιοτικά χαρακτηριστικά των καρπών της τομάτας έχει αναφερθεί ότι η ποιότητα των καρπών αυτών είναι ανώτερη. Άλλο πρόσθετο που σχετίζεται με τις ενεργειακές απώλειες του θερμοκηπίου είναι το πρόσθετο EVA (Ethyl Vinyl Acetate), η προσθήκη του οποίου σε ποσοστό 1-5% βελτιώνει σημαντικά τις φυσικές ιδιότητες του πολυαιθυλενίου. Το ποσοστό αυτό δεν μπορεί να αυξηθεί σημαντικά, γιατί, ενώ η αύξησή του λειτουργεί θετικά για κάποιες ιδιότητές του (διαπερατότητα, αντοχή σε εφελκυσμό), εντούτοις λειτουργεί αρνητικά για κάποιες άλλες (σκληρότητα), πράγμα ανεπιθύμητο σε υλικά κάλυψης θερμοκηπίων. Μπορεί ωστόσο να αυξηθεί μέχρι και 18% σε κάποιες άλλες καλυμμένες καλλιέργειες (μικρά tunnel). Γενικά, η χρήση του πρόσθετου EVA στην κάλυψη των θερμοκηπίων αυξάνει τη διάρκεια ζωής μέχρι και τέσσερα έτη, προσφέρει βελτίωση στην αντίσταση στο σχίσιμο, βελτίωση των οπτικών ιδιοτήτων του, αυξάνοντας τη διαπερατότητα στην ηλιακή ακτινοβολία. Τέλος, βελτιώνει τη μόνωση του θερμοκηπίου Οπτικές Ιδιότητες του Καλύμματος Μία από τις κυριότερες προκλήσεις στην κατασκευή των θερμοκηπίων είναι η βελτιστοποίηση των συνθηκών ανάπτυξης των φυτών για την παραγωγή προϊόντων καθ όλη τη διάρκεια του έτους. Η παραγωγή εξαρτάται από το κλίμα στο εσωτερικό του θερμοκηπίου, το οποίο ρυθμίζουν παράγοντες όπως: η ακτινοβολία, η θερμοκρασία, η σχετική υγρασία και η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα. Η διαπερατότητα του καλύμματος στην ηλιακή ακτινοβολία (δηλαδή πόση ακτινοβολία επιτρέπει το υλικό κάλυψης να περάσει από τη μάζα του και να εισέλθει στο εσωτερικό του θερμοκηπίου) παίζει σημαντικό ρόλο τόσο για την εισροή της ενέργειας στο θερμοκήπιο όσο και για τη συμπεριφορά της καλλιέργειας. Βέβαια τα μήκη κύματος διαφέρουν σε κάθε περίπτωση δηλαδή για την ενέργεια παίζει ρόλο το φάσμα από nm ενώ στη συμπεριφορά των φυτών παίζει ρόλο το φάσμα του οποίου το μήκος κύματος εκτείνεται από 300 έως nm. H ποσότητα της ηλιακής ακτινοβολίας που εισέρχεται σε ένα θερμοκήπιο εξαρτάται από το συντελεστή διαπερατότητας του καλύμματος και το σκελετό του θερμοκηπίου και σχετίζεται με βασικές λειτουργίες των φυτών όπως: η διαπνοή και η φωτοσύνθεση, 9

10 ενώ η ποιότητα της ηλιακής ακτινοβολίας, καθώς μεταβάλλεται από τις οπτικές ιδιότητες του καλύμματος, προκαλεί μορφογενετικές αλλαγές στα φυτά, τροποποιώντας σε ορισμένες περιπτώσεις την αρχιτεκτονική και το μέγεθός τους με αρνητικές επιπτώσεις στην εμπορική αξία της καλλιέργειας (π.χ. για τα ανθοκομικά είδη). Σε απλά τοξωτά θερμοκήπια η ακτινοβολία στο εσωτερικό του θερμοκηπίου μπορεί να αυξηθεί με την τοποθέτηση μιας επιφάνειας ανάκλασης στο βόρειο τοίχο (όταν πρόκειται για περιοχές που βρίσκονται στο βόρειο ημισφαίριο). Αυτό μπορεί να αυξήσει τις μέσες τιμές της ακτινοβολίας στο έδαφος του θερμοκηπίου μέχρι και 12% κατά τη διάρκεια του χειμώνα με καθαρό ουρανό (αν και μειώνει τη διάχυτη ακτινοβολία που προσπίπτει στο θερμοκήπιο). Μέσα στο θερμοκήπιο ο εξοπλισμός ελέγχου του κλίματος (σωλήνες θέρμανσης, δίχτυα, τεχνητός φωτισμός) συμβάλλει σε απώλειες λόγω ανάκλασης και απορρόφησης. Η μείωση αυτή μπορεί να φτάσει το 15% ή και περισσότερο. Συγκεκριμένα σε θερμοκήπιο έντονα εξοπλισμένο, βρέθηκε ότι το καλοκαίρι η διαπερατότητα του μειώνεται στο 75% και τον χειμώνα στο 40%. Επίσης, η επίδραση του εξοπλισμού στη μείωση της περατότητας σε απλό τοξωτό θερμοκήπιο είναι εντονότερη το χειμώνα όταν το θερμοκήπιο έχει προσανατολισμό Β-Ν. Το σχήμα και ο προσανατολισμός ενός πλαστικού θερμοκηπίου έχουν μεγαλύτερη επίδραση στα επίπεδα της ηλιακής ακτινοβολίας στο εσωτερικό του θερμοκηπίου, απ ό,τι σ ένα γυάλινο θερμοκήπιο. Η τιμή της διαπερατότητας του καλύμματος εξαρτάται από μεγάλο αριθμό φυσικών παραμέτρων χρονικά εξαρτώμενων, όπως: η ημέρα του έτους και η ώρα της ημέρας, το γεωγραφικό πλάτος, οι τοπικές