ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΟΥρΗ, ΤΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΩΝ ΝΙΤΡΙΚΩΝ ΙΟΝΤΩΝ ΣΤΗΝ ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΕΔΑΦΟΥΣ ΣΤΑ ΠΛΑΙΣΙΑ ΤΗΣ ΓΕΩΡΓΙΑΣ ΑΚΡΙΒΕΙΑΣ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΠΟΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΠΟΝΙΑΣ ΦΥΤΙΚΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΑΓΡΟΤΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΔΑΦΟΛΟΓΙΑΣ Δ/ΝΤΗΣ: ΚΑΘ. I. Κ. ΜΗΤΣΙΟΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΟΥρΗ, ΤΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΩΝ ΝΙΤΡΙΚΩΝ ΙΟΝΤΩΝ ΣΤΗΝ ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΕΔΑΦΟΥΣ ΣΤΑ ΠΛΑΙΣΙΑ ΤΗΣ ΓΕΩΡΓΙΑΣ ΑΚΡΙΒΕΙΑΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΤΖΑΧΡΗΣΤΑΣ ΤΡΙΜΕΛΗΣ ΣΥΜΒΟΥΛΕΥΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΜΕΛΟΣ ΜΕΛΟΣ I. Κ. ΜΗΤΣΙΟΣ ΧΡ. Κ. ΓΟΥΛΑΣ Ν. Γ.ΤΣΙΡΟΠΟΥΛΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΕΠ. ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΒΟΛΟΣ 2004

2 Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΒΙΒΛΙΟΘΗΚΗΣ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΗΣΗΣ ΕΙΛΙΚΗ ΣΥΛΛΟΓΗ «ΓΚΡΙΖΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ» Αριθ. Εισ.: Ημερ. Εισ.: Δωρεά: Ταξιθετικός Κωδικός: 4206/ Συγγραφέα ΠΤ-ΦΠΑΠ 2004 ΤΖΑ Στο Εξώφυλλο της πτυχιακής αυτής διατριβής παρουσιάζεται ο Ιοντικός Χρωματοχράφος και η Ατομική Απορρόφηση του Εργαστηρίου Εδαφολογίας του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας

3 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΠΟΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΠΟΝΙΑΣ ΦΥΤΙΚΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΑΓΡΟΤΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΑΑΦΟΛΟΓΙΑΣ Λ/ΝΤΗΣ: ΚΑΘ. I. Κ. ΜΗΤΣΙΟΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΟΥρΗ, ΤΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΩΝ ΝΙΤΡΙΚΩΝ ΙΟΝΤΩΝ ΣΤΗΝ ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΕΔΑΦΟΥΣ ΣΤΑ ΠΛΑΙΣΙΑ ΤΗΣ ΓΕΩΡΓΙΑΣ ΑΚΡΙΒΕΙΑΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΤΖΑΧΡΗΣΤΑΣ ΤΡΙΜΕΛΗΣ ΣΥΜΒΟΥΛΕΥΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΜΕΛΟΣ ΜΕΛΟΣ I. Κ. ΜΗΤΣΙΟΣ ΧΡ. Κ. ΓΟΥΛΑΣ Ν. Γ.ΤΣΙΡΟΠΟΥΛΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΕΠ. ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ

4 2 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Θεωρώ υποχρέωσή μου να ευχαριστήσω θερμά τον Καθηγητή Εδαφολογίας της Σχολής Γεωπονικών Επιστημών του τμήματος Γεωπονίας Φυτικής Παραγωγής και Αγροτικού Περιβάλλοντος κύριο Ιωάννη Κ. Μήτσιο, Ph.D. τόσο για την ανάθεση του θέματος της πτυχιακής μου διατριβής όσο και για την αμέριστη συμπαράσταση καθόλη τη διάρκεια των σποδών μου. Επίσης τον ευχαριστώ γιατί μου διέθεσε τις φωτογροφίες που υπάρχουν στο εξώφυλλο της διατριβής αυτής. Η συμβολή του υπήρξε καθοριστική στην συγγραφή της παρούσας διατριβής με υποδείξεις, επισημάνσεις, προτροπές και προβληματισμούς. Θέλω να τον ευχαριστήσω επίσης, γιατί κατά τη διάρκεια των σποδών μου αμέτρητες ήταν οι ώρες που αφιέρωσε προκειμένου να με καθοδηγήσει και να με ωθήσει να σκέφτομαι επιστημονικά συνδυάζοντας τις γνώσεις που έχω αποκτήσει. Ευχαριστίες απευθύνω στον κ. X. Κ. Γούλα Καθηγητή του ιδίου Πανεπιστημίου, «Γενετικής Βελτίωσης Φυτών» για τις πολύτιμες πληροφορίες- υποδείξεις διορθώσεις της πτυχιακής μου διατριβής και για την βοήθεια που μου προσέφερε. Ευχαριστώ τον κ. Ν. Γ. Τσιρόπουλο Επ. Καθηγητή Χημείας για τις ουσιαστικές του υποδείξεις και παρατηρήσεις κατά τη διάρκεια των διορθώσεων της διατριβής μου. Την Δρ. Ευαγγελία Γκόλια και την κυρία Φωτεινή Τσακμάκη που με προθυμία μου συμπαραστάθηκαν κατά τη διάρκεια των σποδών μου. Ευχαριστώ θερμά του γονείς μου και τον αδελφό μου για την ηθική υποστήριξη και συμπαράσταση κατάτη διάρκεια των σποδών μου.

5 3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Ευχαριστίες 2 Περιεχόμενα 3 Πρόλογος 5 1 Ανασκόπηση βιβλιογραφίας Το έδαφος και η ποιότητα εδάφους Γεωργία ακρίβειας και οι νέες τάσεις Καλλιέργεια καπνού και εδαφολογικές απαιτήσεις Η επίδραση του ph στην ποιότητα του εδάφους Η οξύτητα του εδάφους -το ph του εδάφους Η πορεία οξίνισης των εδαφών Οι συνέπειες της οξίνισης στις χημικές ιδιότητες και την ποιότητα του εδάφους Η επίδραση του ph στην ανάπτυξη των φυτών 14 1,2.4α. Οι δυσμενείς συνέπειές από την οξύτητα β. Η ανάπτυξη των φυτών στα ασβεστούχα εδάφη-χλώρωση φυτών Κατάταξη των εδαφών με βάση την τιμή του ph Επίδραση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας στην ποιότητα του εδάφους Αλάτωση των εδαφών Πορεία νατρίωσης των εδαφών Κατάταξη των εδαφών με βάση την ηλεκτρική αγωγιμότητα, και το λόγο προσρόφησης - ποσοστό ανταλλάξιμου νατρίου Οι επιπτώσεις της υψηλής ηλεκτρικής αγωγιμότητας ( αλάτωση) και της νατρίωσης στην ποιότητα των εδαφών Οι δυσμενείς συνέπειες της υψηλής τιμής της ηλεκτρικής αγωγιμότητας στα φυτά Η επίδραση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας στη ποιότητα του εδάφους και εκτίμηση των προβλημάτων της διηθητικότητας Διαχείριση των αλατούχων εδαφών και αντιμετώπιση των προβλημάτων που προέρχονται από την αλατότητα, για τη βελτίωση της ποιότητας του εδάφους Αντοχή των φυτών στην υψηλή τιμή ηλεκτρικής αγωγιμότητας α Καλλιεργητικά μέτρα στα πλαίσια της γεωργίας ακρίβειας για την αντιμετώπιση της αλατότητας των εδαφών β Βελτίωση αλατούχων και αλατούχων -νατριωμένων εδαφών στα πλαίσια της γεωργίας ακρίβειας Η επίδραση των νιτρικών ιόντων στην ποιότητα του εδάφους κύκλος του αζώτου Η δέσμευση του αζώτου 34

6 β Βελτίωση αλατούχων και αλατούχων -νατριωμένων εδαφών στα πλαίσια της γεωργίας ακρίβειας Η επίδραση των νιτρικών ιόντων στην ποιότητα του εδάφους κύκλος του αζώτου Η δέσμευση του αζώτου Η παραγωγή νιτρικών ιόντων από την ανοργανοποίηση του οργανικού αζώτου Απώλειες αζώτου Εισροές και εκροές νιτρικών ιόντων και αζώτου στο έδαφος - Οι δυσμενείς τους επιπτώσεις στο περιβάλλον Ποιότητα νερού, νιτρορύπανση υδατικών οικοσυστημάτων Νιτρορύπανση και Ευτροφισμός Επιδράσεις της λίπανσης στον τύπο της φυσικής χλωρίδας Δυσμενείς επιδράσεις των νιτρικών στην υγεία του ανθρώπου Οι απαιτήσεις των φυτών σε νιτρικά ιόντα και άζωτο και η επίδραση της συγκέντρωσης των νιτρικών στη γονιμότητα του εδάφους και τη θρέψη των φυτών Η έκπλυση νιτρικών στην ποιότητα του εδάφους α Έκπλυση των νιτρικών και απώλειες αζώτου β Έκπλυση νιτρικών - Τύπος καλλιέργειας γ Έκπλυση νιτρικών - Επίδραση του τύπου εδάφους Κανόνες ορθής Γεωργικής Πρακτικής στα πλαίσια της γεωργίας ακρίβειας Υλικά και μέθοδοι Συνοπτική πορεία πειράματος προσδιορισμός των νιτρικών ιόντων του εδάφους με τη μέθοδο καδμίου Προσδιορισμός των νιτρικών και νιτρωδών ιόντων με ιοντική χρωματογραφία Αποτελέσματα-Συζήτηση Συμπεράσματα Νιτρικά ΡΗ Αλατότητα 76 Βιβλιογραφία 77

7 5 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα πτυχιακή εργασία εξετάζει την επίδραση του ph, της ηλεκτρικής αγωγιμότητας και των νιτρικών ιόντων στην ποιότητα του εδάφους, στα πλαίσια της γεωργίας ακρίβειας. Η ποιότητα του εδάφους αποτελεί δείκτη αειφορίας ενός βασικού συστατικού στοιχείου του περιβάλλοντος όπως είναι το έδαφος. Ταυτόχρονα η ανωτέρω έννοια ενισχύεται και από τις σύγχρονες γεωπονικές τάσεις που κάνουν λόγο για γεωργία ακρίβειας. Ο σκοπός της διεξαγωγής της συγκεκριμένης πτυχιακής διατριβής ήταν διπλός: Αφενός μεν να γίνει εξοικείωση με την έρευνα - βιβλιογραφική και εργαστηριακή- καθώς και με τις μεθόδους και τα όργανα που χρησιμοποιούνται στο εργαστήριο εδαφολογίας του πανεπιστημίου Θεσσαλίας. Αφετέρου δε, να εξαχθούν κάποια συμπεράσματα από την εργασία αυτή. Η ύλη υποδιαιρείται σε τέσσερα κεφάλαια. Το πρώτο κεφάλαιο - ανασκόπηση βιβλιογραφίας - χωρίζεται σε τέσσερα υποκεφάλαια. Το πρώτο υποκεφάλαιο αναφέρεται στην ποιότητα εδάφους, στην γεωργία ακρίβειας και παραθέτει ορισμένες συνοπτικές πληροφορίες για την καλλιέργεια του καπνού, μιας και τα προς εξέταση εδαφικά δείγματα προέρχονται από καπνοχώραφα. Στο δεύτερο τρίτο και τέταρτο υποκεφάλαιο γίνεται λεπτομερής αναφορά της επίδρασης του ph, της ηλεκτρικής αγωγιμότητας και των νιτρικών ιόντων στις χημικές ιδιότητες και στην ποιότητα του εδάφους. Ακολουθεί το δεύτερο κεφάλαιο στο οποίο αναγράφονται λεπτομερώς τα υλικά και οι μεθόδους που χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διενέργεια του πειράματος. Στο τρίτο κεφάλαιο παρατίθενται τα αποτελέσματα και γίνεται συζήτηση. Τέλος στο τέταρτο κεφάλαιο αναφέρονται συνοπτικά τα συμπεράσματα.

8 6 Κεφάλαιο 1 Ανασκόπηση βιβλιογραφίας 1.1 Το έδαφος και η ποιότητα εδάφους Ο Dokuchaev (1879) όρισε ως έδαφος τα ανόργανα και οργανικά συστατικά της επιφάνειας της γης που έχουν χρώμα οφειλόμενο στο χούμο που περιέχουν και είναι αποτέλεσμα της συνδυασμένης δραστηριότητας των ζωντανών και νεκρών οργανισμών (φυτών και ζώων), του μητρικού υλικού, του κλίματος και του ανάγλυφου. (While,2000) Έχοντας γνώση τη μεγάλη παραλλακτικότητα του εδάφους, σε συνδυασμό με το γεγονός ότι υπάρχουν πολλοί χρήστες που αποβλέπουν σε διαφορετική εκμετάλλευση, η έννοια αυτή στερείται ουσιαστικής σημασίας. Έτσι η έννοια αυτή σημαίνει διαφορετικά πράγματα για διαφορετικούς χρήστες, και διαχωρίζουμε τους χρήστες με βάση τις εκμεταλλευόμενες λειτουργίες. Είναι λοιπόν σκόπιμο να γίνει αναφορά στις βασικές λειτουργίες του από τις οποίες αναδεικνύεται η σχέση του με τον άνθρωπο. Λειτουργίες του εδάφους: 1. Αποτελεί το μέσο ανάπτυξης των φυτών. Τα φυτά στηρίζονται στο έδαφος με τις ρίζες τους και δια μέσου αυτών εφοδιάζονται με τα απαραίτητα θρεπτικά στοιχεία για την ανάπτυξή τους. 2. Είναι το μέσο για την παροχή και τον καθαρισμό του ύδατος. Η χρησιμοποίηση του ύδατος, οι απώλειες του, η ρύπανση και καθαρισμός αυτού γίνονται μέσω του εδάφους. 3. Αποτελεί το σύστημα ανακύκλωσης της φύσης. Όλα τα παραγόμενα απορρίμματα από τα φυτά, τα ζώα και τους ανθρώπους αποσυντίθενται εντός του εδάφους παράγοντας θρεπτικά στοιχεία, τα οποία επαναχρησιμοποιούνται από τις επόμενες γενεές των οργανισμών που υπάρχουν στο έδαφος. 4. Αποτελεί το φυσικό περιβάλλον των πολυάριθμων ζώντων μάκρο και μικροοργανισμών. 5. Παίζει σημαντικό ρόλο στην κατασκευή των παντός είδους κτισμάτων είτε χρησιμοποιούμενο το ίδιο ως κατασκευαστικό υλικό είτε αποτελώντας τα θεμέλια δρόμων, αεροδρομίων και των σπιτιών στα οποία κατοικούμε.

9 7 Έτσι για τη γεωπονική επιστήμη και για τον παραγωγό η βασική λειτουργία είναι η πρώτη. Σε μικρότερο βαθμό θα μπορούσε να είναι και η δεύτερη μιας και οι αρδεύσεις (φυσικές και τεχνικές) και κατά συνέπεια το νερό αποτελούν σημαντικό παράγοντα της γεωργικής παραγωγής. Ποιότητα του εδάφους: Η έννοια ποιότητα του εδάφους χρησιμοποιείται από όλο και περισσότερους ανθρώπους, σε ολόκληρο τον κόσμο στα πλαίσια της γεωργίας ακρίβειας, αποτελεί δε δείκτη αειφορίας του εδάφους. Η ποιότητα του εδάφους επηρεάζει την παραγωγικότητα της γεωργίας και κτηνοτροφίας, την ποιότητα του περιβάλλοντος και την υγεία των φυτών, των ζώων και των ανθρώπων. Όμως για την αποτελεσματική εκτίμησή της, θα πρέπει να υιοθετηθούν προσεγγίσεις που διευκολύνουν την ολιστική, προσανατολισμένη έρευνα, στην οποία θα συμμετέχουν εκτός από τους ερευνητές και οι διαχειριστές της γης και οι παραγωγοί, αναπτύσσοντας απλή και εύχρηστη τεχνολογία. Μέχρι σι) μέρα έχουν διατυπωθεί πολλοί ορισμοί για την ποιότητα εδάφους στην προσπάθεια να ορισθεί και να ποσοτικοποιηθεί η έννοια αυτή. Μεταξύ αυτών ο ακόλουθος ορισμός των Doran and Parkin (1994) φαίνεται να είναι από τους πλέον περιεκτικούς και αποδεκτούς. Σύμφωνα με αυτούς ποιότητα είναι: «Η ικανότητα του εδάφους να λειτουργεί εντός των ορίων του οικοσυστήματος, συντηρώντας την βιολογική παραγωγικότητα, διατηρώντας την ποιότητα του περιβάλλοντος και προάγοντας την υγεία των φυτών και των ζώων.» Μέτρηση της ποιότητας του εδάφους Η ποιότητα του εδάφους αναφέρεται στα φυσικά, χημικά και βιολογικά χαρακτηριστικά αυτού. Έτσι προκειμένου να προβούμε σε μια ολοκληρωμένη εκτίμηση αυτής, πρέπει να μετρούνται όλες οι κατηγορίες ιδιοτήτων που περιγράφουν τα συστατικά αυτά, αν και όλες οι ιδιότητες δεν έχουν την ίδια βαρύτητα για όλα τα εδάφη και όλες τις συνθήκες. Για παράδειγμα, η ηλεκτρική αγωγιμότητα δεν είναι χρήσιμη ιδιότητα σε περιοχές όπου η αλατότητα δεν αποτελεί σοβαρό πρόβλημα. Η ποιότητα του εδάφους μπορεί να εκτιμηθεί με δύο τρόπους: Να μετριέται περιοδικά με τον χρόνο για να παρακολουθούνται οι μεταβολές ή οι τάσεις της

10 8 Να συγκρίνονται οι μετρούμενες τιμές με standards ή τιμές αναφοράς. Ελάχιστος αριθμός ιδιοτήτων με τις οποίες μπορεί να εκτιμηθεί ικανοποιητικά η ποιότητα του εδάφους είναι οι παρακάτω (Doran and Parkin 1996): Φυσικές ιδιότητες Κοκκομετρική σύσταση Βάθος εδάφους, επιφανειακού εδάφους και ριζοστρώματους Διηθητικότητα και φαινομενική πυκνότητα Ικανότητα συγκράτησης ύδατος Χημικές ιδιότητες Περιεκτικότητα σε οργανική ουσία (ολικός C,ολικό Ν) του εδάφους ph του εδάφους Ηλεκτρική αγωγιμότητα του εδάφους Συγκέντρωση των Ν, Ρ, Κ του εδάφους Βιολογικές ιδιότητες Μικροβιακή βιομάζα C και Ν Ανόργανο Ν (αναερόβια επώαση) Αναπνοή εδάφους, περιεκτικότητα σε υγρασία και θερμοκρασία Με μια κάπως διαφορετική προσέγγιση και δεχόμενοι ότι η ποιότητα εδάφους είναι δείκτης ενός κατάλληλου εδάφους θα μπορούσαμε να πούμε ότι επηρεάζεται από: τη γονιμότητα, την αλατότητα, την αποστράγγιση, την οργανική ουσία, το ΡΗ και τη μηχανική σύσταση. Διαφαίνεται λοιπόν ότι το ΡΗ, η ηλεκτρική αγωγιμότητα και τα νιτρικά ιόντα αποτελούν βασικούς συντελεστές στην εκτίμηση της ποιότητας του εδάφους. Έτσι αν θέλουμε να έχουμε άριστη ποιότητα εδάφους θα πρέπει να στοχεύουμε σε άριστη τιμή του ph της ηλεκτρικής αγωγιμότητας και νιτρικών ιόντων Γεωργία ακρίβειας και οι νέες τάσεις Σήμερα στον πρωτογενή τομέα έχει επιτευχθεί η επάρκεια των αγροτικών προϊόντων και έχει επιτευχθεί η μεγιστοποίηση της παραγωγής, ο σύγχρονος γεωπόνος καλείται να περάσει το νέο μήνυμα της βελτιστοποίησης της παραγωγής.

11 9 Η βελτιστοποίηση της παραγωγής σχετίζεται με την καλή ποιότητα προϊόντων. Βέβαια η αύξηση της ποιότητας δρα ανασταλτικά στην ποσότητα με αντιστρόφως ανάλογη επίδραση. Έτσι λοιπόν ο σύγχρονος γεωπόνος καλείται να συνδυάσει τη μεγιστοποίηση της παραγωγής με την βελτιστοποίηση στα πλαίσια της γεωργίας ακρίβειας και της αειφόρου εκμετάλλευσης των εδαφών. Τα πάντα θα επιτευχθούν αν εκτός των άλλων το έδαφος βρίσκεται σε βέλτιστη δυνατή κατάσταση, αν έχει την άριστη δυνατή ποιότητα, στα οποία μπορεί να επέμβει ένας εδαφολόγος. Τουτοιοτρόπως θα μειωθούν οι εισροές και θα υπάρχει ακρίβεια στην κάθε είδους προσθήκη, με άμεσο αποτέλεσμα την προστασία του εδάφους, το οποίο εκτός των άλλων αποτελεί κομμάτι του περιβάλλοντος και ίσως το σημαντικότερο. Η προστασία του εδάφους απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή και αυτό γιατί είναι ένας ευαίσθητος ζωντανός οργανισμός όπως θα μπορούσε κάποιος να πει. Καταλήγουμε λοιπόν ότι δεν θα πρέπει να κάνουμε ληστρική εκμετάλλευση στο έδαφος. Θα πρέπει να αποβλέπουμε και να στοχεύουμε στη διαιώνιση της ποιότητάς του έτσι ώστε να μπορεί να προσφέρει διαρκώς Καλλιέργεια καπνού και εδαφολογικές απαιτήσεις. Ο καπνός είναι μια δυναμική αροτραία καλλιέργεια που καλλιεργείται σε μεγάλη έκταση. Στην Ελλάδα η καλλιεργούμενη έκταση ανέρχεται σε στρέμματα και εξασφαλίζει εισόδημα σε περισσότερες από οικογένειες καπνοπαραγωγών. Σήμερα, έρχεται δεύτερο σε συναλλαγματική αξία γεωργικό προϊόν μετά από το βαμβάκι. Για τους νομούς Καρδίτσας και Τρικάλων για το έτος 2000 καλλιεργήθηκαν οι κατωτέρω ποικιλίες: Καρδίτσα Ποικιλία Στρέμματα Κιλά Μ.Ο. Virginia ,4615 Burley ,4418 Ελασσόνα ,4726 Τρίκαλα Ποικιλία Στρέμματα Κιλά Μ.Ο Virginia ,1067 Ελασσόνα ,0932 Η ποιότητα του καπνού προσδιορίζεται σε μεγάλο βαθμό από τον τρόπο και τους παράγοντες που επηρεάζουν την ανάπτυξη του φυτού.

12 10 Από αυτούς τους παράγοντες δεν θα μπορούσε να απουσιάζει το έδαφος, που επιδρά κυρίως με την παροχή θρεπτικών στοιχείων και νερού αλλά και με τις άλλες χημικές του ιδιότητες, όπως η αγωγιμότητα και το ph το οποίο εκτός των άλλων επιδρά και στη διαθεσιμότητα βαρέων μετάλλων και ιχνοστοιχείων. Με την ποικιλομορφία των τύπων που διαθέτει ο καπνός παρουσιάζει ευρεία προσαρμοστικότητα ως προς το έδαφος. Αποκλείονται μόνο τα ακραία αμμώδη και συνεκτικά εδάφη, τα αλατούχα τα ψυχρά και κακώς στραγγιζόμενα εδάφη, και προκειμένου για πολλούς τύπους φυτών τα πολύ γόνιμα. Η σύσταση και κυρίως η γονιμότητα επηρεάζουν την ποιότητα του ξηρού προϊόντος. 1.2 Η επίδραση του ph στην ποιότητα του εδάφους. Εισαγωγή Οι επιδράσεις του ph του εδάφους στην αύξηση των φυτών προέρχονται αφενός από τις επιδράσεις του ph στη λειτουργία του ριζικού συστήματος και αφετέρου από τις επιδράσεις του ph στις χημικές ιδιότητες του εδάφους. Η οξίνιση και η αλκαλίωση των εδαφών σε όλο τον κόσμο συνδέεται στενά με τις κλιματολογικές συνθήκες που επικρατούν σε κάθε περιοχή, διότι οι συνθήκες αυτές επηρεάζουν τις ιδιότητες των εδαφών, είναι δε γνωστό ότι οι βροχοπτώσεις και η θερμοκρασία του εδάφους επηρεάζουν την ένταση της έκπλυσης των θρεπτικών στοιχείων και την ένταση της αποσάθρωσης των ορυκτών. Η έκπλυση των στοιχείων του εδάφους μαζί με την αποσάθρωση των ορυκτών επηρεάζουν τις χημικές ιδιότητες των εδαφών και ειδικότερα την πορεία οξίνισης, την αλάτωση και την αλκαλίωση των εδαφών. Η οξίνιση των εδαφών παρατηρείται σε εδάφη που δέχονται έντονες βροχοπτώσεις, ενώ η αλκαλίωση παρατηρείται στις ξηρές και ημίξηρες περιοχές στις οποίες δεν παρατηρούνται μεγάλες βροχοπτώσεις. Σε μία δεδομένη περιοχή ο βαθμός οξίνισης του εδάφους εξαρτάται από: Τη φυτική βλάστηση Τη μικροβιακή δραστηριότητα του εδάφους Την όξινη βροχή Το είδος των ορυκτών του εδάφους και την ικανότητα που έχουν τα ορυκτά να εξουδετερώνουν την οξίνιση που προκαλείται από την έκπλυση. Η αλκαλίωση των εδαφών εξαρτάται από τα μητρικά πετρώματα που υπάρχουν στην περιοχή καθώς και από: Τη βλάστηση

13 11 Το βροχομετρικό ύψος Την ποιότητα των νερών για την άρδευση των καλλιεργειών Τη στάθμη του υδροφόρου ορίζοντα Η οξύτητα του εδάφους -το ph του εδάφους To ph ενός διαλύματος ορίζεται ως ο αρνητικός λογάριθμος της ενεργότητας των ιόντων του υδρογόνου ph=-log(h+) Όπου (Η+)=γ[ΤΓ], γ είναι ο συντελεστής ενεργότητας του Η+ και [Η+] είναι η συγκέντρωση των ιόντων υδρογόνου στο διάλυμα σε mol/l. η αντίδραση των εδαφών μπορεί να είναι όξινη, ουδέτερη ή αλκαλική και εκφράζεται ως ph. Ως ph νοείται η ενεργότητα των ιόντων του υδρογόνου στο εδαφικό διάλυμα εκφραζόμενη ως αρνητικός λογάριθμος. To ph που μετράει τα ιόντα του υδρογόνου στο εδαφικό διάλυμα ονομάζεται -ενεργός οξύτητα. Η τιμή του ph του εδαφικού διαλύματος δηλαδή η ενεργός οξύτητα κυμαίνεται μεταξύ 2 και 10,5. Επειδιί το υδρογόνο βρίσκεται στο υδατικό διάλυμα με την ιοντική του μορφή, η ενεργός οξύτητα βρίσκεται σε συνεχή ισορροπία με τα ιόντα υδρογόνου ή και αργίλου ή τις πολύ υδροξυλιομένες μορφές του αργιλίου που είναι προσροφημένες στην στερεή φάση του εδάφους. Η τιμή του ph στο εδαφικό διάλυμα μειώνεται διαμέσου της στιβάδας διάχυσης, η οποία βρίσκεται κοντά στην επιφάνεια που είναι αρνητικά φορτισμένη. Για πολύ πρακτικούς λόγους θεωρούμε ως ph του εδάφους το ph του εδαφικού διαλύματος στους εδαφικούς πόρους ενός υγρού εδάφους, διότι το εδαφικό διάλυμα βρίσκεται σε επαφή με τις επιφάνειες των ριζών. Στο εδαφικό διάλυμα βρίσκονται τα θρεπτικά στοιχεία του εδάφους με την μορφή ιόντων. Από το εδαφικό διάλυμα οι ρίζες προσλαμβάνουν τα θρεπτικά στοιχεία που είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη των φυτών. Επίσης είναι γνωστό ότι οι ρίζες βρίσκονται σε επαφή με τις επιφάνειες της στερεής φάσης του εδάφους και επηρεάζουν την τιμή του Ph του εδαφικού διαλύματος, με αποτέλεσμα η αποσάθρωση των ορυκτών του εδάφους να εξαρτάται από την παρουσία των ιόντων υδρογόνου στις επιφάνειες των ορυκτών. Στα όξινα διαλύματα η συγκέντρωση των ιόντων υδρογόνου είναι μεγαλύτερή από ΙΟ'7 (ph <7). Στα ουδέτερα διαλύματα Ph=7 και στα αλκαλικά διαλύματα η συγκέντρωση των ιόντων υδρογόνου είναι 'η μικρότερη από 10' (ph >7). Θα πρέπει να σημειωθεί ότι όταν αναφερόμαστε σε εδάφη, ο χαρακτηρισμός ενός εδάφους ως ουδέτερο έδαφος έχει διαφορετική

14 12 σημασία από αυτή των διαλυμάτων και ότι στα ουδέτερα εδάφη η τιμή του Ph κυμαίνεται από 6,5 μέχρι 7. To ph του εδάφους το προσδιορίζουμε στο υδατικό εκχύλισμά του, η δε μέτρηση του Ph γίνεται με το πεχάμετρο. Είναι όμως γνωστό ότι τα ιόντα του υδρογόνου και αργιλίου βρίσκονται με την ανταλλάξιμη μορφή στις επιφάνειες ανταλλαγής της στερεής φάσης του εδάφους, και επομένως τα ανταλλάξιμα κατιόντα του υδρογόνου και αργιλίου είναι αυτά που επηρεάζουν τις τιμές του Ph. Τα όργανα μέτρησης του ph (πεχάμετρα ) δεν μετρούν τα ιόντα του υδρογόνου της στερεής φάσης (ανταλλάξιμο υδρογόνου) αν προηγουμένως δεν απομακρυνθούν από την στερεή φάση με ανταλλαγή τους με άλλα κατιόντα και τη μετακίνησή τους στην υγρή φάση. Η αύξηση της οξύτητας που θα προέλθει από την ανταλλαγή των παραπάνω ιόντων της στερεής φάσης ονομάζεται ανταλλάξιμη οξύτητα σε αντίθεση με την ενεργό οξύτητα. Το άθροισμα της ανταλλάξιμης και της ενεργού οξύτητας αποτελεί την ολική οξύτητα των εδαφών. Η ολική οξύτητα μετριέται σε αιώρημα εδάφους με ένα αλατούχο διάλυμα π. χ. Ο,ΙΜ KC1 ενώ η ενεργός οξύτητα μετριέται σε αιώρημα εδάφους με αποσταγμένο νερό. Ανταλλάξιμη = ολική οξύτητα -ενεργός οξύτητα Η πορεία οξίνισης των εδαφών Στο καθαρό νερό η συγκέντρωση των ιόντων του υδρογόνου είναι ΙΟ'7 mol/l και το ρη=7. όταν το ph του καθαρού νερού προσδιορίζεται σε επαφή με τον ατμοσφαιρικό αέρα το CO2 διαλύεται στο νερό, οπότε σχηματίζεται το αραιό ανθρακικό οξύ και το ph έχει στη περίπτωση αυτή την τιμή 5,6. Από τις μετρήσεις στο αποσταγμένο ή στο απιονισμένο νερό που έγινε στο εργαστήριο εδαφολογίας του πανεπιστημίου Θεσσαλίας το ph κυμαίνεται μεταξύ 5,5 και 5,6. Όταν το ph διαφέρει από την τιμή αυτί) σημαίνει ότι στο καθαρό νερό υπάρχει οξύ ή βάση. Η όξινη βροχή περιέχει νιτρικό και θεϊκό οξύ που προέρχονται από τη διάλυση της αμμωνίας των οξειδίων του αζώτου καθώς και των οξειδίων του θείου στο νερό της βροχής. Η τιμή του ph της όξινης βροχής είναι μικρότερη από 5,6. Στην περίπτωση που η αμμωνία, τα οξείδια του αζώτου και τα οξείδια του θείου δε διαλύονται στο νερό της βροχής τότε οι ενώσεις αυτές πέφτουν στο έδαφος και τα φυτά με την ξηρή μορφή τους. Οι ενώσεις αυτές διαλύονται στο νερό του εδάφους και με τα νερά της βροχής το νιτρικό και το θεϊκό οξύ, που προέρχονται από τα οξείδια του αζώτου και του θείου, μεταφέρονται στα βαθύτερα στρώματα της

15 13 εδαφικής κατατομής με αποτέλεσμα την οξίνιση του εδάφους. Στις περιπτώσεις αυτές η ατμόσφαιρα αποτελεί μια εξωτερική πηγή που προκαλεί οξίνιση στα εδάφη. Επίσης οξίνιση στα εδάφη προκαλούν και τα αμμωνιακά λιπάσματα που χρησιμοποιούνται για την λίπανση των καλλιεργειών, διότι κατά την νιτροποίηση των αμμωνιακών ιόντων παράγονται και ιόντα υδρογόνου. Εκτός από τις παραπάνω εξωεδαφικές πηγές που προκαλούν οξίνιση στα εδάφη, υπάρχουν και άλλες πηγές (ενδοεδαφικής φύσεως) που προκαλούν οξίνιση στα εδάφη ως εξής: Με την αναπνοή των ριζών και των μικροοργανισμών του εδάφους παράγεται CO2. To CO2 διαλύεται στο εδαφικό διάλυμα και παράγεται ανθρακικό οξύ. Το ανθρακικό οξύ είναι ένα ασθενές οξύ το οποίο διαλύεται μόνο σε ph >5. στα ουδέτερα και αλκαλιωμένα εδάφη το ανθρακικό οξύ είναι η κύρια πηγή ιόντων υδρογόνου. Ιόντα υδρογόνου παράγονται κατά την αποσύνθεση της οργανικής ουσία ως αποτέλεσμα της ανοργανοποίησης και νιτροποίησης των οργανικού αζώτου και στη συνέχεια από την έκπλυση, των παραγόμενων με τον τρόπο αυτό, νιτρικών ιόντων. Οι ρίζες των φυτών εκκρίνουν ιόντα υδρογόνου ή ιόντα υδροξυλίου προκειμένου να αποκατασταθεί η διαταραχθείσα κατάσταση χημικής ισορροπίας στο εδαφικό διάλυμα της ριζόσφαιρας κατά τη διάρκεια της πρόσληψης των θρεπτικών στοιχείων από αυτές. Τα ορυκτά του εδάφους είναι συνήθως όξινης αντίδρασης. Κατά την αποσάθρωση των ορυκτών αυτών ελευθερώνονται ιόντα υδρογόνου. Βέβαια τα ιόντα υδρογόνου που παράγονται με τους παραπάνω τρόπους δε σημαίνει ότι παραμένουν όλα στο εδαφικό διάλυμα. Πολλά από τα ορυκτά του εδάφους είναι βασικής αντίδρασης με αποτέλεσμα να αντιδρούν με το νερό και η τιμή του ph του διαλύματος να είναι 7 ή υψηλότερη του 7. Οι αντιδράσεις ανταλλαγής ιόντων που συμβαίνουν στα ορυκτά γκιψίτη, γκαιτίτη και αιματίτη και στην οργανική] ουσία, απομακρύνουν ιόντα υδρογόνου από το εδαφικό διάλυμα. Με την έκπλυση απομακρύνονται και ιόντα υδρογόνου από το έδαφος Οι συνέπειες της οξίνισης στις χημικές ιδιότητες και την ποιότητα του εδάφους: Οι ποσότητες των ανταλλάξιμων κατιόντων του ασβεστίου και των ανταλλάξιμων κατιόντων του μαγνησίου μειώνονται αρκετά. Τα κατιόντα του μαγνησίου του καλίου του νατρίου και του ασβεστίου και της

16 14 αμμωνίας είναι γνωστά ως βασικά κατιόντα. Τα βασικά κατιόντα είναι μακροστοιχεία και είναι απαραίτητα στη θρέψη των φυτών. Η συνολική ποσότητα των βασικών αυτών κατιόντων εκφράζεται επί τοις εκατό της CEC και χαρακτηρίζεται ως βαθμός κορεσμού με βάσεις Οι ποσότητες του ανταλλάξιμου αργιλίου αυξάνονται. Αυτό έχει πολλές φορές σαν συνέπεια να παρατηρούνται τοξικά συμπτώματα αργιλίου και προβλήματα στην ανάπτυξη των φυτών. Το αρνητικό φορτίο του χούμου μειώνεται και αυξάνεται το θετικό φορτίο του γκιψίτη, γκαιτίτη του αιματίτη και των ένυδρων υδροξειδίων του σιδήρου. Αυτό μειώνει την ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων του εδάφους με αποτέλεσμα να επιδρά αρνητικά στη γονιμότητά του και ταυτόχρονα να οξύνονται τα προβλήματα της έκπλυσης. Η διαθεσιμότητα των θρεπτικών στοιχείων για τα φυτά μειώνεται όπως αυτό συμβαίνει με την διαλυτότητα του φωσφόρου. Η διαθεσιμότητα των τοξικών στοιχείων μεταβάλλεται. Για παράδειγμα η συγκέντρωση του αργιλίου και του μαγγανίου στο εδαφικό διάλυμα είναι μεγάλη και για το λόγο αυτό παρατηρούνται στα φυτά τοξικά συμπτώματα από τα στοιχεία αυτά. Η δραστηριότητα των μικροοργανισμών του εδάφους μειώνεται με αποτέλεσμα να παρατηρείται στα όξινα εδάφη μεγάλη συσσώρευση οργανικής ουσίας, να μειώνεται ο ρυθμός ανοργανοποίησης του οργανικού αζώτου και να μειώνεται ο ρυθμός διαθεσιμότητας του αζώτου του φωσφόρου και του θείου. Παρατηρούμε λοιπόν ότι κάθε μεταβολή του ph επιδρά στη διαθεσιμότητα των θρεπτικών στοιχείων, επιδρά επίσης και στη συγκέντρωση των βαρέων μετάλλων και άλλων στοιχείων που δεν είναι απαραίτητα στη θρέψη των φυτών και μάλιστα γίνονται επιζήμια με τη τοξική τους δράση. Ακόμη με την εκτροπή της τιμής του ph από το κανονικό λόγω της έκπλυσης υφίσταται προβλήματα και το περιβάλλον. Γι αυτό λοιπόν στα πλαίσια της γεωργίας ακρίβειας θα πρέπει να γίνεται διαρκώς έλεγχος της τιμής του ΡΗ και ταυτόχρονα βελτίωσή της ώστε να επιτυγχάνεται η άριστη ποιότητα και η καλύτερη δυνατή γονιμότητα Η επίδραση του ph στην ανάπτυξη των φυτών Εισαγωγή Το μεγάλο εύρος της τιμής του ph που παρατηρείται στα διάφορα εδάφη σε όλο τον κόσμο, καθρεπτίζει τις διαφορές που υπάρχουν στην χωροδιάταξη της φυσικής βλάστησης ή στη χωροδιάταξη των καλλιεργούμενων φυτών. Δεν είναι ακόμη επιστημονικά τεκμηριωμένο αν οι διαφορές που παρατηρούνται στη χωροδιάταξη της φυσικής

17 15 βλάστησης οφείλονται στην ευαισθησία των ριζών από την παρουσία ιόντων υδρογόνου, ή από την παρουσία ιόντων υδροξυλίου στο έδαφος ή στο εδαφικό διάλυμα. Επίσης, δεν είναι γνωστό αν οι δυσμενείς επιδράσεις προκαλούν τοξικά συμπτώματα στα φυτά και βλάπτουν το ριζικό σύστημα. Πειραματικά δεδομένα που προέρχονται από την καλλιέργεια φυτών (μη-ψυχανθή) σε θρεπτικά διαλύματα με τιμές ph που κυμαίνονται μεταξύ 3 και 9, δείχνουν ότι η αύξηση των ριζών και η λειτουργία τους επηρεάζονται σε διαλύματα με τιμές ph <5 και ότι η αύξηση των ριζών και η λειτουργία τους εξαρτάται από το είδος του φυτού α. Οι δυσμενείς συνέπειες από την οξύτητα Τα συμπτώματα που παρατηρούνται στα φυτά σε τιμές ph που κυμαίνονται μεταξύ 4 και 5, είναι δυνατόν να εξουδετερωθούν με την προσθήκη ασβεστίου στο έδαφος. Η ευνοϊκή αυτή επίδραση του ασβεστίου δεν παρατηρήθηκε σε τιμές ph μικρότερες του 3. η αύξηση των φυτών σε εδάφη με τιμές ph που κυμαίνονται μεταξύ 5 και 8 είναι ικανοποιητική. Το αργίλιο είναι στοιχείο που προκαλεί τοξικά συμπτώματα στα φυτά, όταν όμως η συγκέντρωση του αργιλίου στο εδαφικό διάλυμα είναι πολύ χαμηλή, τότε το αργίλιο είναι απαραίτητο στοιχείο για την ανάπτυξη των φυτών. Στη μηδική και τριφύλλια το αργίλιο σε συγκέντρωση 7 μμ είναι ωφέλιμο στοιχείο για τα φυτά αυτά. Στο λόλιο το πολυετές και στα διάφορα αγρωστώδη, συγκέντρωση του αργιλίου στο εδαφικό διάλυμα γύρω στα 186 μμ είναι πολύ χρήσιμη στα φυτά αυτά. Για το καλαμπόκι, συγκέντρωση αργιλίου 18 μμ, είναι πολύ ευεργετική. Πειράματα σε θρεπτικά διαλύματα έδειξαν, ότι τα διάφορα είδη και οι ποικιλίες των φυτών διαφέρουν ως προς την ευαισθησία που έχουν στο αργίλιο και ότι η κρίσιμη συγκέντρωση για κάθε φυτό διαφέρει και εξαρτάται από το ph του διαλύματος, από τη συγκέντρωση του ασβεστίου και από τις τεχνικές των πειραμάτων. Οι κρίσιμες συγκεντρώσεις του αργιλίου έχουν μεγάλο εύρος, από ImM για ανθεκτικά στο αργίλιο φυτά μέχρι 1 μμ για τα ευαίσθητα σε αυτό φυτά. Η αύξηση των ριζών του βαμβακιού περιορίστηκε όταν στο εδαφικό διάλυμα η ενεργότητα του αργιλίου ήταν μεγαλύτερη από 1 μμ. η παρουσία του αργιλίου στο εδαφικό διάλυμα με μορφή Α10Η2+,επιδρά άμεσα στην ανάπτυξη του σιταριού. Επειδή οι ενεργότητες του αργιλίου στο εδαφικό διάλυμα δεν είναι εύκολο να προσδιοριστούν, οι δυσμενείς επιδράσεις της οξύτητας των εδαφών σχετίζονται με το ph ή με το ανταλλάξιμο αργίλιο. Η αύξηση τις

18 16 συγκέντρωσης του αργιλίου συνδέεται με την πτώση της τιμής του ph και την αύξηση της ποσότητας του ανταλλάξιμου αργιλίου. Το αργίλιο εκτός των άλλων επηρεάζει και τη διαθεσιμότητα και άλλων θρεπτικών στοιχείων. Το αργίλιο δημιουργεί δεσμούς με το φώσφορο στις επιφάνειες των ριζών, στα κυτταρικά τοιχώματα και στους μεσοκυττάριους χώρους των ριζών με αποτέλεσμα να μειώνεται η διαθεσιμότητα του φωσφόρου. Το αργίλιο κατακρημνίζεται στα κυτταρικά τοιχώματα και επειδή η κατανομή του φωσφόρου συνδέεται με την κατανομή του αργιλίου σ αυτά, συμπεραίνεται ότι το αργίλιο κατακρημνίζεται με την μορφή του φωσφορικού αργιλίου. Αυξημένες ποσότητες ανταλλάξιμου αργιλίου σημαίνει αυξημένες ποσότητες μηδιαθέσιμου φωσφόρου στις επιφάνειες των ριζών, με αποτέλεσμα να παρατηρούνται τροφοπενίες φωσφόρου στα φυτά. Έτσι εξηγείται γιατί τα τοξικά συμπτώματα του αργιλίου μπορεί να είναι όμοια με εκείνα των τροφοπενιών φωσφόρου. Συγκεντρώσεις ασβεστίου στο εδαφικό διάλυμα μικρότερες από 0,5 mm θεωρούνται κρίσιμες και το κρίσιμο αυτό επίπεδο πιθανόν είναι χαμηλότερο στα καλλιεργούμενα εδάφη. Σε εδάφη με τιμές ph που κυμαίνονται από 5,5 καιό παρατηρούνται τοξικά συμπτώματα από το μαγγάνιο. Τα θετικά αποτελέσματα από την προσθήκη ασβεστίου στα όξινα εδάφη σχετίζονται με την μείωση των τοξικών συμπτωμάτων του μαγγανίου στον καπνό, η προσθήκη του ασβεστίου στο έδαφος όχι μόνο προκαλεί μείωση των δυσμενών επιδράσεων του μαγγανίου στα φυτά αλλά η παρουσία του μαγγανίου υποβοηθά την πρόσληψη του ασβεστίου από τα αυτά β, Η ανάπτυξη των φυτών στα ασβεστούχα εδάφη-χλώρωση φυτών. Υπάρχουν φυτά που ευδοκιμούν ικανοποιητικά στα ασβεστούχα εδάφη (ασβεστόφιλα) π. χ. η μηδική, υπάρχουν όμως φυτά που το ασβέστιο του εδάφους του προκαλεί έντονα προβλήματα (ασβεστόφοβα). Στα φυτά που καλλιεργούνται σε ασβεστούχα εδάφη παρατηρούνται τροφοπενίες διαφόρων θρεπτικών στοιχείων, ενώ στα φυτά που καλλιεργούνται σε όξινα εδάφη παρατηρούνται τοξικά συμπτώματα από το αργίλιο και το μαγγάνιο. Στα όξινα εδάφη οι τοξικότητες του αργιλίου και του μαγγανίου που παρατηρούνται στα φυτά απομακρύνονται με την ανύψωση της τιμής του ph του εδάφους σε επιθυμητό επίπεδο για τη βέλτιστη ανάπτυξη των φυτών. Απεναντίας οι τροφοπενίες των φυτών που παρατηρούνται στα ασβεστούχα εδάφη θεραπεύονται με την προσθήκη στο έδαφος κατάλληλων χημικών λιπασμάτων, ή με διαφυλλικούς ψεκασμούς θρεπτικών στοιχείων.