ατμοσφαιρικές συνθήκες, η σχέση άμεσης προς διάχυτη ακτινοβολία, το φάσμα της ακτινοβολίας, οι ιδιότητες του καλύμματος (κατά την εγκατάσταση και μετά την τροποποίησή τους από την παλαίωση, τη ρύπανση, τη συμπύκνωση των υδρατμών και την επικάθιση σκόνης και βρωμιάς). Επίσης, το είδος της κατασκευής του θερμοκηπίου επηρεάζει τη διαπερατότητα διότι αυτό σχετίζονται με τις εξής παραμέτρους: τη γωνία και το είδος της οροφής, το πλάτος του θερμοκηπίου, τα ύψη των πλαϊνών πλευρών του, την αναλογία μήκους-πλάτους και τον προσανατολισμό του θερμοκηπίου Χρήση Φυτοπροστατευτικών Ουσιών Τα θερμοκήπια ευνοούν την παραγωγή προϊόντων εκτός εποχής, αλλά ταυτόχρονα ευνοούν και την εξάπλωση των ζωικών εχθρών των καλλιεργειών, καθώς το κλειστό περιβάλλον του θερμοκηπίου αποτελεί συνήθως καταφύγιο τόσο των επιζήμιων, όσο και των ωφελίμων εντόμων. Στον πεπερασμένο χώρο του θερμοκηπίου εγκλωβίζονται οι πληθυσμοί των εντόμων και γίνεται επιλογή των ανθεκτικών φυλών πολύ γρηγορότερα απ ό,τι στον ανοιχτό χώρο, λόγω της εφαρμογής συχνών ψεκασμών εντομοκτόνων σκευασμάτων. Σήμερα, περισσότερα από 60 χρόνια μετά την εμφάνιση των χημικών εντομοκτόνων και τον ενθουσιασμό που παρατηρήθηκε αρχικά από τη θεαματική τους δράση στην αντιμετώπιση των εχθρών των καλλιεργειών, έχει διαμορφωθεί αντίθετη τάση (κυρίως μετά τη δεκαετία του 1970) γιατί η χρήση των εντομοκτόνων είχε δυσμενή αποτελέσματα στον άνθρωπο και το περιβάλλον. Οι εναλλακτικές λύσεις στην αντιμετώπιση των εντόμων, οι οποίες αποτελούσαν καθεστώς πριν το Β Παγκόσμιο πόλεμο, εγκαταλείφθηκαν ύστερα από τα αποτελέσματα των χημικών στην ανθρώπινη υγεία. Πολλά εντομοκτόνα που παλαιότερα χρησιμοποιούνταν κατά κόρον, σήμερα έχουν εγκαταλειφθεί και η τάση αυτή συνεχίζεται. Οι εταιρείες προσάρμοσαν την παραγωγή χημικών εντομοκτόνων στις σημερινές απαιτήσεις, με αποτέλεσμα τα σύγχρονα εντομοκτόνα να είναι ασύγκριτα πιο ασφαλή. Βέβαια αυτό είχε σαν 10

11 αποτέλεσμα την αύξηση της τιμής τους. Η συνετή χρήση των φυτοπροστατευτικών ουσιών, ο χρόνος επέμβασης πριν τη συγκομιδή, οι δυσμενείς επιδράσεις στην πανίδα είναι γνώσεις που γίνονται όλο και περισσότερο γνωστές στους αγρότες. Αποτελούν κριτήριο στις αποφάσεις για επέμβαση με χημικά φυτοπροστατευτικά, γιατί η αγορά είναι περισσότερο απαιτητική όσον αφορά τα υπολείμματα των φυτοπροστατευτικών σκευασμάτων. Οι τοξικές επιπτώσεις στον άνθρωπο, ιδιαίτερα από τη χρησιμοποίηση των γεωργικών φαρμάκων και από την κατανάλωση τροφίμων που περιέχουν υπολείμματά τους, μπορεί να είναι πολύ σοβαρές. Εκτός από τις δηλητηριάσεις οξείας μορφής λόγω πρόσληψης μεγάλων δόσεων γεωργικών φαρμάκων που είναι μερικές φορές θανατηφόρες, έχουν αναφερθεί επίσης πολλές τοξικές επιδράσεις από την επανειλημμένη ή συνεχή έκθεση σε μικρές μη θανατηφόρες ποσότητες (με την κατανάλωση μικρών ποσοτήτων μέσω των τροφίμων). Οι ερευνητές επισημαίνουν ότι ορισμένα οργανοφωσφορικά εντομοκτόνα και άλλες κατηγορίες φυτοφαρμάκων μπορούν να προκαλέσουν νευροπάθειες, ελάττωση τενοντίων αντανακλαστικών και εγκεφαλοπάθειες. Εκτός αυτών των επιδράσεων όμως, έχουν αναφερθεί και ειδικές τοξικές επιδράσεις, όπως ίνωση των πνευμόνων ή διανοητικές διαταραχές οι οποίες προκαλούνται από το ζιζανιοκτόνο Paraquat, το οποίο, αν και έχει απαγορευθεί ως άκρως επικίνδυνο στην Αμερική, στην Ελλάδα χρησιμοποιούνταν μέχρι πριν λίγα χρόνια νομίμως και ευρέως Φιλικά στο Περιβάλλον Θερμοκήπια Σύγχρονες Απαιτήσεις των Καταναλωτών Προϊόντων Θερμοκηπίου Πολλές φορές οι πολίτες των προηγμένων χωρών (συνήθως υψηλού μορφωτικού επιπέδου) έχουν τη δυνατότητα ευρύτερης πληροφόρησης σε θέματα σχετικά με τη διασφάλιση της ανθρώπινης υγείας και μπορούν να αντιληφθούν ευκολότερα τη σημαντική διάσταση της προστασίας του περιβάλλοντος στον τομέα της γεωργικής παραγωγής. Αντιλαμβάνονται παράλληλα ότι η καταναλωτική