19 17 Το μεγαλύτερο πρόβλημα που παρουσιάζεται στα πειράματα με θρεπτικά διαλύματα είναι η εξουδετέρωση των δυσμενών συνεπειών στα φυτά από τη δράση των όξινων ανθρακικών ιόντων, διότι κάθε μεταβολή στη συγκέντρωση των ιόντων αυτών θα επιφέρει μεταβολές στις χημικές ιδιότητες των θρεπτικών διαλυμάτων όπως π. χ. μεταβολές στην τιμή του ph στη συγκέντρωση του ασβεστίου, μεταβολές στην μορφές των φωσφορικών ιόντων, καθώς και πιθανή κατακρήμνιση των μεταλλικών ιχνοστοιχείων. Στα εδάφη όμως οι δυσκολίες αυτές είναι μεγαλύτερες,διότι οι δυσκολίες αυτές προέρχονται από τις αλλαγές στην ισορροπία μεταξύ των επιφανειών της στερεής φάσης του εδάφους και διαλύματος. Στα θρεπτικά διαλύματα η μεγάλη συγκέντρωση των όξινων ανθρακικών ιόντων προκαλεί στα φυτά χλωρωτικά συμπτώματα εξαιτίας της τροφοπενίας σιδήρου. Στα εδάφη η υψηλή συγκέντρωση των όξινων ανθρακικών ιόντων στο εδαφικό διάλυμα συνδέεται με την υψηλή τιμή του ph ή υψηλή συγκέντρωση του CO2 στο εδαφικό διάλυμα. Η ανύψωση της τιμής του ph θα προκαλέσει μείωση της διαλυτότητας του σιδήρου και μαγγανίου, με αποτέλεσμα χλωρωτικά συμπτώματα στα καλλιεργούμενα φυτά στα εδάφη αυτά. Οι αυξημένες δόσεις των φωσφορικών λιπασμάτων για την λίπανση των καλλιεργειών είναι δυνατόν να προκαλέσει στα φυτά χλώρωση. Θα πρέπει όμως να τονίσουμε ότι τα φυτά καλλιεργούμενα σε διάφορα ασβεστούχα εδάφη παρουσιάζουν διάφορο βαθμό χλώρωσης Κατάταξη των εδαφών με βάση την τιμή του ph Πολύ ισχυρώς όξινα ph 4-5 Ισχυρώς όξινα ph 5,1-5,8 Μετρίως όξινα ph 5,9-6,5 Ουδέτερα ph 6,5-7,5 1 Ελαφρός αλκαλικά ph 7,5-8,5 Αλκαλικά ph >8,5 Φυτά ευαίσθητα στην οξίνιση των εδαφών. Η ευαισθησία των φυτών εκφράζεται ως η τιμή του ph του κάτω της οποίας η καλλιέργεια των φυτών είναι προβληματική Καλλιεργούμενα ph καλλιεργούμενα ph Φυτά φυτά Κριθάρι 5,9 Ελαιοκράμβη 5,6 Φασόλια 6,0 Ρύζι 4,9 Ζαχαρότευτλα 5,9 Σιτάρι 5,5 Παντζάρια 5,9 Αγριοτρίφυλλο 5,7

20 18 Κοκκινογούλια 5,9 Πατάτες 4,9 Λινάρι 5,4 Τριφύλλι έρπον 5,6 Καλαμπόκι 5,5 Φεστούκα 4,7 Βρώμη 5,3 Μηδική 6,2 Μπιζέλια 5,9 Βίκος 5,9 1.3 Επίδραση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας στην ποιότητα του εδάφους. Εισαγωγή Η ηλεκτρική αγωγιμότητα είναι μία χημική ιδιότητα με την οποία μπορούμε να προσδιορίζουμε την αλατότητα των εδαφών. Αλατότητα και ηλεκτρική αγωγιμότητα είναι δύο συνυφασμένες έννοιες. Η αλατότητα είναι το αρχαιότητα πρόβλημα ρύπανσης του εδάφους. Η πτώση της αυτοκρατορίας των βαβυλωνιών, υποστηρίζεται, ότι είναι το αποτέλεσμα των καταστροφών που υπέστησαν οι αρδευόμενος καλλιέργειες εξαιτίας της συσσώρευσης αλάτων στο έδαφος. Παρά το γεγονός ότι σε παγκόσμια κλίμακα, οι επιστήμονες διαθέτουν αρκετή επιστημονική γνώση και τεχνογνωσία, σε πολλές περιοχές του πλανήτη μας, η γονιμότητα στο ένα τρίτο των αρδευομένων εκτάσεων έχει υποβαθμιστεί από τη συσσώρευση των αλάτων στα εδάφη αυτά με αποτέλεσμα τη μείωση της παραγωγής των καλλιεργειών. Αλατούχα εδάφη δημιουργούνται στις ξηρές και ημίξηρες περιοχές του πλανήτη μας, στις οποίες δεν παρατηρούνται μεγάλες βροχοπτώσεις που θα βοηθούσαν στην διάλυση και την απομάκρυνση των αλάτων, από τα εδάφη αυτά. Στις περιοχές αυτές, αφενός η διάλυση και η απομάκρυνση των αλάτων είναι μικρή, αφετέρου η εξατμισοδιαπνοή είναι μεγάλη Αλάτωση των εδαφών Η δημιουργία αλατούχων εδαφών σχετίζεται τόσο με την τοπογραφική και γεωγραφική θέση μιας περιοχής όσο και με την ποιότητα του νερού άρδευσης. Σχετικά με την τοπογραφική και γεωγραφική] θέση μιας περιοχής περιλαμβάνονται: Τα δέλτα των ποταμών ή παραθαλάσσιες περιοχές που κατακλύζονται εποχιακά από τα νερά της θάλασσας Περιοχές που βρίσκονται στα χαμηλότερα σημεία μιας ευρύτερης λεκάνης

21 19 Περιοχές με εδάφη βαριάς σύστασης και με μικρή διαπερατότητα. Έχουμε αλάτωση εξαιτίας του νερού άρδευσης Η αλατότητα του εδάφους στην πράξη μετρείται στο εδαφικό εκχύλισμα του πολτού (του νερού κορεσμού) και αναφέρεται ως εδαφική αλατότητα. Στο διάλυμα που εκχυλίζεται από τον πολτό προσδιορίζεται η ηλεκτρική αγωγιμότητα (ECe) στους 25 C και χρησιμοποιείται για την μέτρηση του ποσού των αλάτων του εδαφικού εκχυλίσματος του πολτού. Η μέτρηση γίνεται σε decisiemens/m ή σε millisiemens/cm. Η απλούστερη κατάταξη των εδαφών με βάση την εδαφική αλατότητα (ECe) έχει ως έξής: Αλατούχα εδάφη (ECe)> 2ds/m Μη Αλατούχα εδάφη (ECe)> 2ds/m Μια άλλη σχέση, με μεγάλη σημασία, είναι ο λόγος προσρόφησης νατρίου (Sodium Absorption Ratio - SAR). To SAR είναι μία σχέση, για εδαφικά εκχυλίσματα και νερά άρδευσης και χρησιμοποιείται για την έκφραση της σχετικής ενεργότητας των ιόντων νατρίου σε αντιδράσεις ανταλλαγής με την φάση του εδάφους. To SAR προκύπτει από τη σχέση : SAR = Na+/ [(Ca2+ + Mg2+)/2] Πορεία νατρίωσης των εδαφών Στο χωράφι το έδαφος βρίσκεται σε ισορροπία με την υγρή και την αέρια φάση που το περιβάλλει, που σημαίνει ότι η ανταλλάξιμη φάση του εδάφους βρίσκεται σε ισορροπία με τα ιόντα του εδαφικού διαλύματος. Στο εδαφικό διάλυμα τον μη αλατούχων εδαφών επικρατούν τα ιόντα του Ca2+, λιγότερα του Mg2+ και ακόμη λιγότερο του Κ+ και του Να+. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα οι ανταλλάξιμες θέσεις τις επιφάνειας των ορυκτών της αργίλου να είναι δεσμευμένες σε μεγάλο ποσοστό (80%) με ιόντα μαγνησίου και ασβεστίου και σε μικρότερο ποσοστό με τα αλλά κατιόντα. Με την προσθήκη αλάτων στο εδαφικό διάλυμα αρχίζουν να μεταβάλλονται πλέον οι σχέσεις ανιόντων και κατιόντων στο διάλυμα αυτό. Καθώς προχωρεί η πορεία αλάτωσης του εδάφους παρατηρείται συμπύκνωση του διαλύματος με αποτέλεσμα ορισμένα άλατα ασβεστίου και μαγνησίου να οδηγούνται σε σταδιακή καθίζηση. Το εδαφικό διάλυμα περιέχει κυρίως χλωριούχα, ανθρακικά και θειικά άλατα του Ca2+, Mg2+, Κ+ και Να+. Τα ανθρακικά άλατα του ασβεστίου και του μαγνησίου με την σταδιακή συμπύκνωση αρχίζουν να καθιζάνουν και στην συνέχεια καθιζάνουν και τα θειικά άλατα του ασβεστίου. Η αντίδραση του Na2COs ως άλας ευδιάλυτο, παραμένει στο

22 20 εδαφικό διάλυμα. Η αντίδραση του Na2C03 χαρακτηρίζεται ως αλκαλική με αποτέλεσμα τη δημιουργία αλκαλικού περιβάλλοντος. Η δημιουργία όμως αλκαλικού περιβάλλοντος προκαλεί την επιτάχυνση της καθίζησης των ανθρακικών αλάτων του ασβεστίου και μαγνησίου και των θειικών του ασβεστίου. Έτσι κατ αυτών τον τρόπο στο αλατούχο έδαφος παρατηρείται μία σταδιακή διαφοροποίηση της σύνθεσης του εδαφικού διαλύματος. Η συγκέντρωση των ιόντων του ασβεστίου και του μαγνησίου στο εδαφικό διάλυμα αρχίζει να μειώνεται σημαντικά με αποτέλεσμα τα άλατα του νατρίου ως ευδιάλυτα να παραμένουν στο εδαφικό διάλυμα και έτσι το ποσοστό τους συνεχώς αυξάνεται. Με την πάροδο της πορείας καθίζησης του ανθρακικού ασβεστίου και του ανθρακικού μαγνησίου καθώς και του θειικού ασβεστίου, η συγκέντρωση του νατρίου στο εδαφικό διάλυμα αυξάνεται σε σχέση με τα άλλα κατιόντα μέχρι την τέλεια επικράτηση του νατρίου. Η μεταβολή της σύνθεσης του εδαφικού διαλύματος αρχίζει να διαταράσσει την ισορροπία της στερεής και της υγρής φάσης του εδαφικού συστήματος. Η μεταβολή της σύνθεσης του εδαφικού διαλύματος για να είναι καθοριστική θα πρέπει το νάτριο να αποτελεί το 50% τουλάχιστον του συνόλου των κατιόντων του εδαφικού διαλύματος. Στη περίπτωση αυτή είναι εφικτή η αντικατάσταση του ασβεστίου και του μαγνησίου από τις θέσεις ανταλλαγής από ιόντα νατρίου, με αποτέλεσμα να αυξάνεται το ποσοστό του ανταλλάξιμου νατρίου. Όταν το ποσοστό του ανταλλάξιμου νατρίου (ESP) υπερβεί το 15 % της CEC του εδάφους τότε το έδαφος θεωρείται νατριωμένο. Με την πάροδο του χρόνου τα εδάφη γίνονται πρώτα αλατούχα και στη συνέχεια αλατούχα - νατριωμένα. Αν για κάποια αιτία το αλατούχο εδαφικό διάλυμα αντικατασταθεί με διάλυμα μικρής περιεκτικότητας σε άλατα, τότε το έδαφος μεταπίπτει σε μη αλατούχο- νατριωμένο Κατάταξη των εδαφών με βάση την ηλεκτρική αγωγιμότητα, και το λόγο προσρόφησης - ποσοστό ανταλλάξιμου νατρίου Εδάφη αλατούχα. Τα εδάφη αυτά είναι μη νατριωμένα που περιέχουν υδατοδιαλυτά άλατα σε ποσότητες τέτοιες, που να αναστέλλουν την αύξηση των περισσότερων φυτών. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα του εδαφικού εκχυλίσματος του πολτού είναι μικρότερη από 2dS/m στους 25 C, το ποσοστό ανταλλάξιμου νατρίου (ESP) είναι μικρότερο από 15 και το ph συνήθως μικρότερο από 8,5. Εδάφη αλατούχα νατριωμένα. ECe>2 ds/m, SAR>13, ESP>15 ρη<8.5

23 21 Εδάφη μη αλατούχα -νατριωμένα. ECe<2 ds/m, SAR>13, ρη<8.5 ESP> Οι επιπτώσεις της υψηλής ηλεκτρικής αγωγιμότητας (αλάτωση) και της νατρίωσης στην ποιότητα των εδαφών. Όταν το έδαφος έχει υψηλή τιμή ηλεκτρικής αγωγιμότητας τότε παρατηρείται μόνο η επίδραση της συγκέντρωσης των διαλυτών αλάτων του εδαφικού διαλύματος στις φυσικές ιδιότητες του εδάφους και κυρίως στη διηθητικότητά του, θετικά ή αρνητικά. Αν το συνολικό ποσό των αλάτων είναι μεγάλο τότε η διηθητικότητά του εδάφους αυξάνει. Αν η συγκέντρωση των αλάτων είναι μεγάλη, τότε η άργιλος του εδάφους βρίσκεται σε ισχυρής θρόμβωσης. Η ισχυρή θρόμβωση δημιουργεί στο έδαφος μεγάλη διηθητικότητά. Αν η συγκέντρωση των αλάτων είναι μικρή, ή αν ο λόγος νατρίου προς (ασβέστιο + μαγνήσιο) είναι μεγάλος, τότε η διηθητικότητά μειώνεται αισθητά. Τα φαινόμενα αυτά συνδέονται με τη θρόμβωση και τον διαμέρισμά της αργίλου. Επίσης όταν η συγκέντρωση του εδαφικού διαλύματος μειώνεται και ταυτόχρονα το ESP είναι μεγαλύτερο του 15 τότε μειώνεται και η υδραυλική) αγωγιμότητα. Στο χωράφι δημιουργούνται κρίσιμες συνθήκες στο έδαφος όταν η βροχή το χειμώνα ή το νερό άρδευσης καλής ποιότητας μειώνουν τη συγκέντρωση του εδαφικού διαλύματος σε χαμηλά επίπεδα. Με εξαίρεση το επιφανειακό έδαφος, η ολική ιονική ισχύς του εδαφικού διαλύματος διατηρείται περίπου στην τιμή 3 mmolc/l. Ακόμα και κατά τη διάρκεια της βροχής, εξαιτίας του εφοδιασμού του διαλύματος με κατιόντα, προερχόμενα από τις θέσεις ανταλλαγής και από την αποσάθρωση των ορυκτών. Στην παραπάνω συγκέντρωση του εδαφικού διαλύματος η υδραυλική αγωγιμότητα των εδαφών μπορεί να επηρεαστεί με τιμές ESP μικρές όπως π. χ. ESP =15. στο επιφανειακό στρώμα του εδάφους η μικρή τιμή της συγκέντρωσης του διαλύματος, σε συνδυασμοί με τις επιδράσεις των σταγόνων της βροχής, θα προκαλέσει μείωση της διηθητικότητας του εδάφους ακόμα και σε μικρότερες τιμές ESP. Είναι γνωστό ότι τα ορυκτά σμεκτίτες χαρακτηρίζονται από μεγάλη διόγκωση των κρυστάλλων τους και από διαμέρισμά αυτών εξαιτίας του υψηλού αρνητικού φορτίου και του μικρού μεγέθους των σωματιδίων τους. Ένα νατριωμένο έδαφος απαιτεί όχι καλής ποιότητας νερό άρδευσης για την προστασία της δομής του εδάφους. Οι δυσμενείς επιδράσεις στη δομή από τα νερά της βροχής είναι δυνατόν να περιοριστούν ή να εμποδιστούν με την εφαρμογή στο έδαφος διαλυτών αλάτων, όπως γύψου ή χλωριούχου ασβεστίου, που διατηρούν τη συγκέντρωση του

24 22 εδαφικού διαλύματος και εφοδιάζουν το έδαφος με ανταλλάξιμο ασβέστιο. Παρά το γεγονός ότι η τιμή ESP= 15 χρησιμοποιείται ως το πλέον όπλο κριτήριο κατάταξης της νατρίωσης των εδαφών, οι κρίσιμες τιμές ESP εξαρτώνται από τη συγκέντρωση του διαλύματος. Για την επιλογή του κατάλληλου νερού για την άρδευση των καλλιεργειών λαμβάνονται υπόψη το ESP του εδάφους και η συγκέντρωση των αλάτων στο νερό. Όταν το έδαφος είναι μη αλατούχο - νατριωμένο τότε το υψηλό ποσοστό του ανταλλάξιμου νατρίου και η υψηλή τιμή του ph καθορίζουν τη διηθητικότητα του εδάφους. Η πολύ μικρή συγκέντρωση αλάτων στο εδαφικό διάλυμα αποτελεί παράγοντα αύξησης της ταχύτητας υδρόλυσης ενός ποσοστού του ανταλλάξιμου νατρίου, που έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία NaOH και την ανύψωση της τιμής του ph. Η μικρή ηλεκτρική αγωγιμότητα και το μεγάλο ESP σε συνδυασμό με το ph δημιουργούν τις προϋπόθεσης διόγκωσης και διαμερισμού της αργίλου, που συνεπάγεται το κλείσιμο των πόρων του εδάφους και τη μείωση της διηθητικότητας σε πολύ χαμηλά επίπεδα. Το πρόβλημα γίνεται αρκετά πολύπλοκο όταν γίνεται αναφορά στις δυσμενείς συνέπειες που οφείλονται στην νατρίωση των εδαφών Οι δυσμενείς συνέπειες της υψηλής τιμής της ηλεκτρικής αγωγιμότητας στα φυτά. Οι τρόποι επίδρασης των διαλυτών αλάτων στην ανάπτυξη των φυτών είναι : Αυτοί που αναφέρονται σε ειδικές επιζήμιες επιδράσεις στα φυτά και οφείλονται σε συγκεκριμένα ιόντα που υπάρχουν στο έδαφος, και Αυτί που αναφέρονται σε μια καθολική επίδραση στα φυτά, σαν αποτέλεσμα αύξησης της οσμωτικής πίεσης του εδαφικού διαλύματος γύρω από τις ρίζες των φυτών. Οι ειδικές επιζήμιες επιδράσεις στα φυτά κατατάσσονται σε δύο κατηγορίες: Α) σ αυτές που οφείλονται στα ιόντα, τα οποία βρίσκονται σε χαμηλές συγκεντρώσεις στο εδαφικό διάλυμα, και Β) σ αυτές που οφείλονται στα ιόντα τα οποία βρίσκονται σε μεγάλες συγκεντρώσεις στο εδαφικό διάλυμα. Γενικά η υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα (αλατότητα) προκαλεί νανισμό στα φυτά. Ο νανισμός αυτός μπορεί να μη γίνει αντιληπτός αν δεν υπάρχουν για σύγκριση φυτά που αναπτύσσονται σε εδάφη με μικρή αλατότητα. Η υψηλή αλατότητα μπορεί να προκαλέσει μείωση της απόδοσης των καλλιεργειών κατά 20%. Χωρίς βέβαια να υπάρχουν εμφανή συμπτώματα αντιληπτά στους παραγωγούς, που να οφείλονται

25 23 στην επιζήμια δράση των αλάτων. Όταν η συγκέντρωση των διαλυτών αλάτων είναι υψηλή, τότε σε ορισμένα είδη φυτών η επιζήμια δράση τους γίνεται εμφανής γιατί τα φύλλα των φυτών αποκτούν ένα μουντό χρώμα, συνήθως κοκκινοπράσινο και στη συνέχεια καλύπτονται από μία κηρώδη επίστρωση. Οι επιζήμιες επιδράσεις των διαλυτών αλάτων συνοψίζονται παρακάτω: Φυσιολογική δίψα στα φυτά, που είναι αποτέλεσμα της επίδρασης της οσμωτικής πίεσης. Αυξανόμενη υδραυλική αντίσταση των ριζών και των φυτών. Μεταβολή των ορμονικών επιπέδων στα φυτά, που επιδρούν στους ρυθμούς αύξησης των φυτών. Άμεση επιζήμια επίδραση, ειδικότερα στους μηχανισμούς φωτοσύνθεσης των φυτών. Ανταγωνισμός των θρεπτικών στοιχείων με αποτέλεσμα τη χρήση αυξημένης ενέργειας, προκειμένου να διατηρηθεί η ισορροπία του λόγου Κ/Να. Βέβαια οι παραπάνω επιζήμιες επιδράσεις των διαλυτών αλάτων δεν έχουν διερευνηθεί αρκετά μέχρι σήμερα. Τα φυτά αντλούν το νερό από το έδαφος με απορροφητική δύναμη μεγαλύτερη από αυτή με την οποία συγκρατείται το νερό από το έδαφος. Το φυτό θα πρέπει να εξασφαλίσει την ισχύ αυτή για να είναι σε θέση να αντλήσει αρκετή ποσότητα νερού για τις ανάγκες του γιατί διαφορετικά θα υποφέρει από υδατική καταπόνηση. Τα άλατα στο εδαφικό διάλυμα αυξάνουν την τη δύναμη που απαιτείται από τα φυτά για την άντληση του νερού από το έδαφος και η δύναμη αυτή αναφέρεται ως οσμωτικό δυναμικό. Όταν το νερό περιέχει άλατα τότε απαιτείται μεγαλύτερη ενέργεια ανά μονάδα όγκου νερού, προκειμένου το φυτό να αντλήσει νερό απαλλαγμένο αλάτων από ένα αλατούχο εδαφικό διάλυμα. Όταν έχουμε δύο κατά τα άλλα όμοια εδάφη και την ίδια περιεκτικότητα σε νερό, αλλά το ένα είναι αλατούχο το δε άλλο δεν είναι αλατούχο τα φυτά είναι σε θέση να αντλήσουν περισσότερο νερό από το μη αλατούχο έδαφος. Η ενέργεια που απαιτείται για την άντληση νερού από αλατούχο έδαφος (οσμωτικό δυναμικό) προστίθεται στην ενέργεια που απαιτείται για την άντληση νερού από μη αλατούχο έδαφος (έδαφο - υδατικό δυναμικό). Οι επιζήμιες επιδράσεις που παρατηρούνται στα φυτά, δεν οφείλονται μόνο στο νάτριο και στο βόριο, αλλά και στην υψηλή τιμή του Ρΐι του εδάφους. Όταν το ph του εδάφους έχει υψηλή τιμή, τα φωσφορικά ιόντα, ο σίδηρος και το μαγγάνιο του εδάφους δεν είναι διαθέσιμα στα φυτά. Επίσης στις περιπτώσεις που η τιμή του ph είναι ψηλή, η δομή του εδάφους καθίσταται ασταθής στη δράση του νερού με αποτέλεσμα τη μείωση της διηθητικότητας και τη μείωση των εδαφικών πόρων.

26 24 Τα νερά άρδευσης που περιέχουν βόριο περισσότερο από 0,75mg/1 πρέπει να χρησιμοποιούνται με μεγάλη προσοχή, ιδίως στα εσπεριδοειδή. Νερά άρδευσης που περιέχουν βόριο σε συγκεντρώσεις 4-6 mg/1 περιορίζουν την καλλιέργεια των φυτών, ακόμα και των φυτών εκείνων που είναι ανθεκτικά στην παρουσία του βορίου, όπως είναι μερικές ποικιλίες των ζαχαρότευτλων, μηδικής σόργου και βαμβακιού. Τα περισσότερα φυτά είναι ευαίσθητα στην παρουσία του νατρίου στο έδαφος (ανταλλάξιμο νάτριο και υδατοδιαλυτό νάτριο). σε μεγάλες όμως συγκεντρώσεις νατρίου παρατηρούνται τοξικά συμπτώματα σ αυτά. Επίσης σε ισοδύναμες υψηλές οσμωτικές πίεσης, τα ιόντα του μαγνησίου είναι τοξικότερα από τα ιόντα του ασβεστίου και αυτά επίσης πολύ πιο τοξικά από τα ιόντα του νατρίου. Μεγάλη συγκέντρωση χλωριούχου νατρίου μπορεί να δράσει επιζήμια στα φυτά, επειδή το χλωριούχο νάτριο επιδρά περιοριστικά στην πρόσληψη των θρεπτικών στοιχείων από τις ρίζες., το νάτριο δρα ανταγωνιστικά στην πρόσληψη του καλίου από τα νέα φυτά ορισμένων ποικιλιών κριθαριού. Στην περίπτωση αυτή απαιτούνται μεγάλες συγκεντρώσεις καλίου στο διάλυμα. Τα διάφορα είδη φυτών αντιδρούν κατά διάφορο τρόπο στις υψηλές συγκεντρώσεις των διαλυτών αλάτων. Σε ελαφρά και μέσης σύστασης εδάφη, το περισσότερο από το διαθέσιμο νερό του εδάφους συγκρατείται με σχετικά υψηλό εδαφο - υδατικό δυναμικό. Έτσι αν το έδαφος δεν είναι αλατούχο, το φυτό μπορεί να χρησιμοποιήσει το περισσότερο από το διαθέσιμο νερό. Όταν το φυτό αντλεί νερό το οσμωτικό δυναμικό μειώνεται απότομα και ανάλογα με την ποσότητα του νερού που χρησιμοποιείται από το φυτό, με αποτέλεσμα το συνολικό δυναμικό του νερού να μειώνεται πολύ από την παρουσία διαλυτών αλάτων στο έδαφος, παρά από την απουσία αυτών. Τα φυτά διαφέρουν ως προς την ικανότητα που έχουν να αντέχουν στις επιζήμιες επιδράσεις της αλατότητας των εδαφών. Επίσης δείχνουν διαφορετική ικανότητα άντλησης του νερού από τα εδάφη η υγρασία τους βρίσκεται στο σημείο μάρανσης των φυτών. Τα φυτά που έχουν προσαρμοστεί να αναπτύσσονται κανονικά σε αλατούχα εδάφη έχουν την ικανότητα να αντλούν νερό με μεγαλύτερη ικανότητα σε συνθήκες ξηρασίας. Όμως η αντοχή των φυτών στα διαλυτά άλατα καθώς και στην ξηρασία, δεν είναι απαραίτητο να σχετίζονται μεταξύ τους. Όσο μεγαλύτερη είναι η αλατότητα των εδαφών, τόσο λιγότερο νερό μπορούν να αντλούν τα φυτά από το έδαφος, πριν αρχίσουν να υποφέρουν από την έλλειψη του νερού. Έτσι τα φυτά καλλιεργούμενα σε εδάφη με υπερβολικές συγκεντρώσεις διαλυτών αλάτων χρειάζονται συχνότερες αρδεύσεις από τα φυτά που καλλιεργούνται σε μη - αλατούχα εδάφη. Το σημείο μάρανσης στα αλατούχα εδάφη αντιστοιχεί σε μεγαλύτερο ποσοστό εδαφικής υγρασίας από το σημείο μάρανσης τιον μη αλατούχων εδαφών. Όταν στα αλατούχα εδάφη οι αρδεύσεις δεν είναι