τους συμπεριφορά μπορεί να επηρεάσει διαδικασίες παραγωγής, δεδομένου ότι τα περισσότερα γεωργικά προϊόντα έχουν ως τελικούς αποδέκτες τους ίδιους. Επομένως η απαίτηση για υγιεινά γεωργικά προϊόντα (και τρόφιμα που προέρχονται από αυτά), απαλλαγμένα από τοξικές ουσίες, είναι ισχυρότατη στις κοινωνίες των προηγμένων χωρών και τίθεται σε όλα τα επίπεδα η αναγκαιότητα μίας νέας, πιο οικολογικής θεώρησης της γεωργικής δραστηριότητας. Η αυξημένη ευαισθησία των πολιτών των προηγμένων χωρών σε θέματα προστασίας του περιβάλλοντος πολλές φορές έχει εξαναγκάσει τις κυβερνήσεις να λάβουν σημαντικά νομοθετικά και άλλου είδους μέτρα προς την κατεύθυνση αυτή. Βαθμιαία η Ευρωπαϊκή Ένωση, κάτω από την πίεση πολιτών με αυξημένη οικολογική συνείδηση, υιοθετεί ένα υψηλής στάθμης πλαίσιο περιβαλλοντικής πολιτικής το οποίο σε μεγάλο βαθμό αφορά το γεωργικό τομέα. Το πλαίσιο αυτό αποτυπώνεται στις κοινοτικές οδηγίες, στους κανονισμούς ελέγχου, πιστοποίησης και διακίνησης, στους αυστηρούς περιορισμούς στην εφαρμογή τοξικών φαρμάκων κ.λπ.. Παράλληλα και οι ίδιοι οι πολίτες ως καταναλωτές επιβάλλουν βαθμιαία, μέσω των μηχανισμών της αγοράς, την παραγωγή γεωργικών προϊόντων με χρήση μεθόδων φιλικών προς το περιβάλλον. Επομένως σήμερα η ανταγωνιστικότητα των γεωργικών προϊόντων μίας χώρας στις διεθνείς αγορές και συνεπώς και της οικονομίας του γεωργικού τομέα της συνολικά, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το πόσο φιλικές προς το περιβάλλον είναι οι τεχνικές παραγωγής που ακολουθούνται Ολοκληρωμένη Διαχείριση των Ασθενειών και Εντόμων ή των Παρασίτων των Φυτών H Ελληνική Εντομολογική Εταιρία ορίζει την ολοκληρωμένη διαχείριση των εντομολογικών εχθρών (Integrated Pest Management, ή I.P.M.) ως διαχείριση με τη χρήση πολλαπλών μεθόδων (βιολογικών, βιοτεχνολογικών, καλλιεργητικών, χημικών κ.λπ.), συμβατών αλλήλων, για τη διατήρηση των πληθυσμών των εχθρών σε επίπεδα μικρότερα αυτών που μπορεί να προκαλέσουν οικονομική ζημιά στην παραγωγή, εξασφαλίζοντας έτσι την προστασία του ανθρώπου, των οικιακών ζώων, των φυτών και του περιβάλλοντος. Μερικές από τις φυσικές μεθόδους που εφαρμόζονται στην ολοκληρωμένη διαχείριση των εντόμων και οι οποίες παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον κυρίως σε θερμοκηπιακές καλλιέργειες είναι: 11

12 η χρησιμοποίηση έγχρωμων υλικών κάλυψης του εδάφους με σκοπό την προσέλκυση των εντόμων και την απομάκρυνσή τους από τα φυτά, η χρησιμοποίηση έγχρωμων επιφανειών εδαφοκάλυψης που αντανακλούν την ηλιακή ακτινοβολία σε δυο περιοχές του φάσματος [την μπλε ( nm) και την κοντινή υπεριώδη (395 nm)] και αποτελούν τεχνική απώθησης των εντόμων, η χρήση πλαστικών κάλυψης θερμοκηπίων, τα οποία απορροφούν όλη ή μέρος της υπεριώδους ηλιακής ακτινοβολίας, με αποτέλεσμα να αποπροσανατολίζουν κάποια είδη εντόμων κατά τη διάρκεια της πτήσης, αλλά και κατά τη διάρκεια της αναγνώρισης των φυτών-ξενιστών. Η τοποθέτηση διχτυών εντομοστεγανότητας στα ανοίγματα φυσικού αερισμού του θερμοκηπίου με σκοπό την παρεμπόδιση της εισόδου εντόμων και έμμεσα την αποφυγή των εντομομεταδιδόμενων ιώσεων. Η χρήση διχτυών εντομοστεγανότητας στα ανοίγματα αερισμού των θερμοκηπίων έχει εξαπλωθεί σημαντικά τα τελευταία 5 χρόνια στα θερμοκήπια των Μεσογειακών κυρίως χωρών, όπου τα εντομολογικά προβλήματα είναι πιο έντονα. Έρευνες έδειξαν ότι ο πληθυσμός του θρίπα μπορεί να μειωθεί σημαντικά με την τοποθέτηση διχτυών με μικρό μέγεθος οπών (0.18 mm*0.18 mm) καθώς και το ότι η χρήση διχτυών είναι πιθανώς το πιο αποτελεσματικό μέσο για την παρεμπόδιση της εισόδου του αλευρώδη στα θερμοκήπια. Η επίλυση ενός εντομολογικού προβλήματος μπορεί να βασίζεται στον συνδυασμό των παραπάνω μεθόδων οι οποίες εφαρμόζονται σταδιακά και προγραμματισμένα. Οι μέθοδοι αυτές μπορεί να περιλαμβάνουν και τη λελογισμένη χρήση εντομοκτόνων, ενώ o στόχος είναι η ελαχιστοποίηση της χρήσης αυτών. Επομένως, επιτυγχάνεται η ολοκληρωμένη διαχείριση των επιβλαβών εντόμων, η οποία βασίζεται σε αποφάσεις που παίρνονται με βάση κριτήρια όπως το επίπεδο του πληθυσμού, το οποίο είναι ικανό να επιφέρει ζημιά, η παρακολούθηση της εξέλιξης του πληθυσμού κ.