27 25 συχνές τότε τα φυτά υποφέρουν από δίψα, ανεξάρτητα αν το ποσοστό υγρασίας του εδάφους είναι μεγαλύτερο από το ποσοστό υγρασίας του σημείου μάρανσης. Πειράματα που έγιναν στο Ισραήλ σε καλλιέργειες με φασόλια έδειξαν ότι, οι καλλιέργειες αυτές αντέδρασαν θετικά στη διάχυση οξυγόνου στο νερό της στάγδην άρδευσης. Επίσης υπάρχουν και μερικές μαρτυρίες από καλλιεργούμενα φυτά στο χωράφι σχετικά με την απώλεια της παραγωγής, που οφείλεται στην μέτρια αλατότητα, η οποία μπορεί να είναι σημαντική σε εδάφη μικρής γονιμότητας παρά σε πολύ γόνιμα εδάφη. Στα εδάφη με λίγα άλατα παρατηρήθηκε θετική αντίδραση των φυτών στα λιπάσματα ιδιαίτερα στην προσθήκη φωσφορικών λιπασμάτων και ίσως και αζωτούχων. Τα οσμωτικά λιπάσματα έχουν το πλεονέκτημα ότι δεν αυξάνουν την οσμωτική πίεση του εδαφικού διαλύματος, επειδή τα φωσφορικά ιόντα δεσμεύονται πολύ ισχυρά από το έδαφος. Η αντοχή των φυτών στα διαλυτά άλατα είναι πολύπλοκη υπόθεση για πολλούς λόγους. Μπορεί να είναι μικρή όταν τα φυτά είναι νέα και όταν αυτά αναπτυχθούν κανονικά να έχουν μεγάλη αντοχή στα διαλυτά άλατα. Ένα παράδειγμα είναι η μηδική. Τα φυτά μπορεί να επιζήσουν σε μεγάλη συγκέντρωση διαλυτών αλάτων, άλλα να αυξάνονται με αργούς ρυθμούς. Επίσης μπορεί τα φυτά να αυξάνονται σε μέτρια συγκέντρωση διαλυτών αλάτων, αλλά το προϊών να έχει μικρή εμπορική αξία. Υπάρχουν και περιπτώσεις που τα φυτά μπορούν να αυξάνονται σε πολύ αλατούχα εδάφη. Στις περιπτώσεις αυτές, η ποιότητα των παραγομένων προϊόντων επηρεάζεται αρνητικά από τη μεγάλη συγκέντρωση των αλάτων. Για παράδειγμα, τα σιτηρά μπορεί σε αλατούχα εδάφη να παράγουν χλωρή μάζα, για παραγωγή όμως καρπού τα εδάφη αυτά είναι ακατάλληλα. Τα ζαχαρότευτλα που καλλιεργούνται σε αλατούχα εδάφη παράγουν κονδύλους με χαμηλό ζαχαρικό τίτλο Η επίδραση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας στη ποιότητα του εδάφους και εκτίμηση των προβλημάτων της διηθητικότητας. Είναι γνωστό ότι οι περιοχές που δέχονται πολλές βροχές παρουσιάζουν μειωμένη διηθητικότητα με αποτέλεσμα μεγάλη επιφανειακή' ] απορροή που έχει και σα συνέπεια τη διάβρωση των εδαφών όταν πρόκειται για επικλινή εδάφη. Η μειωμένη διηθητικότητα οφείλεται στο νερό της βροχής που έχει μικρή ηλεκτρικό] αγωγιμότητα, με αποτέλεσμα να εκπλύνει τα ελεύθερα άλατα και ιδιαίτερα το ασβέστιο με άμεσο ή έμμεσο αποτέλεσμα τη μείωση της γονιμότητας. Το ασβέστιο έχει θετική επίδραση τόσο στη σταθερότητα των συσσωματωμάτων του εδάφους όσο και στη δομή του εδάφους.

28 26 Τα διάφορα συστήματα άρδευσης μπορούν να θεωρηθούν επιτυχή μόνο όταν η διηθητικότητα διατηρείται καθ όλη την εδαφική κατατομή. Η διηθητικότητα εξαρτάται από το ποσοστό του ανταλλάξιμου νατρίου και από τη συγκέντρωση των ελευθέρων αλάτων στο νερό που διηθείται. Ένα έδαφος μπορεί να έχει υψηλό ESP και να διατηρεί τη διηθητικότητά του, αν το διηθούμενο διάλυμα που βρίσκεται σε χημική ισορροπία περιέχει υδατοδιαλυτά άλατα σε υψηλές συγκεντρώσεις. Καθώς το διάλυμα γίνεται αραιότερο είναι δυνατόν να επιτευχθεί τέτοια συγκέντρωση διαλυτών αλάτων στο 'εδαφικό διάλυμα, με αποτέλεσμα τη διόγκωση των εδαφικών συσσωματωμάτων. Με την διόγκωση των εδαφικών συσσωματωμάτων παρατηρείται μείωση του μεγέθους των εδαφικών πόρων, με αποτέλεσμα τη μείωση της διηθητικότητας του εδάφους. Όταν η συγκέντρωση των διαλυτών αλάτων μειωθεί ακόμη περισσότερο η άργιλος του εδάφους διαμερίζεται, δηλαδή η άργιλος υφίσταται θρόμβωση και κλίνουν οι περισσότεροι από τους μικρούς πόρους του εδάφους. Εδάφη πλούσια σε σίδηρο και ειδικότερα σιδηροκαολινικά εδάφη μπορεί να έχουν υψηλό ESP και να διατηρούν τη διηθητικότητά τους σε διαλύματα με μικρή ηλεκτρική αγωγιμότητα. Αντίθετα αλλουβιακά εδάφη με λεπτή άμμο και ιλύ, με άργιλο πλούσια σε μαρμαρυγιακά ορυκτά και με μικρό ποσοστό οργανικής ουσίας παρουσιάζουν μειωμένη διηθητικότητα σε διαλύματα με μικρή ηλεκτρική αγωγιμότητα ακόμα και στις περιπτώσεις που το έδαφος έχει χαμηλό ESP. Δεν έχει καθοριστεί το ελάχιστο ποσοστό του ανταλλάξιμου νατρίου, υπεράνω του οποίου η διηθητικότητα του εδάφους επηρεάζεται από το νερό άρδευσης. Το ποσοστό του ανταλλάξιμου νατρίου του εδάφους κατά το οποίο δεν παρατηρείται μείωση της διηθητικότητας του εδάφους, εξαρτάται από τη διαχείριση του εδάφους και από τη συγκέντρωση των διαλυτών αλάτων στο διηθούμενο νερό. Η τιμή ESP =15 χρησιμοποιείται σε μεγάλη έκταση στις ΗΠΑ, ως το κρίσιμο ποσοστό του ανταλλάξιμου νατρίου. Στην περίπτωση κατά την οποία το ποσοστό του ανταλλάξιμου νατρίου είναι μεγαλύτερο του 15 η δομή του εδάφους καθίσταται ασταθής. Η τιμή ESP =15 θεωρείται ότι είναι ένας χρήσιμος οδηγός για τα περισσότερα αρδευόμενα εδάφη. Το κρίσιμο ποσοστό του ανταλλάξιμου νατρίου που δεν προκαλεί διόγκωση των συσσωματωμάτων σε βαθμό που να προκαλέσει μείωση της διηθητικότητας,ή να προκαλέσει θολότητα στα νερά της στράγγισης, θα πρέπει να προσδιορίζεται σε κάθε τύπο εδάφους με τη χρήση διαλύματος που να αντιστοιχεί στη χαμηλότερη περιεκτικότητα σε ελεύθερα άλατα του νερού άρδευσης. η τιμή ESP=15 θεωρείται ως η πλέον ασφαλής τιμή για αλλουβιακά εδάφη που περιέχουν μαρμαρυγιακά ορυκτά, μοντμοριλονιτική άργιλο, καθώς και υψηλό ποσοστό άμμου και ιλύος και για νερό άρδευσης με μικρή ηλεκτρική αγωγιμότητα, προκειμένου να

29 27 αποφευχθεί η καταστροφή της δομής του εδάφους. Για τιμή ESP=7,5 το νάτριο είναι δυνατόν να προκαλέσει προβλήματα στη δομή του εδάφους εξαιτίας της διόγκωσης των εδαφικών συσσωματωμάτων Διαχείριση των αλατούχων εδαφών και αντιμετώπιση των προβλημάτων που προέρχονται από την αλατότητα, για τη βελτίωση της ποιότητας του εδάφους. Υπάρχουν διάφορες τεχνικές για τον έλεγχο της αλατότητας του εδάφους όμως, στην καθημερινή γεωργική πρακτική εφαρμόζονται συνδυασμένες τεχνικές. Πριν από κάθε προσπάθεια αντιμετώπισης της αλατότητας θα πρέπει να έχουμε υπόψη τα εξής: Τη μεγάλη σπουδαιότητα που έχει η έκπλυση των αλάτων κάτω από τη ζώνη των ριζών, πριν ακόμα τα άλατα προκαλέσουν προβλήματα στα φυτά. Τη διατήρηση στο έδαφος ικανής διαθέσιμης υγρασίας για τα φυτά καθ όλη την καλλιεργητική περίοδο. Ο μακροπρόθεσμος όμως έλεγχός της αλατότητας επιτυγχάνεται με την καλή στράγγιση του εδάφους που σε διαφορετική περίπτωση δεν θα ήταν δυνατόν να επιτευχθεί ο έλεγχος αυτός. Στις περιπτώσεις που η στράγγιση του εδάφους είναι σε ικανοποιητικό επίπεδο τότε το νερό που χρειάζεται για την απομάκρυνση των αλάτων εξαρτάται από το βαθμό αντοχής των καλλιεργειών στα άλατα και από τη συγκέντρωση των αλάτων στο νερό άρδευσης. Στις περιπτώσεις που η αλατότητα είναι μεγάλη, η ποσότητα του νερού που απαιτείται για την απομάκρυνση των αλάτων μπορεί να είναι πολύ μεγάλη. Το στραγγιστικό σύστημα που θα εξασφαλίζει καλή στράγγιση των αλάτων δεν είναι μόνο απαραίτητο για τις περιπτώσεις που αναφέραμε παραπάνω, αλλά ακόμα και στις περιπτώσεις που το νερό άρδευσης είναι καλής ποιότητας, προκειμένου να μειωθούν οι πιθανότητες συγκέντρωσης αλάτων στο ριζόστρωμα των καλλιεργούμενων φυτών. Η απομάκρυνση των αλάτων επιτυγχάνεται σε ικανοποιητικό βαθμό όταν η στράγγιση κάτω από το ριζόστρωμα είναι ικανοποιητική] και εμποδίζει την ανύψωση της υπόγειας στάθμης του νερού για να παύση να αποτελεί πηγή αλάτων. Στις περιπτώσεις που η αλατότητα δεν οφείλεται στο νερό άρδευσης κρίνεται απαραίτητο να εφαρμοστεί ένα πρόγραμμά στράγγισης και βελτίωσης καθώς και προσωρινή αλλαγή των καλλιεργειών. Μετά τη βελτίωση του εδάφους το καλλιεργητικό σύστημα που θα εφαρμοστεί θα εξαρτηθεί από την ποιότητα του νερού άρδευσης. Για την αντιμετώπιση της αλατότητας του εδάφους εφαρμόζονται πολλές εναλλακτικές λύσεις

30 28 όπως η στράγγιση, ο έλεγχος της αλατότητας με βαθιά διήθηση και διάφορα καλλιεργητικά μέτρα Αντοχή των φυτών στην υψηλή τιμή ηλεκτρικής αγωγιμότητας Όλα τα φυτά δεν εμφανίζουν την ίδια αντίδραση στα άλατα. Μερικά φυτά αποδίδουν ικανοποιητικά σε αλατούχο περιβάλλον, ενώ σε άλλα οι αποδόσεις τους επηρεάζονται αρνητικά. Τα φυτά που προσαρμόζονται ικανοποιητικά σε αλατούχο περιβάλλον έχουν την ικανότητα να ρυθμίζουν την οσμωτική τους πίεση και μπορούν μ αυτόν τον τρόπο να εκμεταλλεύονται μεγαλύτερες ποσότητες σε αλατούχο έδαφος. Ανθεκτικά Φυτά μεγάλης καλλιέργειας: κριθάρι, βαμβάκι, ζαχαρότευτλα Ααχανικά : σπαράγγι Οπωροφόρα : φοίνικας Σχετικά ανθεκτικά Φυτά μεγάλης καλλιέργειας:κτηνοτροφικά μπιζέλια, βρώμη, σίκαλη, σόργο, σόγια και σιτάρι Ααχανικά : αγκινάρα κοκκινογούλια, κολοκυθάκι Οπωροφόρα : συκιά ελιά ανανάς ροδιά Χορτοδοτικά : αγρόπυρο,σιτάρι, λόλιο το πολυετές σόργο, φάλαρη Σχετικά ευαίσθητα Φυτά μεγάλης καλλιέργειας: φακή, ρετσινολαδιά, καλαμπόκι, λινάρι, ρύζι, κεχρί, ηλίανθος Ααχανικά : μπρόκολο, λάχανο, κουνουπίδι, σέλινο, αγγούρι, μελιτζάνα, μαρούλι, πεπόνι, πιπεριά, πατάτα, ρεπάνι, σπανάκι, κολοκύθι, γλυκοπατάτα, γογγύλι, καρπούζι, τομάτα Οπωροφόρα : αμπέλι Χορτοδοτικά : μηδική, ασπροτρίφυλλο, αγριοτρίφυλλο, σίκαλη, καλαμπόκι, βρώμη Ευαίσθητα Φυτά μεγάλης καλλιέργειας: φασόλι, σουσάμι Ααχανικά : καρότο, μπάμια, κρεμμύδι

31 29 Οπωροφόρα : αμυγδαλιά, μηλιά βερικοκιά, αβοκάντο, ροδακινιά, αχλαδιά φραουλιά, κερασιά, μανδαρινιά, μάνκο, λεμονιά, δαμασκηνιά, μουσμουλιά, γλυκολεμονιά, πορτοκαλιά Τα στοιχεία του πίνακα 10.6 δείχνουν ότι η μέγιστη απόδοση όλων των καλλιεργειών μπορεί να επιτευχθεί με νερό που έχει ηλεκτρική αγωγιμότητα μικρότερη από 0,7 ms/cm. Από τον πίνακα 10.2διαπιστώνεται ότι η χρήση νερού μ αυτήν την ηλεκτρική αγωγιμότητα δεν έχει περιορισμό στη χρήση. Για αλατότητα στην περιοχή μικρή εως μέση μπορούμε επίσης να επιτύχουμε μέγιστη απόδοση, αρκεί να έχουμε τη δυνατότητα να επιτύχουμε το απαιτούμενο κλάσμα στράγγισης (LF), για να διατηρήσουμε την αλατότητα μέσα στα όρια της ανθεκτικότητας της συγκεκριμένης καλλιέργειας. Για χρήση νερού με μεγαλύτερη αλατότητα σε καλλιέργειες ευαίσθητες στα άλατα, η αύξηση της ποσότητας του νερού για να επιτευχθεί LR μεγαλύτερο από 0,25-0,30 στις περισσότερες των περιπτώσεων δεν είναι εφικτό, γιατί απαιτούνται μεγάλες ποσότητες νερού. Στις περιπτώσεις αυτές κρίνεται σκόπιμη η αλλαγή της καλλιέργειας με μία άλλη περισσότερο ανθεκτικοί στα άλατα, η οποία θα απαιτεί μικρότερες ποσότητες νερού. Με την αύξηση της αλατότητας του νερού άρδευσης ECiw στα όρια μικρή έως μέση, η απόδοση των φυτών μπορεί να περιοριστεί σε χαμηλότερα επίπεδα, γιατί είναι δύσκολο να επιτευχθεί το υψηλό κλάσμα στράγγισης (LF) ιδιαίτερα σε εδάφη με βαριά μηχανική σύσταση. Αν η ηλεκτρική αγωγιμότητα του νερού άρδευσης είναι μεγαλύτερη από 3 ms/cm το νερό μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο σε εδάφη με μεγάλη υδατοπερατότητα και σε περισσότερο ανθεκτικές καλλιέργειες, όπου είναι εφικτό να επιτευχθούν υψηλά κλάσματα στράγγισης. FI απόλυτη αντοχή κάθε καλλιέργειας στα άλατα είναι δυνατόν να ποικίλει και εξαρτάται από το μικροκλίμα της περιοχής, τις εδαφικές συνθήκες και τις καλλιεργητικές εργασίες. Σε εδάφη που περιέχουν γύψο η αντοχή των φυτών μπορεί να είναι υψηλότερη κατά 2 ms/cm, στην εδαφική αλατότητα παραμένει όμως η ίδια για την αλατότητα του νερού άρδευσης. Η ECe είναι η μέση αλατότητα του ριζοστρώματος, όπως προσδιορίστηκε από τη μέτρηση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας του πολτού του εδάφους σε ms/cm στους 25 nc Η βρώμη και η μηδική είναι λιγότερο ανθεκτικές καλλιέργειες στο στάδιο του φυτρώματος και στο στάδιο των πρώτων φύλλων. Η ECc δεν θα πρέπει να υπερβαίνει τα 4-5 ms/cm στο πρώτο τέταρτο του ριζοστρώματος. Τα τεύτλα είναι περισσότερο ευαίσθητα στο στάδιο του φυτρώματος. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα δεν θα πρέπει να υπερβαίνει τα 3 ms/cm στην περιοχή του σπόρου.

32 α Καλλιεργητικά μέτρα στα πλαίσια της γεωργίας ακρίβειας για την αντιμετώπιση της αλατότητας των εδαφών. Η ισοπέδωση του εδάφους Ο σωστός προγραμματισμός των αρδεύσεων και η επιλογή κατάλληλου τρόπου άρδευσης Κατάλληλη τοποθέτηση του σπόρου κατά τη σπορά ή των φυταρίων κατά τη φύτευση στις σωστές θέσεις Η ορθολογική χρήση των λιπασμάτων β Βελτίωση αλατούχων και αλατούχων -νατριωμένων εδαφών στα πλαίσια της γεωργίας ακρίβειας. Για τη βελτίωση των αλατούχων και αλατούχων νατριωμένων εδαφών οι παράγοντες που πρέπει να αντιμετωπιστούν είναι οι εξής : η μεγάλη συγκέντρωση αλάτων στο εδαφικό διάλυμα η πιθανότητα να κατακλυσθεί η περιοχή με νερό η περιεκτικότητα σε νάτριο του εδαφικού διαλύματος και το ποσοστό του ανταλλάξιμου νατρίου στο εδαφικό σύμπλοκο η διηθητικότητα του εδάφους. οι παράγοντες αυτοί μπορεί να συνυπάρχουν σε ορισμένες κατηγορίες εδαφών, ενώ σε άλλες κατηγορίες μπορεί να υφίσταται ένας μόνο παράγοντας. Όσοι περισσότεροι παράγοντες συνυπάρχουν τόσο αυξάνονται και οι δυσκολίες για τη βελτίωση των εδαφών. Βελτίωση αλατούχων εδαφών. Τα αλατούχα εδάφη έχουν μεγάλη συγκέντρωση αλάτων (>2 ms/cm) στο εδαφικό διάλυμα. Αυτά μπορεί να είναι κατακλυσμένα από νερά ή η υπόγεια στάθμη του νερού να βρίσκεται σε σε μικρό ή σε μεγαλύτερο βάθος από την επιφάνεια. Στις περιπτώσεις αυτές κρίνεται απαραίτητο η κατασκευή στραγγιστικού δικτύου στην περιοχή. Με το στραγγιστικό δίκτυο απομακρύνονται τα νερά και χαμηλώνει η υπόγεια στάθμη. Με την πτώση της υπόγειας στάθμης εμποδίζεται η τριχοειδής ανύψωση του νερού και η εκ νέου αλάτωση του εδάφους. Το βάθος των στραγγιστικών τάφρων δεν =θα πρέπει να είναι μικρότερο από 2 μέτρα. Το βάθος αυτό θεωρείται ότι είναι αρκετό για να εμποδίσει την τριχοειδή ανύψωση του νερού. Μετά την κατασκευή του στραγγιστικού δικτύου ακολουθεί η ισοπέδωση των χωραφιών για να μην υπάρχουν στην επιφάνεια του εδάφους τμήματα όπου μπορεί να συγκεντρωθεί νερό. Κατά την

33 31 ισοπέδωση θα πρέπει να λαμβάνονται τα απαραίτητα μέτρα για να μην έρθει στην επιφάνεια του εδάφους κάποια διάστρωση της εδαφικής κατατομής με ανεπιθύμητες ιδιότητες. Μετά την κατασκευή του στραγγιστικού δικτύου την ισοπέδωση του εδάφους και την πτώση της υπόγειας στάθμης ακολουθεί η έκπλυση των αλάτων που παρέμειναν στο έδαφος. Η διηθητικότητα του εδάφους θα καθορίσει τις ποσότητες του νερού που χρειάζονται για την έκπλυση των αλάτων του εδάφους, επειδή η τιμή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας συνεχώς πέφτει, με τη σταδιακή αυτή πτώση επέρχεται και μία σταδιακή μείωση της διηθητικότητας του εδάφους. Η διηθητικότητα του εδάφους θα πρέπει να ελέγχεται τακτικά με μετρήσεις προκειμένου να εξασφαλίζεται κανονική και συνεχής διήθηση του νερού και να αποφεύγεται η παραμονή του στην επιφάνεια του εδάφους διότι η εξάτμιση του νερού μπορεί να προκαλέσει όπως είναι φυσικό την συμπύκνωση των αλάτων. Όταν η βελτίωση των αλατούχων εδαφών περατωθεί με επιτυχία, οι χρήστες της περιοχής θα πρέπει να ακολουθούν τα παρακάτω: να αποφεύγεται η υπεράρδευση όταν η υπόγεια στάθμη παραμένει σχετικά υψηλή οι αρδεύσεις να είναι συχνές και με λίγο νερό. Να συντηρείται το στραγγιστικό σύστημα για να μη δημιουργούνται οι προϋπόθεσης ανύψωσης της υπόγειας στάθμης. Οι στραγγιστικές τάφροι να καθαρίζονται τακτικά από τα ζιζάνια που αναπτύσσονται σ αυτές. 1.4 Η επίδραση των νιτρικών ιόντων στην ποιότητα του εδάφους. Εισαγωγή. Το νιτρικό ιόν είναι ανόργανη ένωση και είναι συστατικό του κύκλου του αζώτου. Τα νιτρικά ιόντα είναι θρεπτικά στοιχεία των φυτών και μάλιστα το άζωτο από πλευράς γονιμότητας του εδάφους εντάσσονται στα μακροστοιχεία. Το άζωτο είναι το στοιχείο που ενισχύει την αύξηση και την ανάπτυξη των φυτών και είναι αυτό που όταν βρίσκεται σε χαμηλές συγκεντρώσεις γίνεται ανασταλτικός παράγοντας. Το νιτρικό άζωτο άλλοτε δε, γίνεται και τοξικό για τα φυτά όταν είναι σε μεγάλες συγκεντρώσεις, τότε εκτός των άλλων δρα ανταγωνιστικά στην πρόσληψη άλλων μακροστοιχείων, με αποτέλεσμα την εκδήλωση τροφοπενιών. Κατ αυτών τον τρόπο τα νιτρικά ιόντα και το άζωτο επεμβαίνουν και συντηρούν τη βιολογική'] παραγωγικότητα. Αποτελεί παράγοντα ρύπανσης του εδάφους και είναι ιόν με αρνητικό φορτίου πράγμα που έχει ως συνέπεια την μη-δέσμευσή του από την