λπ.. Γενικά, το σύστημα της ολοκληρωμένης διαχείρισης των εντομολογικών εχθρών είναι πιο πολύπλοκο από τη χημική καταπολέμηση και απαιτεί παιδεία και εμπειρία από τον παραγωγό, καθώς και την παροχή προς αυτόν υπηρεσιών από ειδικό τεχνικό σύμβουλο Καλύμματα Απορροφητικά της Υπεριώδους Ακτινοβολίας (UV-Blocking) Στο πλαίσιο της φιλικότερης προς το περιβάλλον Γεωργίας έχουν αναπτυχθεί διάφορες τεχνικές. Μία από αυτές είναι η χρήση πλαστικών καλυμμάτων θερμοκηπίων απορροφητικών της υπεριώδους (ηλιακής) ακτινοβολίας. Έχει διαπιστωθεί ότι η χρήση αυτών των υλικών μειώνει τους πληθυσμούς των βλαβερών εντόμων και των ιογενώς μεταδιδόμενων ασθενειών των καλλιεργειών και οδηγεί στη μείωση της χρήσης των φυτοφαρμάκων και συνεπώς των υπολειμμάτων τους στα παραγόμενα προϊόντα καθώς και στην προστασία του περιβάλλοντος. Η κατασκευή υλικών κάλυψης θερμοκηπίου που περιείχαν πρόσθετα σταθεροποίησης για αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία δεν άργησε να συνδεθεί με το μαύρισμα των πετάλων που παρατηρήθηκε σε θερμοκηπιακή καλλιέργεια τριαντάφυλλου, σε συνδυασμό με τις χαμηλές θερμοκρασίες στο περιβάλλον του θερμοκηπίου και έτσι νέα τάση στην κατασκευή των καλυμμάτων πολυαιθυλενίου αποτέλεσε η κατασκευή καλυμμάτων απορροφητικών της υπεριώδους ακτινοβολίας. Στη συνέχεια βρέθηκε ότι τα υλικά αυτά περιόρισαν την ανάπτυξη των πληθυσμών των εντόμων, καθώς καθυστερούσαν τις επιβλαβείς επιδράσεις των εντομομεταδιδόμενων ιών λόγω της τροποποίησης του φάσματος της ηλιακής ακτινοβολίας από τις οπτικές ιδιότητες του υλικού κάλυψης. Επίσης, αυτές οι ποιοτικές αλλαγές στη μεταδιδόμενη ακτινοβολία στο εσωτερικό του θερμοκηπίου συνδυάστηκαν με επιμέρους μορφογενετικές επιδράσεις στα φυτά και θεωρήθηκαν υπεύθυνες για τροποποιήσεις στην αρχιτεκτονική και στο σχήμα των φυτών με συγκεκριμένες επιπτώσεις στην αξία της καλλιέργειας (ειδικότερα στα καλλωπιστικά φυτά). Τα περισσότερα πλαστικά φύλλα πολυαιθυλενίου που χρησιμοποιούνται για την κάλυψη των θερμοκηπίων περιέχουν ήδη συστατικά που δεσμεύουν την UV ακτινοβολία ώστε να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής τους, χωρίς ταυτόχρονα να δημιουργούν προβλήματα στη διέλευση της φωτοσυνθετικά ενεργής ακτινοβολίας (PAR). Τα πιο αποτελεσματικά από αυτά δεσμεύουν την υπεριώδη ακτινοβολία που 12

13 εκπέμπεται στα 360 nm (ή και σε μικρότερο μήκος κύματος), επιτρέποντας τη διέλευση μόνο ενός μικρού ποσοστού της UV ακτινοβολίας (5 ως 15% ανάλογα με τον κατασκευαστή του πλαστικού). Ωστόσο τελευταία υπάρχουν στο εμπόριο αρκετά πλαστικά φύλλα πολυαιθυλενίου που παρεμποδίζουν τη διέλευση της UV ακτινοβολίας που εκπέμπεται στα 380 nm, ή και σε μικρότερο μήκος κύματος, αποτρέποντας έτσι την είσοδο σχεδόν όλης της υπεριώδους Α ακτινοβολίας στο εσωτερικό του θερμοκηπίου, ενώ ταυτόχρονα διατηρούν αρκετά ικανοποιητικά τη διαπερατότητα στο επίπεδο της PAR ακτινοβολίας. Άλλη εφαρμογή αυτών των υλικών κάλυψης είναι η χρησιμοποίησή τους ως εναλλακτική μέθοδος στην αντιμετώπιση εντόμων, παθογόνων και ιών. Σχήμα 12.3 Διαπερατότητα κανονικού πλαστικού καλύμματος καθώς και καλύμματος απορροφητικού της υπεριώδους ακτινοβολίας σε διάφορα μήκη κύματος (Πλαστικά Κρήτης Α.Ε.). Σε πειράματα που πραγματοποιήθηκαν σε θερμοκήπια τύπου tunnel η χρήση υλικών κάλυψης απορροφητικών της υπεριώδους ακτινοβολίας μείωσε τις προσβολές από έντομα (B. tabaci, F. occidentalis, L. Trifolli) και τις απαιτούμενες εφαρμογές εντομοκτόνων σε ποσοστό 50-80%. Πειράματα που πραγματοποιήθηκαν σε θερμοκήπια με υλικά κάλυψης απορροφητικά της υπεριώδους ακτινοβολίας στην Ισπανία, όπου ένα από τα σοβαρότερα προβλήματα της καλλιέργειας τομάτας είναι ο ιός TYLCV που μεταδίδεται με τον αλευρώδη (Bemisia tabaci), παρατηρήθηκε μείωση των προσβολών τόσο του θρίπα, όσο και του προαναφερθέντα ιού. Αυτό οδήγησε επίσης σε σημαντική αύξηση της παραγωγής. Από άλλη έρευνα προέκυψε ότι η χρήση υλικών κάλυψης απορροφητικών της υπεριώδους ακτινοβολίας σε καλλιέργεια τομάτας οδήγησε στη μείωση των επιζήμιων εντόμων και σε υψηλότερη παραγωγή (14-19%). Μία άλλη ιδιότητα των απορροφητικών της υπεριώδους ακτινοβολίας υλικών κάλυψης είναι η παρεμπόδιση της σποριοποίησης του μύκητα Botrytis cinerea. Η σποριοποίηση του συγκεκριμένου μύκητα επηρεάζεται από το φως. Το κοντινό υπεριώδες ( nm) και το μακρινό κόκκινο (>720 nm) προωθεί την παραγωγή των κονιδίων, ενώ το μπλε ( nm) την παρεμποδίζει. Σε πείραμα που πραγματοποιήθηκε με φυτά μελιτζάνας (Solanum melongena L.) που καλλιεργήθηκαν σε πλαστικά πλαίσια καλυμμένα με πολυβινυλοχλωρίδιο, μισά από τα οποία ήταν διαπερατά στην UV ακτινοβολία (μήκους κύματος μεγαλύτερου των 290 nm), ενώ τα άλλα μισά όχι, αποδείχθηκε ότι η υπεριώδης ακτινοβολία που φτάνει στην επιφάνεια της γης μπορεί να παίξει σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη των φυτών. Συγκεκριμένα, η επιμήκυνση των βλαστών των φυτών που βρίσκονταν κάτω από τα διαπερατά 13

14 στην UV ακτινοβολία πλαίσια παρεμποδίστηκε στα αρχικά στάδια ανάπτυξης (περίπου ένα μήνα μετά τη σπορά), ενώ προωθήθηκε στα επόμενα στάδια (τρεις μήνες μετά τη σπορά). Η γήρανση των φύλλων σ αυτά τα φυτά καθυστέρησε συγκριτικά με αυτά που βρίσκονταν κάτω από τα αδιαπέρατα από την UV ακτινοβολία πλαίσια. Επιπλέον, σ αυτά τα φυτά παρεμποδίστηκε ο χρωματισμός των καρπών, δηλαδή εμποδίστηκε η σύνθεση ανθοκυάνων, ενώ ο μεταβολισμός του άνθρακα σε λειτουργίες όπως η φωτοσύνθεση και η αναπνοή, ο μεταβολισμός του αζώτου και τα επίπεδα πρωτεΐνης αυξήθηκαν με την παρουσία της UV ακτινοβολίας. Επίσης, μελετήθηκε η επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας στην ανάπτυξη φυτών τομάτας και ρεπανιού με τη χρήση υλικών κάλυψης από πολυβινυλοχλωρίδιο με διαφορετικές τιμές περατότητας στην UV ακτινοβολία και βρέθηκε ότι η ανάπτυξη φυτών τομάτας (νωπό και ξηρό βάρος) εκτεθειμένων σε περιβάλλοντα με UV-Α ακτινοβολία ( nm) ήταν μεγαλύτερη. Η προώθηση της ανάπτυξης των φυτών τομάτας και ρεπανιού από την έκθεσή τους στην UV-A ακτινοβολία συνδέθηκε στην περίπτωση αυτή με την αύξηση της περιεκτικότητας των φύλλων σε χλωροφύλλη και την αύξηση της φωτοσύνθεσης. Η αναπνοή των φυτών τομάτας και ρεπανιού κατά τη διάρκεια της νύχτας προωθήθηκε από την UV-A ακτινοβολία, ενώ η γήρανση των φύλλων της τομάτας επιβραδύνθηκε Τομάτα σε Καλλιέργεια Φιλική στο Περιβάλλον Καλλιέργεια Τομάτας - Καρπός Η τομάτα είναι ετήσιο λαχανικό. Σε διεθνή κλίμακα καταλαμβάνει την 3η θέση στην κατανάλωση μετά την πατάτα και τη γλυκοπατάτα, ενώ στην Ελλάδα καταλαμβάνει τη 2η θέση μετά την πατάτα. Αποτελεί συνηθισμένο «αντικείμενο» (ή καλύτερα υποκείμενο) έρευνας, γιατί δεν έχει ιδιαίτερες απαιτήσεις σε καλλιεργητικές φροντίδες, κατά συνέπεια η «διαχείρισή» της είναι εύκολη. Όσον αφορά στις απαιτήσεις της καλλιέργειας τομάτας σε ηλιακή ακτινοβολία, η εκβλάστηση του σπόρου είναι ουδέτερη στην παρουσία αυτής, ενώ το φάσμα που απαιτείται για την ανάπτυξή της εκτείνεται κάτω από τα 350 nm και μέχρι τα 760 nm. Τα πραγματικά φύλλα της τομάτας είναι σύνθετα (Εικόνα 12.1). Κάθε φύλλο αποτελείται από ζεύγη φυλλαρίων και παράφυλλων με ένα μόνο φυλλάριο στην κορυφή. Ο αριθμός των ζευγών των φυλλαρίων σε κάθε φύλλο διαφέρει ανάλογα με την ποικιλία και τη θέση του φύλλου στο βλαστό. Τα άνθη της τομάτας είναι κατά κανόνα ερμαφρόδιτα, αυτογονιμοποιούμενα, και είναι τοποθετημένα σε ταξιανθία με 4-12 άνθη, από την οποία συνήθως προκύπτουν 2-8 καρποί. Η πρώτη ταξιανθία σχηματίζεται μετά τον 3ο ως τον 5ο κόμβο και οι επόμενες ακολουθούν κάθε 2-3 κόμβους. Οι ταξιανθίες εκφύονται στο χώρο των μεσογονατίων διαστημάτων. 14