34 32 αρνητικά φορτισμένη επιφάνεια της στερεής φάσης του εδάφους. Αυτό το κάνει να εκπλύνεται πολύ εύκολα και κατ αυτών τον τρόπο να ρυπαίνεται ο υπόγειος υδροφόρος ορίζων. Εδώ λοιπόν τα νιτρικά ιόντα εμπλέκονται στην ποιότητα του περιβάλλοντος. Τα νιτρικά ιόντα είναι παρόν ακόμη και στη διατροφή του ανθρώπου, όπου εισέρχονται μέσω των τροφών αλλά και του πόσιμου νερού. Όμως τόσο το πόσιμο νερό όσο και οι τροφές είναι προϊόντα του εδάφους. Παρατηρούμε λοιπόν ότι τα νιτρικά ιόντα επιδρούν στην βιολογική παραγωγικότητα, στην ποιότητα του περιβάλλοντος αλλά και στην υγιεινή του ανθρώπου. Τουτοιοτρόπους τα νιτρικά ιόντα εμπλέκονται ολόπλευρα στην ποιότητα του εδάφους, και μιας και μιλάμε για γεωργία ακρίβειας θα πρέπει να γίνεται εκτενής έλεγχος στη συγκέντρωση των νιτρικών του εδάφους. Θα πρέπει επίσης υπάρχει ακρίβεια και συνείδηση στην προσθήκη των Ν-ούχων λιπασμάτων Ο κύκλος του αζώτου. Το άζωτο αφαιρείται από την ατμόσφαιρα με τη διεργασία της αζωτοδέσμευσης και επιστρέφει στην ατμόσφαιρα με την απονιτροποίηση. Εκτιμάται ότι 25x106 t αζώτου αφαιρούνται ετησίως από τα εδάφη των Η.Π.Α. με τα συγκομιζόμενα προϊόντα και με την έκπλυση των εδαφών. Για τη λίπανση των καλλιεργειών 3x106 t αζώτου προστίθενται κάθε χρόνο με τη μορφή λιπασμάτων (κοπριά, ούρα, λιπάσματα). Επίσης μια ισοδύναμη ποσότητα αζώτου προστίθεται με τη βροχόπτωση με την ενυδάτωση των οξειδίων του αζώτου που σχηματίζονται στην ατμόσφαιρα από τις ηλεκτρικές εκκενώσεις. Το πιο σημαντικό τμήμα (10x1061 Ν) επιστρέφει με τη βιολογική δέσμευση του αζώτου. Διάφορες ανόργανες και πάρα πολλές οργανικές ενώσεις αζώτου μπορεί να θεωρηθούν ως συστατικά του κύκλου του αζώτου: π.χ. No, ΝΉ3, no:, no;, και ΝΕΕΟΗ. Το άτομο του αζώτου μπορεί να έχει διάφορους αριθμούς οξείδωσης όπως: no: no; Ν?0 Ν2 ΝΗ2ΟΗ ΝΗ I -3 Έτσι το άζωτο στη φύση μπορεί να βρίσκεται είτε σε πολύ οξειδωμένη μορφή (νο;) ή σε μορφή αζώτου στην κατάσταση της αναγωγής, κατά κύριο λόγο στο έδαφος βρίσκεται με την νιτρική μορφή η οποία είναι και η πιο κατάλληλη για τα φυτά. Η βιολογική δέσμευση αζώτου έχει μελετηθεί αρκετά τα τελευταία χρόνια και βρέθηκε ότι το ενζυμικό σύμπλοκο της νιτρογενάσης είναι

35 33 άφθονο στη φύση. Το άζωτο είναι θεμελιώδες συστατικό των πρωτεϊνών και είναι για τα φυτά, όσο και για τον άνθρωπο ο πιο κοινός περιοριστικός παράγοντας της αύξησης. Το άζωτο αν και αποτελεί το 79% του ατμοσφαιρικού αέρα είναι θρεπτικό στοιχείο που συνήθως βρίσκεται σε ανεπαρκές ποσότητες για τις καλλιέργειες. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι η μορφή του αζώτου στην ατμόσφαιρα είναι αδρανής και μη χρήσιμη για την πλειοψηφία των έμβιων όντων. Το άζωτο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί από οργανισμούς μόνο αφότου έχει δεσμευτεί ή ενωθεί με άλλα στοιχεία, όπως Ο2 ή Η2. Σήμερα η δέσμευση πραγματοποιείται στις βιομηχανίες με σύνθεση της αμμωνίας από υδρογόνο και ατμοσφαιρικό άζωτο. Στη φύση η αζωτοδέσμευση γίνεται από μερικά γένη βακτηρίων (συμπεριλαμβάνονται και τα κυανοπράσινα φύκη). Τα ανώτερα φυτά δεν έχουν την ικανότητα για αζωτοδέσμευση, αν και μερικά συμμετέχουν έμμεσα, με συμβίωση με τα βακτήρια. Η πιο γνωστή περίπτωση είναι αυτή των ψυχανθών με τα βακτήρια του γένους Rhizobium. Άλλα βακτήρια συμβιώνουν με άλλους ξενιστές και άλλα ζουν ελεύθερα στο έδαφος ή το νερό. Μερικά είναι φωτοσυνθετικά, άλλα χρειάζονται οξυγόνο ενώ άλλα ζουν σε αναερόβιες συνθήκες. Όλοι οι παραπάνω οργανισμοί δίνουν ως αρχικό προϊόν αμμωνία και έχουν ως κοινό ένζυμο τη νιτρογενάση. Ηλεκτρικές εκκενύκτεις Ο kokxoc του αζώτου.

36 Η δέσμευση του αζώτου Η αζωτοδέσμευση μπορεί να είναι μη βιολογική με τη βοήθεια των ηλεκτρικών εκκενώσεων ή της μεθόδου Haber και βιολογική με τη βοήθεια μικροοργανισμών. Η βιολογική δέσμευση αζώτου παγκοσμίως δίνεται στον παρακάτω πίνακα. Η βιολο~/ική δέσμευση του αζώτου παγκοσμίως Βιολογική δέσμευση jvj Llif έτος α) Στη ξηρά Ψυχανθή 35 Μη ψυχανθή 5 Ορυζώνες 5 Λιβάδια κλπ ΣΥ.ΧΟΛΟ β) Στο νερό 30 γ) Αστραπές 7 δ) Βιομηχανική δέσμευση Nj 40 ε) Λοιπά 38 Ο. ΙΙΚΗ J ΕΣΜΕΥΣΗ V, 195 Απονιτροπο'ιηση α) Στη ξηρά 120 β) Στο νερό 40 ΣΥ.ΧΟ. 1ΙΚΗ ΑΠΟΝITΡΟΠΟΙΗΣΗ 160 Μη βιολογική δέσμευση του αζώτου. Ο όρος αζωτοδέσμευση ερμηνεύεται ως η μετατροπή του μοριακού αζώτου σε μια από τις προηγούμενες ανόργανες μορφές. Η μεγάλη σημασία αυτής της λειτουργίας είναι ο διαχωρισμός των δυο ατόμων του αζώτου που συνδέονται με τριπλό δεσμό (ΝξΝ). Το άζωτο είναι πάρα πολύ σταθερό γραμμομόριο. Η αζωτοδέσμευση είναι μια δυσχερής διεργασία, οι δε συνθήκες για τη δέσμευση του αζώτου παρουσιάζονται με τη διεργασία Haber. Η διεργασία αυτή αφορά την αντίδραση του Ν2 και του Η2 σε υψηλή θερμοκρασία και πίεση για σχηματισμό ΝΗ3. Στη συνέχεια η αμμωνία οξειδώνεται σε ΗΝ03. Η αντίδραση Haber χρησιμοποιείται σήμερα για τη δέσμευση του αζώτου στις βιομηχανίες των αζωτούχων λιπασμάτων. Το ατμοσφαιρικό Ν2 ενώνεται με Η2 σε υψηλή θερμοκρασία και πίεση με παρουσία σιδήρου ως καταλύτη.

37 C N2 + 3H *2NHS AH = -24KcaI 200Atm Ένας δεύτερος τρόπος με τον οποίο το ατμοσφαιρικού άζωτο μπορεί να δεσμευτεί είναι διαμέσου των ηλεκτρικών εκκενώσεων που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια καταιγίδων. Κατά τη διάρκεια των ηλεκτρικών εκκενώσεων σχηματίζονται οξείδια αζώτου που στη συνέχεια ενυδατώνονται με υδρατμούς και πέφτουν στο έδαφος ως νιτρώδη και νιτρικά ιόντα. Ν NO' ^?ΝΟ' Αν και αυτές οι διεργασίες είναι σημαντικές, μεγάλες ποσότητες αζώτου δεσμεύονται από ζωντανούς οργανισμούς. Βιολογική δέσμευση του αζώτου. Σε αντίθεση με τη χημική δέσμευση του αζώτου η βιολογική δέσμευση λαμβάνει χώρα σε 25 C και 1 Atm πίεση, σύμφωνα με την αντίδραση: 25 C ι\2 + 3Η ΝΗ3 latm Η βιολογική δέσμευση του αζώτου πραγματοποιείται είτε με μη συμβιωτικούς μικροοργανισμούς που ζουν ελεύθερα ή με ορισμένα βακτήρια, που συμβιούν με τα ανώτερα φυτά. Η πρώτη κατηγορία περιλαμβάνει αερόβιους μικροοργανισμούς του εδάφους (π.χ. Azotobacter), αναερόβιους μικροοργανισμούς (π.χ. Clostridium sp), φωτοσυνθετικά βακτήρια (π.χ. Rhodospirillum mbrum) και φύκη (π.χ. Mycophyceae). Εκτός των παραπάνω το άζωτο δεσμεύεται τόσο με συμβιωτικά όσο και με μη συμβιωτικά αζωτοβακτήρια.

38 Η παραγωγή νιτρικών ιόντων από την ανοργανοποίηση του οργανικού αζώτου. Για την παραγωγή των νιτρικών ιόντων, από τη διάσπαση της οργανική ουσία του εδάφους η οποία αποτελείται από οργανικές ενώσεις που εύκολα διασπώνται και από το χούμο που είναι το τμήμα της οργανικής ουσίας που είναι ανθεκτικό σε περαιτέρω ταχεία αποσύνθεση θα πρέπει να προηγηθούν δύο διαδικασίες : α) η αμινοποίση και β) η αμμωνοποίηση. Όμως ο λόγος C/N είναι περιοριστικός παράγοντας στη αποδέσμευση του οργανικού αζώτου. Έτσι: 1. Αν η σχέση C/N>30 στην οργανική ουσία, τότε παρατηρείται ακινητοποίηση του εδαφικού αζώτου. 2. Αν C/N = 20-30, τότε το άζωτο ούτε ακινητοποιείται ούτε απελευθερώνεται. 3. Αν C/N<20, τότε το άζωτο απελευθερώνεται, με διάσπαση της οργανικής ουσίας. Βλέπουμε λοιπόν ότι μόνο στη τρίτη περίπτωση συνεχίζεται η διαδικασία της απελευθέρωσης του οργανικού αζώτου και της συνέχισης της διαδικασίας της παραγωγής των νιτρικών ιόντων, α) Αμινοποίηση. Κατά την αμινοποίηση οι πρωτεΐνες υδρολύονται και απελευθερώνονται αμίνες και αμινοξέα: Πρ(οτεΐνη RNH: +COj + Ενέργεια + Λοιπά προϊόντα Κατά την αμινοποίηση η υδρόλυση των πρωτεϊνών γίνεται με τη βοήθεια των ετερότροφων οργανισμών. β) Αμμωνιοποίηση. Το δεύτερο στάδιο είναι η αμμωνιοποίηση, ήτοι ο σχηματισμός ΝΗ3 από το αμινικό άζωτο, με ετερότροφους μικροοργανισμούς ως εξής: RNH: + ΗΘΗ NHS + R-OH + Ενέργεια Στη συνέχεια η αμμωνιακή μορφή του αζώτου νιτροποιείται, δηλαδή μετατρέπεται σε Ν03 και ΝΟ2, που απορροφούνται από τα φυτά ή δεσμεύονται από τα ορυκτά της αργίλου. Η αμμωνιοποίηση προχωρεί με ταχείς ρυθμούς σε θερμοκρασία C. Είναι γνωστό ότι το άζωτο συμμετέχει τόσο στο μεταβολισμό όσο και στην αύξηση των φυτών. Αν και τα φυτά μπορούν να προσλαμβάνουν άζωτο σε μορφή ουρίας και NO;, οι κύριες πηγές αζώτου σε κανονικές συνθήκες είναι τα ιόντα ΝΗ' και Ν03".

39 37 Νιτροποίηση. Παρά το γεγονός ότι το αμμωνιακό ιόν (ΝΗ^) είναι η μορφή του αζώτου που προστίθεται στο έδαφος, ελάχιστη αμμωνιακή μορφή αζώτου βρίσκεται σ' αυτό. Η αμμωνιακή μορφή του αζώτου γρήγορα οξειδώνεται σε νιτρική μορφή. Η μορφή αυτή αντιπροσωπεύει την κύρια πηγή αζώτου για τους μη αζωτοδεσμευτικούς οργανισμούς. Η οξείδωση της ΝΗ3 γίνεται με δυο ομάδες βακτηρίων που καλούνται νιτροποιητικά. Η πρώτη ομάδα, η Nitrosomonas μετατρέπει την ΝΕΙ3 σε ΝΟ~ με τη βοήθεια του Ο2. ΝΗ3 + 3/2 02 -» no; + H20 + lf AG = -66,5Kcal Η δεύτερη ομάδα, Nitrobacter, οξειδώνει τα νιτρώδη ιόντα σε νιτρικά, νο; + % 02 -> νο: AG = -17,5Kcal Οι αντιδράσεις αυτές είναι εξώθερμες. Στην πρώτη αντίδραση το άζωτο οξειδώνεται από - 3 σε +3 και στη δεύτερη αντίδραση οξειδώνεται από +3 σε +5. Οι μικροοργανισμοί αυτοί είναι αυτότροφοι ήτοι συνθέτουν όλες τις ενώσεις του άνθρακα (πρωτεΐνες, λίπη, υδατάνθρακες) από CO2. Η μετατροπή του C02 σε υδατάνθρακες απαιτεί ενέργεια. Στη φωτοσύνθεση η ενέργεια εφοδιάζεται από το ηλιακό φως. Στην περίπτωση των Nitrosomonas και Nitrobacter η ενέργεια για την αναγωγή του C02 προκύπτει από την οξείδωση της ΝΗ3 και ΝΟ;. Επειδή οι μικροοργανισμοί αυτοί αποκτούν την ενέργειά τους με την οξείδωση απλών οργανικών ενώσεων, για το λόγο αυτό καλούνται χημειοαυτότροφοι οργανισμοί. Ελάχιστα είναι γνωστά για τα ενδιάμεσα προϊόντα της οξείδωσης της ΝΕ[3 σε ΝΟ; με τη Nitrosomonas. Η νιτροποίηση απαιτεί μοριακό Cb (καλά αεριζόμενα εδάφη). Επίσης κατά τη νιτροποίηση απελευθερώνεται FT με αποτέλεσμα να οξινίζει το έδαφος (εφαρμογή αμμωνιακού αζώτου). Αλλοι παράγοντες που επηρεάζουν τη νιτροποίηση είναι οι εξής: Υγρασία εδάφους. Η νιτροποίηση μειώνεται σε συνθήκες υπερβολικής υγρασίας. Επίσης οι χαμηλές υγρασίες μειώνουν τη νιτροποίηση Στο σημείο μάρανσης η νιτροποίηση καλύπτει 50% της πραγματικής τιμής σε χρονικό διάστημα 28 ημερών.

40 38 Θερμοκρασία εδάφους. Σε θερμοκρασία περίπου 9-10 C παρατηρείται πλήρης νιτροποίηση εντός 9 εβδομάδων. Η νιτροποίηση αναστέλλεται σε θερμοκρασία 45 C. ph. Νιτροποίηση παρατηρείται σε ρη=5,5-10, με άριστο ρη=8,5. Αναφέρθηκε όμως και νιτροποίηση σε ph =4,5 ή και ακόμα και σε ρη=3,8. Ύπαρξη ΝΗ4 στο έδαφος και νιτροποιητικών βακτηρίων. Επαρκής εφοδιασμός του εδάφους σε Ca, Ρ, Fe, Μη και Cu. Στα περισσότερα γεωργικά εδάφη ο εφοδιασμός του ανόργανου αζώτου εξαρτάται από την ταχύτητα ανοργανοποίησης, εκτός από την περίπτωση όπου παρατηρείται συμβιωτική ή μη συμβιωτική αζωτοδέσμευση. Στα περισσότερα εδάφη το ανόργανο άζωτο σχηματίζεται συνεχώς από το οργανικό άζωτο με ανοργανοποίηση. Στη συνέχεια ποσότητα από το ανόργανο άζωτο δεσμεύεται και μετατρέπεται σε οργανικό από τους μικροοργανισμούς (immobilization). Είναι φυσικό η ποσότητα του ανόργανου αζώτου που βρίσκεται στο έδαφος και είναι διαθέσιμη στα φυτά εξαρτάται τόσο από την ανοργανοποίηση, όσο και την ακινητοποίηση του αζώτου. Ανοργανοποίηση συμβαίνει μόνο όταν το βιολογικό περιβάλλον είναι ευνοϊκό. Η νιτροποίηση αναστέλλεται σε θερμοκρασία 45 C ενώ η αμμωνιοποίηση έχει ταχύτερους ρυθμούς σε θερμοκρασία C. Σε χαμηλές θερμοκρασίες η νιτροποίηση καθυστερεί περισσότερο από ότι η αμμωνιοποίηση. Σε κορεσμένα εδάφη με νερό (αναερόβιες συνθήκες) η νιτροποίηση παρεμποδίζεται σημαντικά η αμμωνιοποίηση όμως επηρεάζεται λιγότερο. Η νιτροποίηση συμβαίνει μόνο όταν το ph κυμαίνεται από 5,5 μέχρι 10 με άριστο ph = 8,5 αντίθετα όμως η αμμωνιοποίηση είναι πολύ λιγότερο ευαίσθητη. Στα περισσότερα καλλιεργούμενα εδάφη στην εύκρατη ζώνη δεν παρατηρείται αμμωνιοποίηση και νιτροποίηση κατά τη διάρκεια των χειμερινών μηνών, ενώ και οι δύο διεργασίες προχωρούν πολύ γρήγορα το καλοκαίρι, με συνέπεια τα υψηλά επίπεδα Ν03. Η νιτροποίηση μπορεί να γίνεται για βραχεία περίοδο την άνοιξη και το φθινόπωρο. Στην εύκρατη ζώνη νιτροποίηστ) δε γίνεται σε πολύ όξινα εδάφη, ενώ σε τροπικά εδάφη η νιτροποίηση προχωρεί με ταχείς ρυθμούς καθ' όλο το έτος. Σε πολλά εδάφη και κάτω από ορισμένη βλάστηση τα επίπεδα νιτρικών ιόντων (NO:) είναι χαμηλά, διότι η νιτροποίηση αναστέλλεται. Επίσης έχει δειχθεί ότι οι ταννίνες σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις σε πολλά είδη φυτών, καθώς και τα φαινολικά οξέα και φαινολικά γλυκοσίδια, που παράγονται από φυτά, δρουν ανασταλτικά στη νιτροποίηση. Μετά από κόψιμο δάσους και καθαρισμό του εδάφους

41 39 παρατηρήθηκε αύξηση της Nitrosomonas 18 φορές και του Nitrobacter 34 φορές Απώλειες αζώτου. Το άζωτο στα εδάφη χάνεται με πολλούς τρόπους, όπως επιστροφή στην ατμόσφαιρα ως αέριο (Ν2, Ν20, ΝΗ3) καθώς και με έκπλυσή του και μεταφορά του στα βαθύτερα στρώματα της εδαφικής κατατομής. Η απονιτροποίηση, η βιοχημική αναγωγή των νιτρικών κάτω από αναερόβιες συνθήκες, συμβάλλει στην απώλεια Ν2 στην ατμόσφαιρα. Οι απώλειες αζώτου με απονιτροποίηση παρατηρούνται με την παρουσία μικροοργανισμών Pseudomonas, Achromobacter και Micrococcus σε ρη=4,9-5,6 (απώλεια ως Ν20) ή ρη=7,3-7,9 (Ν2). Το άζωτο επίσης μπορεί να εξαερωθεί με τη μορφή αμμωνίας. Σε αναγωγικές συνθήκες τα NO; ιόντα υφίστανται απονιτροποίηση ήτοι βιολογική απονιτροποίηση σε υψηλό ph και χημική απονιτροποίηση σε χαμηλό ph. Οι απώλειες του αζώτου με απονιτροποίηση, είναι μεγαλύτερες με την παρουσία φυτών. Τα απονιτροποιητικά βακτήρια είναι 90 φορές περισσότερα στη ριζόσφαιρα των φυτών, από ότι στο περιβάλλον έδαφος. Ως συνέπεια της αύξησης του ριζικού συστήματος των φυτών είναι ο περιορισμένος αριθμός των μεγάλων πόρων στο έδαφος. Επιπλέον τα φυτά παρέχουν ενέργεια στα απονιτροποιητικά βακτήρια με τη μορφή εκκρίσεων του ριζικού συστήματος. Απώλειες με τη μορφή αμμωνίας (NHj). Παρατηρείται σε αλκαλικά εδάφη σύμφωνα με τη αντίδραση: ΝΗ4 + Η20 + OH ->NHj + 2Η20 Επίσης απώλεια ΝΉ3 παρατηρείται ανεξάρτητα από την τιμή του ph του εδάφους, μετά από επιφανειακή χορήγηση ουρίας. Απώλειες με τη μορφή νιτρικού οξέος (HNOj). Παρατηρείται σε εδάφη με υψηλή περιεκτικότητα αργιλίου και υδρογόνου (όξινα εδάφη). Πυρκαγιές. Οι πυρκαγιές επηρεάζουν τον κύκλο του αζώτου άμεσα, γιατί μεγάλες ποσότητες αζώτου χάνονται με την καύση της οργανικής ουσίας και έμμεσα εξαιτίας των φυσικοχημικών μεταβολών που υφίσταται το έδαφος από τις πυρκαγιές. Με την καύση της οργανικής ουσίας παράγονται μικρές ποσότητες ΝΗ3 και μεγάλες ποσότητες αερίου Ν2 ή οξειδίων του αζώτου, που επιστρέφουν στην ατμόσφαιρα. Σε παγκόσμια κλίμακα η απώλεια Ν από τις πυρκαγιές ανέρχεται σε x 106ί ετησίως. Το Ν20 αντιπροσωπεύει 13 εκατομμύρια τόννους. Μετά από πυρκαγιές επηρεάζεται και η ταχύτητα νιτροποίησης.

42 40 Έκπλυση νιτρικών στα εδάφη. Τα νιτρικά ιόντα (NO,) εύκολα εκπλύνονται, διότι τα πλείστα εδάφη της εύκρατης ζώνης έχουν αρνητικό φορτίο στα κολλοειδή τους και δε συγκρατούν τα NO; ιόντα. Τα Ν03 ιόντα μπορεί να μεταφερθούν στα κατώτερα στρώματα της εδαφικής κατατομής με το νερό στράγγισης. Κατόπιν πηγαίνουν στον υπόγειο υδροφόρο ορίζοντα με αποτέλεσμα τη νιτρορύπανση και την αρνητική επίπτωση στο περιβάλλον. Σε τροπικά εδάφη τα Ν03 ιόντα προσροφούνται από τη στερεά φάση του εδάφους η δε προσρόφηση εξαρτάται από το ph και από τη συγκέντρωση των NO; ιόντων. Τα εδάφη αυτά περιέχουν άμορφα ανόργανα υλικά και κυρίως οξείδια Α1 και Si. Αναστολείς Νιτροποίησης. Σε πολλά εδάφη δε δεσμεύονται μεγάλες ποσότητες νη* ιόντων. Εξάλλου τα Ν03 ιόντα είναι διαλυτά στο νερό. Τα NO: ιόντα γρήγορα απονιτροποιούνται κάτω από αναγωγικές συνθήκες. Έτσι σε βαριά εδάφη σημαντικές ποσότητες αερίου Ν2 μπορεί να παράγονται. Σε πειράματα μελετήθηκαν αναστολείς νιτροποίησης για την αύξηση της αποτελεσματικής δράσης του αζώτου σε διάφορες καλλιέργειες, σε συνθήκες όπου οι απώλειες με απονιτροποίηση ή έκπλυση είναι υψηλές. Η χρήση της νιτραπυρίνης (2- chloro-6(trichloromethyl)-pyridine μαζί με θειική αμμωνία αύξησε το ποσό του ανταλλάξιμου αμμωνίου σε καλλιεργούμενα εδάφη μετά από 60 ημέρες. Η νιτροποίηση αύξησε το ολικό ποσό του ανόργανου αζώτου και μείωσε τις καθαρές απώλειες του ανόργανου αζώτου σε 60 ημέρες. Οι αναστολείς της νιτροποίησης επίσης έχουν εφαρμογές για μελέτη της θρέψης των φυτών με ΝΗ^ ιόντα, εξαιτίας της ταχείας μετατροπής των ΝΗ^ ιόντων στο έδαφος σε ΝΟ~ ιόντα. Η χρήση των αναστολέων νιτροποίησης μπορεί να έχει μεγαλύτερη σημασία για μείωση της πρόσληψης NO; ιόντων από τα φυτά όταν η συγκέντρωση αυτών στα φυτά είναι υψηλή. Οι αναστολείς νιτροποίησης χρησιμοποιήθηκαν με μεγάλη επιτυχία στη μείωση της συγκέντρωσης των ΝΟ^ ιόντων στο σπανάκι. Στην εικόνα 4.8 παρουσιάζονται οι μετατροπές που υφίστανται στο έδαφος τα αζωτούχα λιπάσματα μετά την εφαρμογή τους.