15 Εικόνα 12.1 Υδροπονική τομάτα στην οποία μπορεί κάποιος να διακρίνει καρπούς της ίδιας ταξικαρπίας να έχουν διαφορετικό βαθμό ωρίμανσης (Βελεστίνο 2002). Ο καρπός είναι ράγα με 2-25 καρπόφυλλα. Έχει χονδρό περικάρπιο με λεπτή επιδερμίδα χωρίς στομάτια και με κηρώδη εφυμενίδα. Στα καρπόφυλλα υπάρχει ζελατινώδης πλακούντας που περιβάλλει τους σπόρους. Το σχήμα του καρπού είναι συνήθως στρογγυλό, επίμηκες ή απιοειδές. Το πράσινο χρώμα των άωρων καρπών τομάτας οφείλεται στην παρουσία μίγματος χλωροφυλλών, οι οποίες παίζουν καθοριστικό φωτοσυνθετικό ρόλο κατά τη διάρκεια της ωρίμανσης. Με την έναρξη της ωρίμανσης οι πορτοκαλί χρωστικές β-καροτίνη και ξανθοφύλλες παράγονται και γίνονται περισσότερο εμφανείς, καθώς η περιεχόμενη χλωροφύλλη ελαττώνεται. Επίσης, η συγκέντρωσή λυκοπενίου, η βασική κόκκινη χρωστική του καρπού, αυξάνει σταθερά κατά τη διάρκεια της ωρίμανσης. Άλλη κατηγορία χρωστικών που υπάρχει στον καρπό της τομάτας είναι οι φλαβόνες. Αυτές είναι δυνατόν να βρεθούν στους καρπούς της τομάτας τόσο σε ελεύθερη μορφή όσο και σε συνδυασμό με σάκχαρα, ως γλυκοζίτες. Ο χρόνος που απαιτείται για να αναπτυχθεί μία γονιμοποιημένη ωοθήκη σε ώριμο κόκκινο καρπό είναι 7-9 εβδομάδες, ανάλογα με την ποικιλία, τη θέση του καρπού στην ταξικαρπία και ανάλογα με τις συνθήκες του περιβάλλοντος. Το μέγεθος του καρπού εξαρτάται κυρίως από τη θέση του καρπού στην ταξικαρπία και από τον αριθμό των καρπών στην ταξικαρπία, γιατί οι καρποί ανταγωνίζονται ως προς την πρόσληψη θρεπτικών. Ο ρυθμός αύξησης των καρπών μπορεί να περιγραφεί από μία σιγμοειδή καμπύλη που μπορεί να διαιρεθεί σε τρεις περιόδους. Πρώτα υπάρχει μία περίοδος αργής αύξησης διάρκειας 2-3 εβδομάδων, όπου η αύξηση σε βάρος είναι λιγότερο του 10% του τελικού βάρους. Η αύξηση μιας ωοθήκης παύει στην άνθιση αλλά ξαναρχίζει μετά τη γονιμοποίηση. Η εισαγωγή των θρεπτικών από το φύλλο στην ωοθήκη αυξάνεται σημαντικά εντός 15

16 δύο ημερών από τη γονιμοποίηση και ο ημερήσιος ρυθμός συσσώρευσης ξηρής ουσίας αυξάνεται από 30 mg έως 150 mg μέχρι το τέλος των δύο πρώτων εβδομάδων. Στη συνέχεια ακολουθεί μία περίοδος γρήγορης αύξησης, διάρκειας 3-5 εβδομάδων. Μέχρι τα μισά της περιόδου αύξησης ο ρυθμός ημερήσιας αύξησης ανέρχεται στο μέγιστο του νωπού βάρους, του ξηρού βάρους ή του όγκου, 20 έως 25 ημέρες από την άνθιση. Το περισσότερο βάρος του καρπού έχει συσσωρευτεί μέχρι το στάδιο του ώριμου πράσινου. Στην τελευταία περίοδο αργής αύξησης διάρκειας 2 εβδομάδων υπάρχει μικρή αύξηση του βάρους του καρπού αλλά συμβαίνουν εντατικές αλλαγές στο μεταβολισμό. Η πρώτη αλλαγή του χρώματος συμβαίνει 2-3 ημέρες μετά το στάδιο του ώριμου πράσινου και σταδιακά αναπτύσσεται από κίτρινο σε πορτοκαλί και κόκκινο. Η εισαγωγή θρεπτικών στον καρπό σταματά περίπου 10 ημέρες από την πρώτη αλλαγή του χρώματος και οφείλεται στο σχηματισμό της στοιβάδας αποκοπής μεταξύ του κάλυκα και του καρπού. Το σχήμα του καρπού είναι αποτέλεσμα της διαφορετικής αύξησης της ωοθήκης στους πόλους και την περιοχή του ισημερινού πριν την άνθιση. Επιπλέον, αν η αύξηση του περικαρπίου είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτήν του πλακούντα (placental tissue) μετά την άνθιση, ο καρπός γίνεται φουσκωμένος (puffy) ή γωνιώδης. Το τελικό μέγεθος του καρπού της τομάτας συσχετίζεται άμεσα με τον αριθμό ή το βάρος των σπόρων και τον αριθμό των κοιλοτήτων. Η μετατροπή του καρπού από το στάδιο του ώριμου πράσινου στο πλήρως ώριμο στάδιο περιλαμβάνει ραγδαίες αλλαγές στο χρώμα, στη σύσταση, στο άρωμα, στη γεύση (flavour) και στην υφή του καρπού. Η ωρίμανση εξαρτάται από μεγάλο εύρος αντιδράσεων σύνθεσης και εκφυλισμού. Οι διάφορες φάσεις της ωρίμανσης εμφανίζονται να ρυθμίζονται από τις ορμόνες του φυτού, αλλά μπορεί να τροποποιούνται από γενετικούς και περιβαλλοντικούς παράγοντες. Κατά την ωρίμανση των καρπών τα α- και β- καροτένιο φτάνουν σε μέγιστη συγκέντρωση κατά το στάδιο της έναρξης αλλαγής χρωματισμού ή του ελαφρά κόκκινου χρώματος. Το πορτοκαλί χρώμα του μισοώριμου καρπού σχετίζεται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε β-καροτένιο, ενώ το κόκκινο χρώμα του ώριμου καρπού οφείλεται στη γρήγορη συσσώρευση λυκοπενίου, το οποίο φτάνει τα μg g -1 νωπού βάρους καρπού σε διάφορες ποικιλίες και αποτελεί το 50-76% των συνολικών χρωστικών ουσιών. Η περιεκτικότητα σε σάκχαρα αυξάνεται με την ωρίμανση και ειδικότερα όταν εξαφανίζεται το κίτρινο χρώμα από τον καρπό. Έχει παρατηρηθεί ότι οι τομάτες έχουν τη μεγαλύτερη οξύτητα, όταν εμφανιστεί το ροζ χρώμα. Ο γενότυπος, η ακτινοβολία, η καλιούχος λίπανση και η θερμοκρασία κατά την ωρίμανση, επιδρούν στο χρώμα, την οξύτητα και την περιεκτικότητα του καρπού σε σάκχαρα. Όσον αφορά την περιεκτικότητα σε βιταμίνη C, βρέθηκε ότι αυξάνει με την ωρίμανση και είτε συνεχίζει να αυξάνει ελαφρώς, είτε ελαττώνεται ελαφρώς στα τελευταία στάδιά της. Μεγαλύτερη συγκέντρωση παρατηρείται στις ποικιλίες που ωριμάζουν γρήγορα και μικρότερη σε αυτές που καθυστερούν να ωριμάσουν. Ένα από τα βασικά κριτήρια επιλογής τομάτας από τον καταναλωτή είναι το χρώμα. Το εξωτερικό χρώμα στις τομάτες είναι το αποτέλεσμα του χρώματος τόσο της σάρκας όσο και της επιδερμίδας. Επίσης, η όψη των αγγείων που επεκτείνονται μέσω του περικαρπίου σε όλο τον καρπό επηρεάζεται από το επίπεδο χρωματισμού του καρπού και συμβάλλει επίσης στην εμφάνιση του καρπού. Ερευνητές αναφέρουν ότι αν και το πρώτο που διακρίνεται ένας καταναλωτής στην τομάτα είναι το χρώμα, μπορεί τελικά αυτό να μην είναι ο κυριότερος παράγοντας επιλογής από τον καταναλωτή και αποδείχθηκε ότι ο κυριότερος είναι το μέγεθος, ακολουθεί η καλή κατάσταση του καρπού και στη συνέχεια το χρώμα. Έχει αποδειχθεί ότι η αλληλεπίδραση μεταξύ του ph και των σακχάρων καθορίζουν τις διαφορές στη γλυκύτητα και τη γεύση μεταξύ των ποικιλιών. Αυτά τα ποιοτικά χαρακτηριστικά καθορίζονται σημαντικά από την κατανομή των θρεπτικών στα αναπτυσσόμενα μέρη και από τη φυσική σύνδεση μεταξύ των εφοδιαστών και των παραληπτών των θρεπτικών. Αυτή η σχέση επηρεάζεται από τη θερμοκρασία, την ηλιακή ακτινοβολία, το CO 2, το νερό και τα θρεπτικά συστατικά. Η σταθερότητα, το χρώμα, η σφαιρικότητα, η απουσία ελαττωμάτων, η ομοιομορφία στο μέγεθος είναι τα μη καταστροφικά κριτήρια που χρησιμοποιούνται ευρέως από τους καταναλωτές και τους διανομείς στην εκτίμηση της ποιότητας της τομάτας. Η βιοσύνθεση των καροτενοειδών είναι αρκετά ευαίσθητη στη θερμοκρασία. Η ανάπτυξη του λυκοπενίου κατά την ωρίμανση αναστέλλεται σε θερμοκρασίες υψηλότερες των 30 ο C. Η βιοσύνθεση του β- καροτένιου εμφανίζεται να είναι λιγότερο ευαίσθητη στη θερμοκρασία, ενώ μέρος του β-καροτένιου που 16

17 βρέθηκε σε ώριμο καρπό υπάρχει ήδη στον πράσινο καρπό, συνδεδεμένο με τους χλωροπλάστες. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα καρποί που δεν ωριμάζουν κάτω από τις κατάλληλες θερμοκρασίες (suboptimum) μπορεί να έχουν πιο πορτοκαλί χρώμα από το επιθυμητό, εξαιτίας της αλλαγής του λόγου β-καροτένιου και λυκοπενίου. Είναι γνωστό ότι, όταν οι καρποί της τομάτας εκτίθενται σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες από 32 ο C, δείχνουν μείωση στη σύνθεση των καροτενοειδών και επιδείνωση στο χρώμα του καρπού. Αποδείχθηκε ότι η παραγωγή ΑΒΑ που επιδρά στη σύνθεση του λυκοπενίου παρεμποδίστηκε σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες των 30 ο C. Επίσης, η επίδραση της υψηλής θερμοκρασίας στη σύνθεση των καροτενοειδών εξαρτάται από