43 41 Αίωτοννο λίπασαα Χημική οπονιτροποίηση Εξαέρωση (ΜΗ,) Οι μετατροπές που υφίστανται στο έδαφος τα αζωτούχα λιπάσματα μετά την εφαρμογή τους, ιδιαίτερα μετά από κορεσμό του εδάφους , Εισροές και εκροές νιτρικών ιόντων και αζώτου στο έδαφος - Οι δυσμενείς τους επιπτώσεις στο περιβάλλον. Αναφέρεται ότι η βιολογική δέσμευση του αζώτου προσθέτει στο έδαφος ποσότητες αζώτου που ανέρχονται σε x106 t αζώτου το χρόνο, ενώ παράλληλα οι ανθρωπογενείς δραστηριότητες προσθέτουν στο έδαφος και την ατμόσφαιρα 140x106 t αζώτου κάθε χρόνο (IFA, 1998). Στις δραστηριότητες αυτές εκτός από την καύση των γαιανθράκων, την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας συμπεριλαμβάνεται και η γεωργία με την παραγωγή ζωικής κόπρου των κτηνοτροφικών αποβλήτων και τη χρησιμοποίηση αυτής και τέλος με την παραγωγή και χρησιμοποίηση των ανόργανων αζωτούχων λιπασμάτων. Τα γεωργικά εδάφη του Ηνωμένου Βασιλείου το 1978 δέχτηκαν συνολικές ποσότητες 2,66χ10ό t αζώτου, ενώ η γεωργική παραγωγή και οι απώλειες έκπλυσης νιτρικού αζώτου ως και εξαέρωσης της αμμωνίας συνολικά απομάκρυναν περίπου 2,24χ1061. Η διαφορά αυτή ανερχόμενη σε t αζώτου ενσωματώθηκε στην οργανική ουσία των εδαφών, είτε απονιτροποιήθηκε με αποτέλεσμα την επιβάρυνση της ατμόσφαιρας (Royal Society, 1993). Το άνοιγμα αυτό του ισοζυγίου του αζώτου είναι

44 42 πιθανόν να διευρύνθηκε ακόμα περισσότερο στη δεκαετία του 1980, εξαιτίας της περαιτέρω εντατικοποίησης των λιπάνσεων. Η προσθήκη 200kg Ν ha'1 σε καλλιέργεια σιταριού συνεπάγεται απώλειες εξαιτίας της έκπλυσης 20-30kg Ν ha'1 ως και απώλειες εξαέρωσης αζώτου 30kg Ν ha'1 (Juergens and Gschwind, 1989). Στον πίνακα 4.4 παρουσιάζεται το μέσο ετήσιο ισοζύγιο εδαφικού αζώτου σε καλλιέργεια καλαμποκιού κατά την περίοδο (Μήτσιος και συνεργάτες, 1996). Μέσο ετήσιο ισοζύγιο αζώτου σε έδαφος καλλιεργούμενο με καλαμπόκι (Μήτσιος και συνεργάτες 1996). 1. Εισροές ΚρΝ.στρ.'1 Επεμβάσεις αζώτου Ανοργανοποίησ?] αζώτου Σύνολο: Εκροές Απομάκρυνση αζώτου 12,94 16,10 17,98 18,87 20,40 21,30 από καρπό Έκπλυση 2,88 3,88 5,14 6,59 7,90 9,36 Εξαέρωση 1,26 1,70 2,25 2,89 3,47 4,12 Απονιτροποίηση 3,20 6,40 10,46 15,50 19,98 24,83 3. Υπολειμματικό άζωτο 6,72 6,88 7,17 7,16 7,18 7,39 Σύνολο: 27,00 35,00 43,00 51,00 59,00 67,00 Το παραπάνω ισοζύγιο εδαφικού αζώτου διατυπώθηκε με βάση της επεμβάσεις σε άζωτο στο καλαμπόκι, τη νιτροποίηση του οργανικού αζώτου (εισροές) και τις εκροές όπως π.χ. απομάκρυνση αζώτου από τους καρπούς, έκπλυση αζώτου, εξαέρωση και απονιτροποίηση. Οι καρποί απομάκρυναν ποσότητες αζώτου που κυμαίνονται από 12,94kg Νστρ'1 σε έδαφος που δε δέχτηκε άζωτο, μέχρι 21,30kg Νστρ'1 όταν το καλαμπόκι λιπάνθηκε με 40kg Νστρ'1. Οι απώλειες Ν εξαιτίας της έκπλυσης ανέρχονται σε 2,88 kg Νστρ'1 μέχρι 9,4 kg Νστρ'1. Οι δε απώλειες εξαιτίας της εξαέρωσης της αμμωνίας κυμαίνονται μεταξύ 1,26kg Νστρ'1 μέχρι 4,12kg Νστρ'1. Η απονιτροποίηση κυμάνθηκε σε υψηλά επίπεδα, 3,20-24,8kg Νστρ'1 και εξαρτάται από τις ποσότητες του αζώτου που προστέθηκαν για τη λίπανση του καλαμποκιού. Οι ερευνητές Theocharopoulos et.al., (1989) υποστηρίζουν ότι στην Κωπαϊδα οι απώλειες ΝΟ3 -Ν εξαιτίας της έκπλυσης σε καλλιέργεια καλαμποκιού κυμάνθηκαν από 2,44kg Νστρ'1 μέχρι 5,29kg Νστρ1. Οι απώλειες αυτές μεταβάλλονται ανάλογα με τη μηχανική σύσταση του εδάφους και την προστιθέμενη ποσότητα αζώτου με τη μορφή ΝΗ*. Σε εργασία ο Θεοχαρόπουλος και οι συνεργάτες (1995) υποστηρίζουν ότι

45 43 στο Κωπαϊδικό πεδίο έκτασης στρ. οι ελάχιστες απώλειες ΝΟ3 - Ν εξαιτίας της έκπλυσης κυμάνθηκαν σε όλο το Κωπαϊδικό πεδίο από μέχρι kg ανά εξάμηνο ή 0,92-4,11kg Ν03 - Νστρ'1. Πειράματα με λυσίμετρα έδειξαν ότι με αζωτούχο λίπανση 0-12kg Νστρ' 1 στα σιτηρά, οι απώλειες αζώτου με έκπλυση έφθασαν μέχρι και 5kg Νστρ 1. Όταν όμως η δόση της αζωτούχου λίπανσης αυξήθηκε σε 18kg Νστρ'1 οι απώλειες αυτές έφθασαν τα 7,5kg Νστρ'1. (M.E.L.U.F., 1981). Τα μεγάλα προβλήματα στο περιβάλλον τα δημιουργούν η πλεονασματικότητα του αζώτου στο αγροτικό οικοσύστημα οι εκπομπές αμμωνίας και αερίων οξειδίων του αζώτου στην ατμόσφαιρα καθώς και οι απώλειες του Ν-ΝΌ3 και διαφυγή των νιτρικών με έκπλυση στους υπεδάφιους υδροφόρους ορίζοντες και λοιπούς υδάτινους αποδέκτες (λίμνες, ποτάμια, πηγές, θάλασσες). Η πλεονασματικότητα του αζώτου στο έδαφος επηρεάζει αρνητικά τη βιοποικιλότητα (biodiversity) της χλωρίδας ως και την ποσότητα των αγροτικών προϊόντων. Η εξαέρωση και ο εμπλουτισμός της ατμόσφαιρας με αμμωνία (ΝΗ3) δημιουργεί τις παρακάτω αρνητικές επιπτώσεις: Οξίνιση του εδάφους κατά την επαναφορά και απόθεση της ΝΗ3 με τις βροχοπτώσεις και νιτροποίηση του αμμωνιακού Ν στο έδαφος Δημιουργία όξινης βροχής με την αντίδραση της αμμωνίας στην ατμόσφαιρα με οξείδια του θείου και την παραγωγή θειικής αμμωνίας. Επιβάρυνση με Ν03 - Ν του εδαφικού νερού με αποτέλεσμα έμμεσα στη συμβολή στο φαινόμενο του ευτροφισμού. Η οξεογόνος επίδραση της αέριας αμμωνίας στο έδαφος και το νερό θεωρείται ότι προκάλεσαν μεγάλες καταστροφές στα δάση της Κεντρικής Ευρώπης κατά τη δεκαετία Οι ερευνητές Schlesinger and Hartley (1992) υποστηρίζουν ότι για το σύνολο της γήινης ατμόσφαιρας οι εκπομπές ΝΗ3 ανέρχονται σε 62x106 1 το χρόνο, εκ των οποίων, οι εκπομπές προερχόμενες από ανθρωπογενείς δράσεις ανέρχονται σε 43x106 t. Υπολογίζεται ότι η απόθεση ΝΗ3 ανέρχεται στο 40-60% των εισροών Ν από αζωτούχα λιπάσματα. Το Ευρωπαϊκό Κέντρο Οικο-τοξικολογίας και τοξικολογίας χημικών ουσιών (ECETOC, 1988, 1994) υποστηρίζει ότι μόνο 13% εκπομπών ΝΗ3 στη Δ. Ευρώπη οφείλεται στα αζωτούχα λιπάσματα (συμπεριλαμβάνονται και τα σύνθετα λιπάσματα, τα οποία περιέχουν νη%ν και ΝΟς-N) ενώ το 74% προέρχεται από την κτηνοτροφία. Στη ΒΔ Ευρώπη (Ολλανδία, Βέλγιο, Γερμανία) οι πυκνοί ζωικοί πληθυσμοί προκαλούν αυξημένη εκπομπή και απόθεση στα εδάφη ΝΗ3/ NH4f με αποτέλεσμα την ταχύτερη οξίνιση των εδαφών στη ζώνη αυτή. Η ECETOC (1988, 1994), σε μελέτη της υποστηρίζει ότι τα μεγέθη των εκπομπών ανέρχονται σε 98 kt. (κτηνοτροφία 57 kt και λιπάσματα 19 kt). Η προσθήκη θειικής αμμωνίας και ουρίας σε ασβεστολιθικά

46 44 εδάφη έχει ως αποτέλεσμα μεγάλες απώλειες εξαιτίας της εξαέρωσης, ιδιαίτερα όταν τα λιπάσματα δεν ενσωματώνονται σε ελαφρά εδάφη με μικρή CEC. Οι εκπομπές οξειδίων Ν στην ατμόσφαιρα είναι το αποτέλεσμα των δράστηριοτήτων των μικροοργανισμών του εδάφους. Τα εδάφη είτε σε φυσική κατάσταση, είτε καλλιεργούμενα είναι η κύρια πηγή του Ν20 με συμμετοχή σε ποσοστό 65% στο σύνολο των εκπομπών (Prather et.al., 1995). Η συγκέντρωση του Ν20 στην ατμόσφαιρα αυξάνει με βραδείς ρυθμούς, από 288 ppbv (μέρη ανά δισεκατομμύριο κατ όγκο) το 1900, σε 290 ppbv το 1950 και στα 310 ppbv το 1993 (Bookman, 1994). Οι συνολικές ετήσιες εκπομπές εκτιμώνται σε 14x104 t Ν20 το χρόνο Λ εκ των οποίων 9,5x10 t Ν20 το χρόνο οφείλονται σε φυσικές πηγές, και το υπόλοιπο 4,5x104 t Ν20 το χρόνο προέρχεται από πρόσφατες ανθρωπογενείς δράσεις. Οι εκπομπές αυτές προέρχονται από την καύση γαιανθράκων και βιομάζας από την εντατική γεωργοκτηνοτροφική εκμετάλλευση ως και από την αλλαγή χρήσεων γης. Οι Prather et.al., (1995), υποστηρίζουν ότι η αυξημένη ατμοσφαιρική) συγκέντρωση του Ν20 συμβάλλει στο "φαινόμενο θερμοκηπίου" καθώς και στην καταστροφή του όζοντος της στρατόσφαιρας. Η ατμοσφαιρική συγκέντρωση του Ν20 είναι μικρή, η συμβολή του όμως στη θέρμανση της ατμόσφαιρας είναι σημαντική εξαιτίας της μεγάλης διάρκειας ζωής του στην ατμόσφαιρα (atmospheric life time) που φθάνει τα 150 χρόνια. To NO είναι πολύ δραστικό αέριο με βραχεία διάρκεια ατμοσφαιρικής ζωής (ημέρες ή μερικές ώρες). To NO είναι ένας από τους κύριους παράγοντες της όξινης βροχής επειδή το NO σχηματίζει νιτρικό οξύ στη ατμόσφαιρα. Η χρήση των αζωτούχων λιπασμάτων ευνοεί τη δημιουργία υποστρώματος νιτροποίησης-απονιτροποίησης στα εδάφη και επομένως συμβάλλει άμεσα και έμμεσα στην παραγωγή και στην εκπομπή στην ατμόσφαιρα των οξειδίων του αζώτου. Οι ετήσιες εκπομπές Ν20 από τα καλλιεργούμενα εδάφη ανέρχονται σε 3,5x106 Ν t, το 1/3 δε της ποσότητας αυτής προέρχεται ευθέως από τα αζωτούχα λιπάσματα (Smith, et.al., 1997). Οι ίδιοι ερευνητές υποστηρίζουν ότι 0,5 και 5,0xl06 t Ν το χρόνο είναι εκπομπές NO που προέρχονται από τα αζωτούχα λιπάσματα. Η συμβολή στις εκπομπές Ν20 και των κτηνοτροφικών ζώων ελεύθερης βοσκής (μεγάλα μηρυκαστικά κυρίως) διαμέσου των οποίων το άζωτο της χλωρής νομής μεταφέρεται στα υγρά και στερεά απεκκρίματα των ζώων που παραμένουν στους λειμώνες αποτελούν εστίες εκπομπής του Ν?0. Από τα περιορισμένα πειραματικά δεδομένα προκύπτει ότι ποσοστό 0,1 μέχρι 0,7 του αζώτου των στερεών απεκκριμάτων και 0,1 μέχρι 3,8% του αζώτου των υγρών εκλύεται στην ατμόσφαιρα με τη μορφή Ν20. Η σημασία των μεγεθών αυτών είναι

47 45 προφανής αν ληφθεί υπόψη ότι το 20% της στερεής επιφάνειας της γης καλύπτεται με καλλιεργούμενους λειμώνες και επί πλέον ένα 30% με ορεινές δασολιβαδικές εκτάσεις. Με βάση τα δεδομένα αυτά υπολογίζεται ότι η συνολική συμμετοχή των ζώων βοσκής στο ισοζύγιο Ν20 της υδρογείου ανέρχεται σε 1,55x106 t Ν20-Ν, ποσότητα η οποία υπερβαίνει τις εκπομπές τις προερχόμενες από τα ανόργανα λιπάσματα. Ο Bouwman (1996), ύστερα από στατιστική επεξεργασία πολλών μετρήσεων συμπέρανε ότι μεταξύ προστιθέμενων αζωτούχων και εκπομπών Ν20, υπάρχει γραμμική σχέση η οποία εκφράζεται με την εξίσωση: Ε= 1+0,0125χ F όπου Ε είναι ο ρυθμός της εκπομπής σε kg Ν-Ν2 Ο ha 1 και F είναι η δόση των αζωτούχων λιπασμάτων σε kg ha"1 το χρόνο. Επομένως για κάθε 100kg προστιθέμενου αζώτου εκλύονται στην ατμόσφαιρα κατά μέσο όρο 1,25kg Ν με τη μορφή του Ν20. Διαπιστώνεται ότι οι τιμές εκπομπής κυμαίνονται σε μεγάλο εύρος εξαρτώμενες από τις εδαφικές, καλλιεργητικές και κλιματολογικές συνθήκες. Η διακυβερνητική επιτροπή για την αλλαγή του κλίματος (IPCC 1997) δέχεται ότι το 90% των εκπομπών Ν20 που οφείλονται στα αζωτούχα λιπάσματα παρουσιάζουν εύρος 1,25±1% και ότι 0,25 και 2,25 kg Ν-Ν20 σε κάθε 100 kg προστιθέμενου αζώτου. Τα ερευνητικά αποτελέσματα των ερευνητών Cole et.al., (1996) και Smith et.al., (1997) δείχνουν ότι το ποσοστό των εκπομπών του Ν20 είναι δυνατόν να μειωθεί σημαντικά όταν μιλάμε για γεωργία ακρίβειας και όταν τηρούνται κανόνες σωστής καλλιεργητικής πρακτικής και ορθής διαχείρισης των λιπασμάτων. Τα μέτρα αυτά είναι: η αριστοποίηση των φυσικών συνθηκών του εδάφους κατά την εφαρμογή του λιπάσματος η εποχή και η μέθοδος προσθήκης του λιπάσματος η δόση του λιπάσματος που να μην υπερβαίνει τις ανάγκες της καλλιέργειας ΐ] χρησιμοποίηση αναστολέων νιτροποίησης (nitrification inhibitors) ως και λιπασμάτων ελεγχόμενης απόδοσης (controlled release fertilizers) Ποιότητα νερού, νιτρορύπανση υδατικών οικοσυστημάτων. Μεγάλες συγκεντρώσεις NO; στο πόσιμο νερό και στα υδατικά συστήματα, αποτελούν ρύπο, στο πόσιμο δε νερό εγκυμονεί κινδύνους στον άνθρωπο και τη δημόσια υγεία. Ο παγκόσμιος οργανισμός υγείας (WHO) στα μέσα της ΙΟετίας 1980 συνέστησε την καθιέρωση ανωτάτου ορίου συγκέντρωσης νιτρικών τα 50mg NCkL'1 πόσιμου νερού. Η

48 46 εντατικοποίηση της γεωργικής και κτηνοτροφικής παραγωγής συνέβαλε σημαντικά στη νιτρορύπανση των υδάτων. Με την οδηγία 80/778/ΕΟΚ η Ευρωπαϊκή Ένωση υποχρέωσε όλα τα κράτη μέλη της να ακολουθήσουν τα ποιοτικά κριτήρια του πόσιμου νερού και υιοθέτησε το όριο των νιτρικών 50mg NO" L'1. Η Ε.Ε. το Δεκέμβριο 1991 θέσπισε την Οδηγία Νιτρικών {Nitrates Directive) 91/696ΈΕΘ η οποία αναφέρεται στην προστασία των νερών "από διάχυτες πηγές γεωργικής προέλευσης" με ανώτατο όριο νιτρικών τα 50mg Ν03 L'1. Με την οδηγία αυτή αναγνωρίζεται η αναγκαιότητα χρησιμοποίησης αζωτούχων λιπασμάτων και ζωικής κόπρου στη γεωργία, επισημαίνει όμως τους οικολογικούς κινδύνους τους οποίους προκαλεί η υπερβολική χρήση των υλικών αυτών. Μεταξύ των άλλων η οδηγία επισημαίνει ότι τα Κράτη-Μέλη οφείλουν να καθιερώσουν έναν Κώδικα "μέτρων ορθής Γεωργικής Πρακτικής" και να προβούν σε οριοθέτηση των ευπρόσβλητων με νιτροποίηση περιοχών εντός των οποίων θα ληφθούν ειδικά μέτρα προστασίας. Η Ελλάδα με βάση την έκθεση που υπέβαλλε στην Ευρωπαϊκή Επιτροπή το Νοέμβριο 1996 ανέφερε ότι έχει προσδιορίσει τις εξής τέσσερις (4) "δυνάμεις" ευπρόσβλητες ζώνες (Δυτική και Ανατολική Θεσσαλία, λεκάνη του Πηνειού ποταμού στην Ηλεία, αργολικό πεδίο και πεδιάδα της Κωπαΐδας). Σε έκθεσή της το 1998 η Ευρωπαϊκή Επιτροπή προς το Συμβούλιο και το Ευρωπαϊκό Κοινοβούλιο αναφέρει ότι στις χώρες της Κεντροδυτικής Ευρώπης το πρόβλημα έχει λάβει πολύ μεγάλες διαστάσεις. Η Ευρωπαϊκή Ένωση με την "Agenda 2000" θέτει ως βασική προϋπόθεση αγροτικής ανάπτυξης η προτεραιότητα στην προστασία του περιβάλλοντος Νιτρορύπανση και Ευτροφισμός. Οι μεγάλες συγκεντρώσεις των νιτρικών και των φωσφορικών ιόντων στα νερά, αποτελούν τα κύρια αίτια δημιουργίας του φαινομένου του ευτροφισμού. Ο ευτροφισμός έχει διαταράξει σε μεγάλο βαθμό την οικολογική ισορροπία των υδατικών οικοσυστημάτων π.χ. ποταμών, λιμνών και θαλασσών στον πλανήτη μας. Ο ευτροφισμός οφείλεται στην ανάπτυξη μονοκύτταρων φυκών (algae) που προκαλεί η αύξηση της συγκέντρωσης των θρεπτικών στοιχείων στα υδατικά συστήματα. Ο ευτροφισμός οδηγεί στην εξαφάνιση της μακροφυτικής υδρόβιας βλάστησης και τελικά στη θανάτωση των ενάλιων ζωικών πληθυσμών. Μετά από μια σε υψηλό επίπεδο ανάπτυξη

49 47 των φυκών ακολουθεί η νέκρωση και η αποσύνθεση της τεράστιας αυτής βιομάζας η οποία δημιουργεί αναερόβιες συνθήκες. Για την εκδήλωση του φαινομένου του ευτροφισμού είναι αρκετό η αύξηση της συγκέντρωσης και ενός μόνο περιοριστικού θρεπτικού. Στις περισσότερες περιπτώσεις περιοριστικοί παράγοντες ευτροφισμού στα μεν θαλάσσια νερά είναι το άζωτο και στα γλυκά νερά (λίμνες) ο φωτισμός Επιδράσεις της λίπανσης στον τύπο της φυσικής χλωρίδας. Στη φύση υπάρχουν φυτά που είναι ευαίσθητα σε ακραίες συνθήκες θρέψεως και δεν αναπτύσσονται αν οι συνθήκες θρέψεως είναι μη ιδεώδεις. Οι υπερβολικές λιπάνσεις διαταράσσουν την ισορροπία μεταξύ των βοτανικών ειδών. Λαμβανομένου υπόψη τη γονιμότητα του εδάφους η αυτοφυής χλωρίδα περιλαμβάνει είδη, ανταγωνιστικά, αδιάφορα και ανθεκτικά. Σε μικτή φυτοκοινωνία τα ανταγωνιστικά είδη (competitors) αναπτύσσονται σε βάρος των υπολοίπων όταν βελτιωθεί η γονιμότητα του εδάφους ενώ στα άγονα εδάφη υπερτερούν τα ανθεκτικά είδη φυτών (stress tolerators). Όταν το αρχικό επίπεδο γονιμότητας του εδάφους είναι χαμηλό οι λιπάνσεις προκαλούν τις κατάλληλες συνθήκες για μεγαλύτερη επίδραση στη βιοποικιλότητα. Από οικολογικής άποψης οι μεταβολές στη βιοποικιλότητα είναι ανεπιθύμητες, διότι οι αλλαγές στη σύνθεση της φυσικής χλωρίδας μπορεί να επιφέρουν αλλαγές και στη σύνθεση της πανίδας. Όταν σε μια φυσική φυτοκοινωνία το άζωτο είναι ο περιοριστικός παράγοντας, οι συνέπειες αυτές αίρονται σχετικά γρήγορα αν διακοπεί η προσθήκη λιπασμάτων (Tinker, 1991) Δυσμενείς επιδράσεις των νιτρικών στην υγεία του ανθρώπου. Οι κύριες πηγές νιτρικών στη διατροφή του ανθρώπου είναι τα λαχανικά, το νερό και τα νιτρικά που προστίθενται ως συντηρητικά στα προϊόντα παρασκευής τροφών. Τα νιτρικά δεν είναι τοξικά και αποβάλλονται σχετικά γρήγορα από τον οργανισμό με τα ούρα (80%) ή τα περιττώματα (1-2%) και ανακυκλώνονται με το σάλιο (18%). Τα νιτρώδη που βρίσκονται στις τροφές ή σχηματίζονται από τα νιτρικά ή παράγονται ενδογενώς είναι τοξικά. Σχετικά με τις ενδεχόμενες κλινικές-παθολογικές επιδράσεις των νιτρικών στον άνθρωπο αναφέρονται στον κίνδυνο μεθαιμογλουβιταιμίας δηλαδή συνδρόμου κυάνωσης των βρεφών (blue baby syndrome) και στον κίνδυνο