το γενότυπο της ποικιλίας. Ποικιλίες που είχαν λιγότερα καροτενοειδή, ήταν πιο ευπαθείς στην υψηλή θερμοκρασία (Μαλέτσικα, 2004). Έχει βρεθεί ότι το άριστο επίπεδο θερμοκρασίας περιβάλλοντος για τη μέγιστη σύνθεση του χρώματος κυμαίνεται στους o C. Το χρώμα είναι πολύ φτωχό όταν η θερμοκρασία είναι κάτω από 13 o C και η σύνθεσή του περιορίζεται όταν η θερμοκρασία ανέρχεται πέραν των 24 o C. Ειδικότερα για το λυκοπένιο, η σύνθεσή του επιτυγχάνεται σε θερμοκρασίες o C. Όσον αφορά τις συνθήκες φωτός, το λυκοπένιο σχηματίζεται υπό την επίδραση διάχυτου φωτός υπό σκιά. Το καροτένιο δίνει κίτρινο-πορτοκαλί χρώμα στον καρπό της τομάτας και η σύνθεσή του επιτυγχάνεται επίσης σε θερμοκρασίες από o C, αλλά για να συντεθεί χρειάζεται απαραίτητα την άμεση ακτινοβολία. Όταν οι θερμοκρασίες είναι μικρότερες από 10 o C, οι καρποί παραμένουν πράσινοι, γιατί δεν συντίθεται καμία από τις δύο χρωστικές. Πολλές φορές παρατηρούνται ανωμαλίες στο χρωματισμό του καρπού κατά την ωρίμανση, όπως πρασίνισμα της βάσης του καρπού γύρω από τον ποδίσκο, πράσινες και κίτρινες κηλιδώσεις κ.ά. Αυτό μπορεί να οφείλεται σε κλιματικούς παράγοντες, αλλά και σε ανισορροπίες στη θρέψη του φυτού. Αν και το φως δεν είναι απαραίτητο για τη σύνθεση του ασκορβικού οξέος, η ποσότητα και η ένταση της ακτινοβολίας κατά την ανάπτυξη του καρπού, έχουν καθοριστική επίδραση στο ποσό του ασκορβικού οξέος που συντίθεται. Το ασκορβικό οξύ συντίθεται από τα σάκχαρα που σχηματίζονται κατά τη φωτοσύνθεση. Καρποί που εκτίθενται σε ηλιακή ακτινοβολία υψηλής έντασης περιέχουν μεγαλύτερες συγκεντρώσεις βιταμίνης C από τους σκιαζόμενους. Ακόμα και στον ίδιο καρπό η περιεκτικότητα των διαφόρων τμημάτων του σε βιταμίνη C εξαρτάται από το κατά πόσο αυτά είναι εκτεθειμένα στο φως του ήλιου. Ανωμαλίες στο σχήμα του καρπού σχετίζονται με φτωχή γονιμοποίηση και ανώμαλη ανάπτυξη ορισμένων κοιλοτήτων. Καρποί που παρουσιάζουν τέτοιες ανωμαλίες συνήθως απορρίπτονται. Το σχήμα και το μέγεθος του καρπού εξαρτώνται από την ποικιλία, το περιβάλλον, το ποσοστό καρπόδεσης, αλλά και από τη λίπανση Επίδραση της Υπεριώδους Ακτινοβολίας στον Καρπό Τα καροτενοειδή είναι οι κυριότερες χρωστικές στον καρπό της τομάτας. Είναι λιποδιαλυτές χρωστικές με χρώμα ερυθρό, πορτοκαλί ή κίτρινο. Διακρίνονται σε δύο κυρίως μεγάλες ομάδες, τα καροτένια και τις ξανθοφύλλες. Τα καροτένια είναι υδατάνθρακες με 40 άτομα άνθρακα. Οι ξανθοφύλλες είναι οξυγονούχα παράγωγα των αντίστοιχων καροτένιων. Κατά τη βιοσύνθεση των καροτενοειδών, από το φυτοένιο σχηματίζεται το λυκοπένιο. Ο σχηματισμός των χρωστικών ουσιών στο στρώμα των επιδερμικών κυτταρικών τοιχωμάτων επιδρά στην εμφάνιση του χρώματος των καρπών της τομάτας. Ερευνητές μελέτησαν την επίδραση του ελεγχόμενου φωτισμού στην παραγωγή κίτρινων χρωστικών στην επιδερμίδα των καρπών της τομάτας και εντόπισαν τη φλαβόνη. Άλλοι ερευνητές απομόνωσαν τις φλαβόνες ναριγκίνη (naringenin) και κουερσεγκίνη από την επιδερμίδα τριών ποικιλιών τομάτας, αλλά δεν μπόρεσαν να επισημάνουν φλαβόνες στη σάρκα των καρπών. Η σύνθεση των φλαβονοειδών ελέγχθηκε από την ποιότητα του φάσματος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας και το κόκκινο διευκόλυνε το σχηματισμό της χαλκοναριγκίνης. Η UV-Α ακτινοβολία μπορεί να οδηγήσει σε σύνθεση φλαβονοειδών, αν και σε πολλά είδη η σύνθεσή τους συνδέεται αποκλειστικά με τη UV-B ακτινοβολία. Έχει διαπιστωθεί ότι η παρουσία της UV-B ακτινοβολίας διεγείρει τη βιοσύνθεση συστατικών τα οποία την απορροφούν. Τα καροτενοειδή εμπλέκονται στην προστασία των φωτοσυστημάτων από τη UV-B ακτινοβολία η οποία αποτελεί έναν δυναμικό οξειδωτικό παράγοντα. Αύξηση της συγκέντρωσης των καροτενοειδών σε συνθήκες αυξημένης υπεριώδους ακτινοβολίας είναι αντίδραση των φυτών στην κακουχία που τους προκαλεί η αύξηση τη υπεριώδους ακτινοβολίας. 17