50 48 προσβολής από καρκίνο του γαστρο-εντερικού συστήματος σε μεγάλης ηλικίας άτομα. Τα νιτρώδη που παράγονται με τη μικροβιολογική αναγωγή των νιτρικών ιόντων είναι σε θέση να μετατρέπουν την αιμογλοβίνη του αίματος σε μεθαιμογλοβίνη που δε μπορεί να μεταφέρει το οξυγόνο και έτσι εμποδίζεται η μεταφορά του σε όλο το κυκλοφορικό σύστημα. Όταν η ποσότητα της μεθαιμογλοβίνης στο αίμα αυξηθεί, τότε παράγονται στον οργανισμό συμπτώματα έλλειψης οξυγόνου με κύριο χαρακτηριστικό την κυάνωση, που διακρίνεται πολλές φορές από το μπλε χρώμα των χειλιών (μεθαιμογλοβιναιμία). Η τελευταία διαπιστωμένη περίπτωση κυάνωσης των βρεφών στο Ηνωμένο Βασίλειο συνέβη το Ο ερευνητής Douthwaite (1999) υποστηρίζει ότι στη διάρκεια των τελευταίων 36 ετών συνολικά μόνο 14 ύποπτα περιστατικά έχουν παρουσιαστεί στη Δυτική Ευρώπη τα οποία συσχετίστηκαν με κατανάλωση νερού από φρεάτια μολυσμένου με βακτήρια. Αναφέρεται ότι κατά τη χειμερινή περίοδο , περίπου τρία εκατομμύρια άνθρωποι στο Ηνωμένο Βασίλειο κατανάλωσαν νερό με συγκέντρωση νιτρικών μεταξύ 50 και 100 mgl'1, χωρίς να εκδηλωθεί έστω και ένα κρούσμα μεθαιμογλουβιναιμίας. (Owen and S.Jurgens- Gschwind, 1986). Αναφέρθηκε ότι η μεθαιμογλουβιναιμία στα βρέφη δεν προκαλείται από τα νιτρικά αλλά από τα νιτρώδη που παράγονται με αναγωγή των νιτρικών από βακτήρια. Η αναγωγή συμβαίνει όταν το πόσιμο νερό ή τα σκεύη διατροφής ή και οι τροφές των νεογνών δεν πληρούν βασικές προϋποθέσεις υγιεινής (L Hirondel and JL. L Hirondel, 1994). Η χρόνια έκθεση του οργανισμού του ανθρώπου σε υψηλές συγκεντρώσεις νιτρικών στο διαιτολόγιο θεωρήθηκε ως πιθανό αίτιο του γαστρο-ενετρικού καρκίνου εξαιτίας ενδεχόμενης ενδογενούς σύνθεσης των καρκινογενών ενώσεων Ν-νιτροζαμινών, από την αντίδραση εντός του στομάχου μεταξύ νιτρωδών αλάτων αφενός και αφετέρου δευτερογενών αμινών. (Duncan, et.al., 1997; Vermeer, et.al., 1998). Για τους λόγους αυτούς επεβλήθησαν περιορισμοί στην περιεκτικότητα νιτρικών και νιτρωδών σε επεξεργασμένα είδη τροφίμων (Scientific Committee for food, European Commission, 1995). Πρόσφατες επιδημιολογικές έρευνες δε στηρίζουν την άποψη ότι τα νιτρικά προκαλούν καρκίνο στον άνθρωπο, (ECETOC, 1988, Scientific Committee for food European Commission, 1995, Duncan, et.al., 1997). To 80-90% των νιτρικών στις τροφές του ανθρώπου προέρχονται από τα νωπά λαχανικά και ειδικότερα από τα πράσινα φυλλώδη λαχανικά (σέλινο, σπανάκι, μαρούλι κ.λ.π.).

51 Οι απαιτήσεις των φυτών σε νιτρικά ιόντα και άζωτο και η επίδραση της συγκέντρωσης των νιτρικών στη γονιμότητα του εδάφους και τη θρέψη των φυτών. Το ετήσιο ισοζύγιο του αζώτου είναι η βάση για τον καθορισμό της λιπαντικής πολιτικής στα πλαίσια της γεωργίας ακρίβειας για να καλυφθούν οι ανάγκες των φυτών σε θρεπτικά στοιχεία. Το είδος των φυτών και ο γονότυπος αυτών, οι εδαφικές και κλιματικές συνθήκες καθορίζουν την απόδοση και επομένως τις ανάγκες των φυτών σε άζωτο. Οι ποσότητες αυτές προέρχονται από διάφορες πηγές. Επειδή όμως η ανοργανοποίηση του οργανικού αζώτου συμβαίνει και κατά τη διάρκεια της καλλιεργητικής περιόδου είναι απαραίτητο να λαμβάνονται υπόψη η συνεισφορά σε άζωτο κατά την διάρκεια της καλλιεργητικής περιόδου. Η επιθυμητή συγκέντρωση των νιτρικών ιόντων στο εδαφικό διάλυμα είναι αυτή των ppm και μέγιστη παραγωγή με υδροπονία με 200 ppm μεγάλων καλλιεργειών πολύ χαμηλή 0-3 ppm ΝΟ3-Ν ανεπαρκής 4-10 ppm μέση ppm επαρκής ppm υπέρεπαρκής >40 ppm θερμοκηπίων πολύ χαμηλή 0-10 ppm ΝΟ3-Ν ανεπαρκής ppm μέση ppm επαρκής ppm υπέρεπαρκής >40 ppm Είναι παραδεκτό ότι η έλλειψη αζώτου έχει σαν αποτέλεσμα την επίτευξη καλού χρωματισμού ενώ η περίσσεια ή η όψιμη αζωτούχος λίπανση συμβάλουν στην δημιουργία πράσινης σάρκας, πράσινου βασικού χρώματος και ανοικτού ερυθρού επιχρήσματος στα μήλα. Όταν τα νιτρικά ιόντα είναι σε χαμηλές συγκεντρώσεις στο έδαφος έχουμε την εκδήλωση τροφοπενίας και τα συμπτώματα λόγω του ότι το άζωτο είναι ευκίνητο στοιχείο εμφανίζονται πρώτα στα κατώτερα φύλλα τα οποία αποκτούν ανοικτό πράσινο χρώμα. Σύμφωνα με τους Κουκουλάκη Πασχαλίδη και Λίγκο (1994)η παρουσία στο έδαφος σε βάθος 0-30 εκ. περισσότερο από 50 ppm ΝΟ3- Ν αποτελεί ένδειξη επάρκειας του υπόψη μακροθρεπτικού και επομένως η εφαρμοζόμενη ποσότητα αζώτου θα πρέπει να είναι μικρότερη της άριστης δόσης που συνίσταται για ορισμένη περιοχή για την βαμβακοκαλλιέργεια. Πρέπει να γίνονται ορθολογικές λιπάνσεις με βάση της παραπάνω προϋπόθεσης διότι η υπερβολική χορήγηση μπορεί να οδηγήσει μείωση της απόδοσης και ταυτόχρονη υποβάθμιση της ποιότητας που οφείλεται

52 50 στην οψίμηση της ωρίμανσης και στον ανταγωνισμό των θρεπτικών στοιχείων όπως το μαγνήσιο. Σε περίπτωση τοξικότητας αζώτου και εφόσον υπάρχει η δυνατότητα άρδευσης χορηγούμε άφθονο νερό. Σύμφωνα με Μπούρμπο- Σκουντριδάκη (1990) τα νιτρικά ιόντα αντίθετα με τα αμμωνιακά ιόντα ευνοούν την προσρόφηση ασβεστίου και μαγνησίου και εμποδίζουν αυτή των φωσφορικών. Όσον αφορά τα ψυχανθή το νιτρικό άζωτο έχει ανασχετική επίδραση στο σχηματισμό φυματίων και ειδικότερα στη μόλυνση των ριζικών τριχιδίων με το βακτήριο τη, την ανάπτυξη των φυματίων, τη δράση της νιτρογενάσης και την ακεραιότητα των βακτηρίων. Κατά κανόνα τα φυτά προτιμούν το νιτρικό άζωτο αντί του αμμωνιακού και έχει βρεθεί ότι τα φυτά που δέχονται αμμωνιακό άζωτο παρουσιάζουν μεγαλύτερο ρυθμό διαπνοής, κάτι που αυξάνει σημαντικά τις απαιτήσεις τους σε οξυγόνο, σε αντίθεση με τα φυτά που δέχονται νιτρικό άζωτο. Επομένως κάτω από την επίδραση του αμμωνίου δημιουργείται γύρω από τις ρίζες ένα ασφυκτικό μικροπεροβάλλον εξαιτίας της μερικής ή ολικής έλλειψης οξυγόνου λόγω της αυξημένης διαπνοής, γεγονός που κατ ανάγκη οδηγεί στη σήψη της ρίζας με συνέπεια την προοδευτική μείωση των αποδόσεων.(κουκουλάκης και Πασχαλίδης 1994) Η έκπλυση νιτρικών στην ποιότητα του εδάφους Εισαγωγή: Η έκπλυση των νιτρικών είναι ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα που υπάρχουν στην ρύπανση των εδαφών και των υπόγειων υδάτων και στη θρέψη των φυτών. Η έκπλυση των νιτρικών εξαρτάται από το τύπο του εδάφους, από τη φυτοκάλυψη καθώς και από τον τύπο της καλλιέργειας. Η έκπλυση των νιτρικών συνεπάγεται με απώλειες αζώτου και έλλειψη του από τα φυτά, πράγμα που σημαίνει μείωση της γονιμότητας του εδάφους και υποβάθμιση της ποιότητάς του Ια Έκπλυση των νιτρικών και απώλειες αζώτου. Όταν οι ετήσιες βροχοπτώσεις ή οι αρδεύσεις εφοδιάζουν το έδαφος με ποσότητες νερού που υπερβαίνουν την εξατμισοδιαπνοή, η επιπλέον ποσότητα του νερού ή απομακρύνεται με την επιφανειακή απορροή ή διηθείται στα βαθύτερα στρώματα της εδαφικής κατατομής. Τα νιτρικά ιόντα (νο;) που βρίσκονται στο εδαφικό διάλυμα είτε μετακινούνται στα βαθύτερα στρώματα της εδαφικής κατατομής και στη

53 51 συνέχεια στα επιφανειακά και υπόγεια νερά, είτε διαλύονται στα νερά απορροής και οδεύουν στις λίμνες, στα ποτάμια και στις θάλασσες. Οι ποσότητες των νιτρικών ιόντων που απομακρύνονται με έκπλυση εξαρτώνται: από την ποσότητα του νερού που διηθείται στα βαθύτερα στρώματα της εδαφικής κατατομής από τη συγκέντρωση των νιτρικών ιόντων στο έδαφος από τις ποσότητες των προστιθέμενων λιπασμάτων από τον τύπο του εδάφους από την περιεκτικότητα του εδάφους σε οργανική ουσία και από τους ρυθμούς ανοργανοποίησης του οργανικού αζώτου από τη δραστηριότητα των μικροοργανισμών του εδάφους από τις εποχικές διακυμάνσεις από τη φυτοκάλυψη από τον τύπο της καλλιέργειας και από τις βροχοπτώσεις και αρδεύσεις. Έκπλυση νιτρικών - φυτοκάλυψη. Από έρευνες προκύπτει ότι σε γυμνό έδαφος η απώλεια ΝΟλ με έκπλυση είναι περίπου διπλάσια μέχρι τριπλάσια από ότι στο ίδιο έδαφος με καλλιέργειες και εννέα φορές μεγαλύτερη από ότι στο ίδιο έδαφος με λειβαδική φυτοκάλυψη. Διευκρινίζεται ότι με τον όρο γυμνό έδαφος (fallow soils) δε γίνεται αναφορά μόνο στην αγρανάπαυση αλλά πιο συχνά στην εποχική παραμονή ενός αγρού χωρίς φυτοκάλυψη εξαιτίας του τύπου της καλλιεργητικής διαχείρισης. Στην Ελλάδα και στην παραμεσόγειο ζώνη τα χειμερινά σιτηρά δεν καλύπτουν το έδαφος κατά τους θερινούς μήνες οπότε η έκπλυση και η νιτροποίηση δεν ευνοούνται εξαιτίας της έλλειψης εδαφικής υγρασίας. Οι θερινές καλλιέργειες όμως οι οποίες συγκομίζονται το Φθινόπωρο, δεν καλύπτουν το έδαφος σε εποχή που οι κλιματικές συνθήκες ευνοούν τη νιτροποίηση και στη συνέχεια την έκπλυση τόσο του ανοργανοποιηθέντος αζώτου, όσο και του υπολειμματικού αζώτου των ετήσιων καλλιεργειών β Έκπλυση νιτρικών - Τύπος καλλιέργειας. Ο ρυθμός πρόσληψης του αζώτου δεν είναι σταθερός κατά τη διάρκεια της καλλιεργητικής περιόδου, αλλά εξαρτάται γενικώς από τους εποχιακούς ρυθμούς ανάπτυξης των φυτών. Οι καλλιέργειες που δεν

54 52 καλύπτουν πλήρως και μόνιμα το έδαφος αφήνουν μεγάλα περιθώρια για έκπλυση των νιτρικών ιόντων. Οι εύρωστες όμως καλλιέργειες προσφέρουν πλήρη και μακροχρόνια κάλυψη. Τα λειβαδικάκτηνοτροφικά φυτά είναι τα πλέον αποτελεσματικά φυτά για αποτελεσματική διαχείριση του εδάφους κατά της έκπλυσης των νιτρικών ιόντων, περιορίζουν δε τις σχετικές απώλειες μόνο σε 6- ΠΙίμΝΙίΕέτος'1. Όταν όμως τα παρθένα λειμώνια εδάφη καλλιεργούνται με αροτραίες καλλιέργειες τότε παρατηρείται έντονη νιτροποίηση και μεγάλες απώλειες νιτρικού αζώτου. Όταν γίνει η συγκομιδή των ετήσιων καλλιεργειών τότε εξαιτίας της διακοπής της πρόσληψης του αζώτου από τα φυτά ο ρυθμός έκπλυσης των νιτρικών αυξάνει. Για τον περιορισμό της έκπλυσης των νιτρικών προτείνονται τα εξής μέτρα: Βελτιωμένοι τύποι αμειψισποράς Αποφυγή Φθινοπωρινών οργωμάτων Πρώιμη Εαρινή σπορά και Η εφαρμογή των αζωτούχων λιπασμάτων να γίνεται με πολλές δόσεις. Για τη μείωση της έκπλυσης των νιτρικών μπορεί να εφαρμοστεί το σύστημα της ενδιάμεσης καλλιέργειας ανάσχεσης (catch crop) κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Η καλλιέργεια αυτή προσλαμβάνει την ποσότητα του νιτρικού αζώτου του εδάφους, ή απελευθερώνεται το άζωτο αυτό στο έδαφος μετά τη συγκομιδή της κύριας καλλιέργειας. Η ενδιάμεση καλλιέργεια μπορεί να περιορίσει την έκπλυση του αζώτου κατά 40-50%. Τα κηπευτικά αντίθετα με τις αροτραίες καλλιέργειες ευνοούν την έκπλυση των νιτρικών. Τα κηπευτικά δεν καλύπτουν το έδαφος για μεγάλο χρονικό διάστημα, δέχονται συχνές και πολλές καλλιεργητικές εργασίες με αποτέλεσμα να αυξάνουν την ανοργανοποίηση του οργανικού αζώτου και αφήνουν στο έδαφος μεγάλες ποσότητες φυτικών υπολειμμάτων πλούσιων σε οργανικό άζωτο, τα οποία κατά την αποσύνθεσή της εκλύουν μεγάλες ποσότητες οργανικού αζώτου. Τέλος, οι κηπευτικές καλλιέργειες δέχονται εντατικές λιπάνσεις που πολλές φορές υπερβαίνουν τις θρεπτικές ανάγκες τους γ Έκπλυση νιτρικών - Επίδραση του τύπου εδάφους. Είναι γνωστό ότι στους εδαφικούς πόρους όταν το έδαφος είναι υγρό υπάρχει το ύδωρ στο οποίο βρίσκονται με διαλυτή μορφή τα θρεπτικά στοιχεία του εδάφους. Τα αμμώδη εδάφη συγκρατούν μικρότερο ποσοστό υγρασίας από τα αργιλώδη. Για το λόγο αυτό τα αμμώδη εδάφη διευκολύνουν την έκπλυση των νιτρικών. Στα οργανικά εδάφη, η ποσότητα σε οργανικό άζωτο μπορεί να ανέλθει σε 1500kg.στρ'1. Το οργανικό άζωτο ανοργανοποιείται και χάνονται με

55 53 έκπλυση πολύ μεγαλύτερες ποσότητες νιτρικών σε σύγκριση με τα συνήθη μη οργανικά εδάφη Κανόνες ορθής Γεωργικής Πρακτικής στα πλαίσια της γεωργίας ακρίβειας. Για την αντιμετώπιση της νιτρορύπανσης των υδάτινων πόρων η Ευρωπαϊκή'] Ένωση υιοθέτησε την οδηγία 91/676 (ΕΟΚ) περί προστασίας των υδάτων από ρύπανση που προκαλείται από νιτρικά γεωργικής προέλευσης. Η οδηγία αυτή προβλέπει την εφαρμογή ενός Κώδικα Ορθής Γεωργικής Πρακτικής (Code of Good Agricultural Practice). Ο Κώδικας αυτός περιλαμβάνει κανόνες στα εξής σημεία: Εποχές κατά τις οποίες πρέπει να αποφεύγεται η προσθήκη λιπασμάτων στους αγρούς. Προϋποθέσεις προσθήκης λιπασμάτων σε αγρούς κορεσμένους με ύδωρ, ή παγωμένους ή καλυμμένους με χιόνι. Προϋποθέσεις για την εφαρμογή λιπασμάτων σε αγρούς που γειτνιάζουν με υδάτινους αποδέκτες, όπως ποτάμια και λίμνες. Μεθοδολογία εφαρμογής στον αγρό, τόσο των ανόργανων λιπασμάτων όσο και της ζωικής κόπρου και να λαμβάνεται μέριμνα για τον κανονικό ρυθμό και ομοιομορφία διασποράς, με σκοπό τον περιορισμό της έκπλυσης νιτρικών σε αποδεκτά επίπεδα. Τα ζωικά απόβλητα να τοποθετούνται σε στεγανές δεξαμενές, ώστε να αποφεύγεται η διαρροή τους στον υπεδάφιο υδροφόρο ορίζοντα. Επίσης συμπληρωματικά να λαμβάνονται υπόψη και κανόνες επί των εξής θεμάτων: Συστήματα ορθής καλλιεργητικής διαχείρισης, σχετικά με τον τύπο αμειψισποράς και την κατανομή των ποσοστών μονίμων φυτειών και ετήσιων καλλιεργειών. Πρόβλεψη για ενδιάμεσες καλλιέργειες (intercropping), ώστε στη διάρκεια της βροχερής περιόδου το έδαφος να μην παραμένει γυμνό, αλλά να διατηρείται μια φυτοκάλυψη για να απορροφάται το διαθέσιμο νιτρικό άζωτο. Σχέδια λιπαντικής διαχείρισης χωριστά για κάθε γεωργική εκμετάλλευση. Στις αρδευόμενες καλλιέργειες να λαμβάνοντα μέτρα για την πρόληψη της επιφανειακής διαρροής και για την αποφυγή καθοδικής μετακίνησης του αρδευτικού μετώπου κάτωθεν του ριζοστρώματος. Οι παραπάνω γενικοί κανόνες εξειδικεύονται σε κάθε κράτος-μέλος της Ευρωπαϊκής Ένωσης, ώστε να λαμβάνονται υπόψη οι τοπικές συνθήκες κλίματος, εδαφών, καλλιεργειών και χρησιμοποιούμενων τύπων λιπασμάτων, ανόργανων και οργανικών.

56 54 Κεφάλαιο 2 Υλικά και μέθοδοι 2.1 Συνοπτική πορεία πειράματος Στα πλαίσια του πειράματος ελήφθησαν δείγματα από την πεδιάδα της δυτικής Θεσσαλίας και συγκεκριμένα από τους νομούς Τρικάλων και Καρδίτσας από καπνοχώραφα, με ένα δείγμα από κάθε χωράφι την άνοιξη του έτους Με τον εδαφολείπτη ελήφθη διαταραγμένο έδαφος σε βάθος 0-30 εκ. Τα δείγματα τοποθετήθηκαν σε ειδικές νάιλον σακούλες αφού προηγουμένως είχαμε προσθέσει 3 σταγόνες τολουόλιο για να σταματήσει η κάθε είδους βιολογική δραστηριότητα. Κατόπιν τα τοποθετήσαμε στην κατάψυξη για να μην μεταβληθούν περαιτέρω οι ιδιότητες του εδάφους. Στη συνέχεια έγινε αεροξήρανση σε συνθήκες δωματίου και μετά τρίψιμο των δειγμάτων και κοσκίνισμα έτσι ώστε να περάσουν από κόσκινο διαμέτρου 2mm. Κατόπιν τα δείγματα τοποθετήθηκαν σε ειδικά κουτιά. Μετά σε ένα ποτήρι ζέσεως ζυγίσαμε 30 gr. αεροξηραθέντος εδάφους και προσθέσαμε και 30 ml αποσταγμένο νερό. Με αυτόν τον τρόπο δημιουργήσαμε διάλυμα 1-1,έδαφος -νερό. Στη συνέχεια σε μηχανικό αναδευτήρα το ανακαινίσαμε για 20 min. Το αφήσαμε για λίγο 1-2 min. να καθιζάνει το έδαφος και μετρήσαμε το Ρΐι (ενεργός οξύτητα) και την ηλεκτρική αγωγιμότητα. Αμέσως μετά κάναμε διήθηση και πήραμε το υγρό, ακολούθησε και νέα διήθηση έτσι ώστε να γίνει διαυγές το διήθημα. Η συγκέντρωση του διηθήματος έγινε σε πλαστικά μπουκαλάκια, τα οποία βάλαμε στην κατάψυξη έως ότου γίνει η μέτρηση των νιτρικών ιόντων. To ph και η ηλεκτρική αγωγιμότητα μετρήθηκαν με το πεχάμετρο και το αγωγιμόμετρο αντίστοιχα που διαθέτει το εργαστήριο εδαφολογίας, τα νιτρικά ιόντα τα μετρήσαμε με στήλη καδμίου.

57 55 Φωτογραφία: Εργαστήριο Εδαφολογίας Πανεπιστημίου Θεσσαλίας 2.2 προσδιορισμός των νιτρικών ιόντων του εδάφους με τη μέθοδο καδμίου. Αρχή της μεθόδου. Σύμφωνα με τη μέθοδο αυτή, τα νιτρικά ιόντα (ΝΘ3') του εδαφικού δείγματος ανάγονται σε Ν02" μετά τη διέλευσή τους από στήλη επιχαλκωμένου καδμίου παρουσία NH4C1 καί ph μεταξύ 5 και 10. Στη συνέχεια τα ΝΘ3 προσδιορίζονται χρωματομετρικά, μετρώντας την ένταση του αζω-χρωμοφόρου (azo-chromophore), η οποία είναι ανάλογος της ποσότητας των ΝΘ3 στο έδαφος και η οποία προέκυψε από την προσθήκη σουλφανιλαμίνης και Ν-1 -ναφθύλαιθυλενοδιαμίνη (Ν-(1- naphthy 1 )-ethylendiamine) στα νο^. Μέθοδος. Αντιδραστήρια και όργανα. Διάλυμα KC1 2Μ: Διαλύονται 1500g στερεού KC1 σε 8L απο< /μένο ύδωρ και στη συνέχεια αραιώνονται σε 10L. Επιγαλκωμένο Cd: 20g Cd (χοντρή σκόνη ή κόκκοι) διαμέτρου 1mm καί μήκους 2mm ή μικρότερο, αναμιγνύονται με 250mL HC1 6Μ για 1 min. Μετά την απομάκρυνση του HC1, το Cd ξεπλένεται διεξοδικά με

58 56 απιονισμένο ύδωρ. Οι κόκκοι του Cd αναμιγνύονται στη συνέχεια με διάλυμα 250mL, 2% (w/v) CuS04.5H20 μέχρι την αλλαγή χρώματος. Κατόπιν απομακρύνεται το διάλυμα C11SO4 5Η20 και το Cd ξεπλένεται διεξοδικά με απιονισμένο ύδωρ μέχρις ότου το απιονισμένο ύδωρ εξέρχεται διαυγές. Στη συνέχεια το επιχαλκωμένο Cd τοποθετείται στις στήλες αναγωγής (στις προχοΐδες). Πυκνό διάλυιια (ΝΗΧΙ) γλωριούγου αιιιιωνίου: Διαλύονται 100g NH4CI σε 500mL αποσταγμένο ύδωρ και διατηρείται σε γυάλινο ή πλαστικό δοχείο. Αραιό διάλυιια γλωριούγου αιιιιωνίου (ΝΗΧΐ): Σε 2L αποσταγμένο ύδωρ διαλύονται 50mL πυκνού NH4CI και φυλάσσονται σε γυάλινο ή πλαστικό δοχείο. Αντιδραστήριο diazotizing: διαλύονται 0,5g σουλφανιλαμίνης σε looml HC1 2,4Μ. Το διάλυμα διατηρείται στο ψυγείο στους 4 C. Αντιδραστήριο coupling: 0,3g (N-(l-naphthyl)-ethylenediamine) σε looml HC1 0,12M. To διάλυμα διατηρείται στο ψυγείο σε αδιαφανή φιαλίδια. Πρότυπο διάλυιια νιτρικών (NOΑ Διαλύονται 0,360g ΚΝΟ3 σε αποσταγμένο ύδωρ και αραιώνονται σε 1L. Αν χρησιμοποιείται καθαρό, ξηρό ΚΝΟ3 το διάλυμα περιέχει 50μg Ν- NOj.mL'1. Το διάλυμα φυλάσσεται σε ψυγείο. Προχοΐς διαμέτρου 1cm και μήκους 30cm Φασματοφωτόμετρο UV Προετοιμασία της αναγωγικής στήλης. Οι προχοΐδες γεμίζονται με αραιό διάλυμα NH4CI και προστίθεται το επιχαλκωμένο Cd μέχρι ύψους 20cm. Είναι απαραίτητο να διαπιστωθεί ότι οι φυσαλίδες έχουν απομακρυνθεί από τις στήλες επιχαλκωμένου Cd και ότι το πλεονάζον διάλυμα NH4CI απομακρύνεται. Οι στήλες ξεπλένονται διεξοδικά με αραιό διάλυμα NH4CI και ρυθμό ροής 8mL min 1. Κατά το χρονικό διάστημα που οι στήλες Cd δε χρησιμοποιούνται, πρέπει να είναι καλυμμένες μέχρι 1cm πάνω από την στήλη του Cd με αραιό διάλυμα NH4CI. Ολίγο χρόνο πριν χρησιμοποιηθούν οι στήλες Cd προστίθεται lml πυκνού NH4C1 και η στάθμη του υγρού στην προχοΐ'δα χαμηλώνεται στο ύψος της στήλης Cd. Στη συνέχεια προστίθενται 75mL αραιού διαλύματος NEL)C1 μέχρι το στόμιο της προχοΐδας. Ανάλυση του εκχυλίσματος. Μέτρηση του Λ-NO.

59 57 Το επιπλέον διάλυμα NH4CI απομακρύνεται μέχρις ότου το διάλυμα στην προχοΐδα καλύπτει μόλις την κορυφή της στήλης. Προστίθεται lml πυκνού διαλύματος NH4CI στην κορυφή της στήλης Cd, καθώς και 2 μέχρι 5mL διήθημα εδάφους. Το διήθημα διέρχεται από τη στήλη επιχαλκωμένου Cd και καταλήγει σε ογκομετρική φιάλη των 10mL ενώ προστίθεται συνεχώς διάλυμα αραιού NH4C1 από την κορυφή μέχρι τελικού όγκου 90mL. Στη συνέχεια ξεπλένεται το εσωτερικό της στήλης επιχαλκωμένου Cd με 2mL πυκνού διαλύματος NH4CI και 75mL αραιού διαλύματος NH4CI έτσι ώστε το διάλυμα NH4CI να είναι πάντα υπεράνω της στήλης Cd. Στη συνέχεια σε ογκομετρικές φιάλες των looml προστίθενται 2mL αντιδραστήριο διαζώτου (diazotizing) και μετά πάροδο 5min προστίθεται αντιδραστήριο coupling. Μετά από χρονικό διάστημα 20min, η ένταση του ροζ χρώματος (εκφρασμένη σε μg N-NOj.mL'1 διαλύματος) μετρείται στο φασματοφωτομετρικό UV μήκους κύματος 543nm. Η ίδια διαδικασία επαναλαμβάνεται με τα πρότυπα διαλύματα νο:-ν τα οποία χρησιμοποιούνται για να κατασκευαστεί η καμπύλη βαθμονόμησης του οργάνου. Το διήθημα του εδάφους μετά τη διέλευση του από τη στήλη αναγωγής περιέχει NO; που αρχικά υπάρχουν στο διήθημα και επιπλέον τα νιτρικά που προέκυψαν από την αναγωγή των NO:. Για να υπολογιστεί η πραγματική ποσότητα NO: στο διήθημα του εδάφους πρέπει να γίνει ξεχωριστή μέτρηση για τα νιτρώδη πριν την αναγωγή των NO" και αφού υπολογιστεί η συγκέντρωση των νιτρωδών ιόντων αφαιρείται από τη συγκέντρωση των νιτρωδών που περιλαμβάνει τα νιτρώδη που προήλθαν από την αναγωγή των Ν-Ν03 και τα νιτρώδη του εδάφους. Βαθμονόμηση του οργάνου. Το όργανο βαθμονομείται με τα πρότυπα διαλύματα των no: συγκέντρωσης 0,2,4,6,10,14 και 20mg.L". Από την πρότυπη καμπύλη βαθμονόμησης προσδιορίζεται σε mg.l'1 η συγκέντρωση των νιτρικών του αγνώστου δείγματος. Παρατηρήσεις. Τα αιωρούμενα στερεά στο διήθημα του εδάφους ή στο ύδωρ δημιουργούν προβλήματα στη στήλη αναγωγής. Για το λόγο αυτό τα θολά δείγματα διηθούνται πριν διέλθουν από τη στήλη αναγωγής. Όταν η συγκέντρωση του σιδήρου, χαλκού και άλλων μετάλλων είναι σχετικά μεγάλη, μειώνεται η αναγωγική ικανότητα της στήλης. Η παρεμπόδιση αυτί) αποφεύγεται με την προσθήκη EDTA στο διήθημα του εδάφους ή στο ύδωρ. Το ελεύθερο χλώριο οξειδώνει το κάδμιο και περιορίζει την

60 58 αναγωγική ικανότητα της στήλης. Όταν στο δείγμα υπάρχει χλώριο προστίθεται στο δείγμα Na2S203. Συνηθίζεται να χρησιμοποιούνται τρεις μέχρι τέσσερις αναγωγικές στήλες Cd ταυτόχρονα, έτσι ώστε να αναλύεται μεγάλος αριθμός δειγμάτων την ημέρα. To standard διάλυμα νιτρικών ιόντων πρέπει να διατρέχει κάθε στήλη για να εξασφαλίζεται ομοιομορφία στην αναγωγή των Νθ; σε NO; ανά στήλη. Όταν επιτευχθεί η ομοιομορφία δεν είναι απαραίτητη η προετοιμασία καμπύλων βαθμονόμησης για κάθε στήλη. Σημειώνεται ότι η αποτελεσματικότητα της αναγωγικής στήλης μειώνεται ύστερα από πολλαπλές χρήσεις. Σε αυτή την περίπτωση πρέπει να απομακρυνθεί το Cd από τη στήλη γιατί θα ληφθούν λανθασμένα αποτελέσματα. Η αποτελεσματικότητα της στήλης μπορεί να επιβεβαιωθεί συγκρίνοντας τις τιμές απορρόφησης (ενδεικτικά) 1 Ομμ Ν- ΝΌ3 με τις αντίστοιχες τιμές της standard στήλης 10μμ Ν-ΝΌ3. Η διάμετρος των κόκκων Cd μπορεί να κυμαίνεται από 0,25-1 mm χωρίς να επηρεάζεται η αναγωγή των νιτρικών. Η μεγάλη ακρίβεια και ευαισθησία της μεθόδου, επιτρέπει την διέλευση 10 φορές αραιωμένου εδαφικού εκχυλίσματος. Έτσι περιορίζεται η πιθανότητα ανάμιξης οργανικής ουσίας και ιόντων στο εκχύλισμα. To ph του διαλύματος συνηθίζεται να διατηρείται στο 7 για να εξασφαλίζεται επιτυχής αναγωγή των νιτρικών σε νιτρώδη. Μετά την προσθήκη του διαζώτου το ph του διαλύματος γίνεται 1,6, και ύστερα από την προσθήκη αντιδραστηρίου coupling ph 1,5. To standard διάλυμα ΝΌ3 διατηρείται σταθερό για έξι μήνες στο ψυγείο χωρίς συντηρητικά. Εξαιτίας της μεγάλης ευαισθησίας της μεθόδου πρέπει το χρησιμοποιούμενο ύδωρ να είναι απηλαγμένο από κάθε μορφής αζώτου. Απαραίτητη είναι η ρύθμιση του ρυθμού ροής του διαλύματος μέσα από τη στήλη, γιατί αργοί ρυθμοί (8mL min'1) συντελούν σε σωστή αναγωγή των Κ03 ενώ γρήγοροι ρυθμοί δεν προάγουν την πλήρη αναγωγή των νιτρικών. Στην περίπτωση που η κορυφή της στήλης του Cd μείνει έξω από το υγρό, πρέπει να γίνει η αναγωγική στήλη από την αρχή, γιατί οι φυσαλίδες αέρα που δημιουργούνται θα επηρεάσουν σημαντικά την αναγωγή των νιτρικών (ΝΟ^). Για τον προσδιορισμό της μάζας του δείγματος εδάφους που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό των νιτρικών και νιτρωδών ιόντων, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί η υγρασία του υγρού δείγματος εδάφους. Για επιβεβαίωση έγινε σύγκριση αποτελεσμάτων του 5% των εδαφικών δειγμάτων με μέτρηση της συγκέντρωσης τιον νιτρικών ιοντών με την ακόλουθη μέθοδο.

61 Προσδιορισμός των νιτρικών και νιτρωδών ιόντων με ιοντική χρωματογραφία. Χρωματογραφικοί μέθοδοι διαχωρισμού. Ο όρος χρωματογραφία αναφέρθηκε αρχικά για το διαχωρισμό των τριών χρωμάτων της χλωροφύλλης. Είναι ένας γενικός ορισμός για ένα ευρύ φάσμα φυσικοχημικών διαχωρισμών. Ο διαχωρισμός των συστατικών ενός μίγματος με χρωματογραφικές μεθόδους είναι αποτέλεσμα της σχετικής κίνησης δύο φάσεων, μιας στατικής και μιας κινούμενης σε σχέση με τη στατική. Τα συστατικά που πρόκειται να διαχωριστούν κινούνται κατά μήκος της στατικής φάσης με τη βοήθεια της κινούμενης με διαφορετικές ταχύτητες. Την ταχύτητα με την οποία κινείται κάθε συστατικό την καθορίζει ο συντελεστής κατανομής Κ ο οποίος δίνεται από τη σχέση K=CS / Cm όπου Cs, Cm η συγκέντρωση του συστατικού στη στατική και κινούμενη φάση αντίστοιχα. Η κατανομή των συστατικών στις δύο φάσεις οφείλεται σε φυσικοχημικές ιδιότητες όπως η διαλυτότητα, η πτητικότητα, η προσρόφηση, η ιοντοανταλλαγή, το μέγεθος και το σχήμα των μορίων, οπότε προκύπτουν ανάλογα και τα διάφορα είδη χρωματογραφίας όπως: Χρωματογραφία κατανομής Χρωματογραφία προσρόφησης Χρωματογραφία ιοντοανταλλαγής Χρωματογραφία μοριακών ηθμών. Η στατική φάση μπορεί να είναι στερεή ή υγρή και να έχει μορφή στήλης, φύλλου διηθητικού ηθμού ή πλάκας επιστρωμένης με κατάλληλο υλικό. Η κινούμενη φάση μπορεί να είναι υγρή ή αέρια οπότε προκύπτει η υγρή ή η αέρια χρωματογραφία αντίστοιχα. Οι συνδυασμοί ιδιοτήτων και φάσεων οδηγούν στις διάφορες χρωματογραφικές μεθόδους διαχωρισμού όπως φαίνεται παρακάτω. Χη ω ί ι α τον ρ α φ ία Προσρόφησης, στερεή στατική φάση Κατανομής, υγρή στατική φάση Ιοντοανταλλαγής Μοριακών ηθμών Χρωματογραφία προσρόφησης Στη χρωματογραφία προσρόφησης η κινούμενη φάση μπορεί να είναι αέρια ή υγρή. Όταν η κινούμενη φάση είναι αέρια τότε ονομάζεται

62 60 χρωματογραφία αερίου- στερεού. Στην υγρή κινούμενη φάση υπάρχουν δύο τύποι, χρωματογραφία στήλης (HPLC) και χρωματογραφία λεπτής στοιβάδας (TLC). Χρωματογραφία κατανομής Σ αυτόν τον τύπο η κινούμενη φάση μπορεί να είναι αέρια ή υγρή. Στην πρώτη περίπτωση ονομάζεται χρωματογραφία αερίου - υγρού και στη δεύτερη χρωματογραφία στήλης, χάρτου. Χοτοματονραφία ιοντοανταλλαγήε Δύο τύποι υπάρχουν σ αυτήν την κατηγορία η χρωματογραφία ιοντοανταλλαγής σε στήλη και η χρωματογραφία ιοντοανταλλαγής σε λεπτή στοιβάδα. Ανάπτυξη χρωματογραφήματος με τη χρωματογραφία ιοντοανταλλαγής. Η ιοντική χρωματογραφία χρησιμοποιήθηκε το 1975 και σε μικρό διάστημα εξελίχθηκε σε μια ανεξάρτητη αναλυτική τεχνικοί που σήμερα περικλείει όλες τις HPLC μεθόδους για τον προσδιορισμό ανόργανων και οργανικών ιόντων. Ο διαχωρισμός των συστατικών του μίγματος που τοποθετείται στη μια άκρη της στατικής φάσης επιτυγχάνεται όπως προαναφέρθηκε με την επίδραση της κινούμενης φάσης και η όλη διεργασία αποτελεί την ανάπτυξη του χρωματογραφήματος. Καθένα από τα συστατικά που διαχωρίζεται είναι διασκορπισμένο μεταξύ στάσιμης και κινητής φάσης. Η ταξινόμηση των διαφόρων τύπων της χρωματογραφίας εξαρτάται από την κατάσταση του συνόλου των δύο παραπάνω φάσεων. Η χρωματογραφία ιοντοανταλλαγής βασίζεται στο γεγονός ότι η εκλεκτικότητα ενός ιοντοανταλλάκτη δεν είναι ίδια για όλα τα ιόντα με αποτέλεσμα αυτά να κινούνται μέσα στην ιοντοανταλλακτική στήλη με διαφορετική ταχύτητα, ανάλογα με τους συντελεστές εκλεκτικότητας. Οι συντελεστές εκλεκτικότητας εκφράζουν την εκλεκτικότητα ενός ιοντοανταλλάκτη για ένα κατιόν σε σχέση με τα υδρογονοκατιόντα ή για ένα ανιόν σε σχέση με τα υδροξυλιόντα. Η εκλεκτικότητα για τα διάφορα ιόντα εκφράζεται και από το μοριακό συντελεστή κατανομής που ορίζεται από τη σχέση : Kd = Mr / Μ όπου ΜΓ και Μ η ποσότητα του ιόντος για κάθε γραμμάριο ρητίνης και για κάθε ml διαλύματος αντίστοιχα. Ο διαχωρισμός των ιόντων επιτυγχάνεται ως εξής: Στην κορυφή της στήλης τοποθετείται το μίγμα των ιόντων και στη συνέχεια γίνεται η

63 61 ανάπτυξη του χρωματογραφήματος με διαβίβαση του υγρού ανάπτυξης, της υγρής φάσης. Όταν η ανάπτυξη γίνεται με έκλουση το εκλουστικό διάλυμα μετακινεί τα ιόντα προς τα κάτω, καθώς διέρχεται από τη στήλη δηλαδή από τη στερεά φάση. Η ταχύτητα έκλουσης είναι αντιστρόφως ανάλογη με το συντελεστή κατανομής του κάθε ιόντος. Όταν η ανάπτυξη γίνεται με αντικατάσταση τότε στο διάλυμα ανάπτυξης περιέχεται ένα τουλάχιστον ιόν με συντελεστή κατανομής μεγαλύτερο από τους συντελεστές κατανομής των ιόντων που διαχωρίζονται. Έτσι τα ιόντα καθώς εκτοπίζονται από τον ιοντοανταλλάκτη μετακινούνται προς τα κάτω με ταχύτητα αντιστρόφως ανάλογη με το συντελεστή κατανομής τους. Πολλοί φυσικοί άργιλοι μπορούν να δράσουν σαν ιοντοανταλλάκτες, επειδή είναι αδιάλυτα πολυμερή υλικά με χαλαρή δομή και με πολλά μεταλλικά ιόντα, που μπορούν να αντικατασταθούν από άλλα. Μεταξύ αυτών των αργιλικών υλικών και του νερού που διέρχεται μέσα από αυτά γίνεται μια συνεχής ανταλλαγή ιόντων. Η λεπτομερής πορεία της ανταλλαγής τροποποιείται και περιπλέκεται από το ph και από διάφορες άλλες φυσικές παραμέτρους. Αυτά τα υλικά έχουν ποικίλες και απρόβλεπτες ιδιότητες και μόνο με την εισαγωγή συνθετικών ιοντοανταλλακτών επιτεύχθηκε μια νέα τεχνική. Περιγραφή του οργάνου της ιοντικής χρωματογραφίας του εργαστηρίου εδαφολογίας του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας. Ο ιοντικός χρωματογράφος του εργαστηρίου εδαφολογίας είναι ένα όργανο του κατασκευαστικού οίκου της Metrohm. Αποτελείται από δύο κύρια μέρη. Το πρώτο μέρος είναι το κύριο όργανο ενώ το δεύτερο είναι ο ηλεκτρονικός υπολογιστής με το απαραίτητο λογισμικό πρόγραμμα. Το κύριο μέρος αποτελείται από τρία τμήματα Το βασικό θάλαμο, που περιέχει τις στήλες ιοντοανταλλαγής των ανιόντων, των κατιόντων και του σεληνίου. Τις αντλίες του νερού και της κινητής φάσης Τον ανιχνευτή (αγώγιμομέτρο). Ο συγκεκριμένος ιοντικός χρωματογράφος μπορεί να προσδιορίσει συγκεντρώσεις με ακρίβεια της τάξης pg.l'1 ( αναλογία στο δισεκατομμύριο ) τα εξής ιόντα λίθιο, νάτριο, αμμώνιο, κάλιο, ασβέστιο, μαγνήσιο, φθόριο, βρώμιο, χλώριο, νιτρικά, νιτρώδη, φωσφορικά, θειικά καθώς επίσης και διάφορες μορφές του σεληνίου. Τα αντιδραστήρια που χρησιμοποιούνται είναι υψηλής καθαρότητας χωρίς άλλες προσμίξεις. Το ύδωρ είναι κι αυτό υψηλής καθαρότητας και παράγεται από την ειδική συσκευή του εργαστηρίου.

64 62 Σύμφωνα με τη διεθνή και την ελληνική βιβλιογραφία ο συνδυασμός της στήλης ανταλλαγής ιόντων και της ανίχνευσης της αγωγιμότητας παρουσιάζει τον πιο αξιόπιστο τύπο της ιοντικής χρωματογραφίας. Προσδιορισμός των Νιτρικών Ιόντων με τη μέθοδο της Ιοντικής Χρωματογραφίας. Ακολουθείται η παρασκευή εδαφικού πολτού. Καταβάλλεται προσπάθεια το εδαφικό δείγμα να βρεθεί στη κατάσταση υδατοκορεσμού, ώστε να προσεγγίσει όσο το δυνατό περισσότερο τις συνθήκες του αγρού. Αφού λοιπόν παρασκευασθεί η πάστα αφήνεται, για 4-24 ώρες σε κορεσμένο με υγρασία περιβάλλον. Κατόπιν παίρνεται το εκχύλισμα είτε με τη βοήθεια της φυγοκέντρου είτε με αντλία κενού. Το εκχύλισμα αυτό μπορεί να υποστεί αναλύσεις για τον προσδιορισμό διαφόρων στοιχείων. Ειδικότερα για τον προσδιορισμό των νιτρικών ιόντων χρησιμοποιείται σε μεγάλο βαθμό, από πολλά εργαστήρια σόλο τον κόσμο. Πρωτοαναφέρθηκε ως μέθοδος εκχύλισης των νιτρικών και άλλων στοιχείων από τους Bower and Wilcox, (1965). Η αξιοπιστία της μεθόδου στηρίζεται στη μεγάλη διαλυτότητα στο ύδωρ των νιτρικών ιόντων. Εκχύλισμα για τον προσδιορισμό των νιτρικών ιόντων επίσης λαμβάνεται αναμιγνύοντας έδαφος και ύδωρ σε αναλογίες 1:1 και 1:5, (Methods of Soil Analysis, 1994). Κατόπιν αφού το εκχύλισμα διηθηθεί με μεγάλη προσοχή μέχρι διαυγάσεως του, μεταφέρεται στον ιοντικό χρωματογράφο για ανάλυση. Ο προσδιορισμός γίνεται με τη χρησιμοποίηση της στήλης προσδιορισμού των ανιόντων τύπου IC Anion Column Metrosep Anion Dual 2, Η στήλη περιέχει και προστήλη για τη συγκράτηση στερεών, τύπου PRP-1. Η στήλη αποτελείται από πολυμεθακρυλικό άλας με τεταρτοταγείς αμμωνιακές βάσεις. Ο προσδιορισμός των νιτρικών ιόντων γίνεται με ροή εκλουστικού διαλύματος 0,8 ml.min'1 και με τιμή πίεσης bar. Πολλοί ερευνητές προτείνουν μεγαλύτερες ροές για τον προσδιορισμό των νιτρικών ιόντων. Από μετρήσεις που έγιναν στο εργαστήριο εδαφολογίας από τον υποψήφιο Διδάκτορα Φ. Γάτσιο βρέθηκε ότι η καλύτερη τιμή είναι 0,8 για εδάφη και 0,8-1 για διάφορα δείγματα νερού κυρίως, που είναι λιγότερο επιβαρημένα. Αυτό συμβαίνει γιατί το συγκεκριμένο όργανο χρειάζεται λίγο περισσότερο χρονικό διάστημα για να ανιχνεύσει και να προσδιορίσει με ακρίβεια τις συγκεντρώσεις χωρίς να απωλεσθεί κάποια ποσότητα δείγματος.

65 63 Για να αποφευχθούν τα λάθη και η καταστροφή της στήλης κατά τη διάρκεια της μέτρησης πρέπει το εκχύλισμα του εδάφους να φιλτράρεται από φίλτρα διαμέτρου 0,45μιη. Το εκλουστικό διάλυμα που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό των νιτρικών ιόντων είναι ως εξής: 1,3 mmoll'1 ανθρακικού νατρίου, υψηλής καθαρότι\τας + 2 mmol.l'1 όξινου ανθρακικού νατρίου. Ο χρόνος απόδοσης των νιτρικών ιόντων στο χρωματογράφημα είναι τα 10,5 λεπτά από τη στιγμή της εισόδου του δείγματος. Ανάλογα με τον αριθμό και το είδος των δειγμάτων που αναλύονται ο χρόνος αυτός μεγαλώνει κατά 1-1,5 λεπτά της ώρας. Η μέτρηση αυτή γίνεται με χημική καταστολή (μείωση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας του εκλουστικού διαλύματος) δηλαδή με τη χρησιμοποίηση αραιού διαλύματος θειικού οξέος, έτσι ώστε μετά από αυτί) τη διαδικασία το εκλουστικό διάλυμα να έχει ηλεκτρική αγωγιμότητα ^is.cm'1. Ένα άλλο εκχυλιστικό διάλυμα είναι αυτό του KC1, (Bremner, 1965). Σ αυτό το εκχύλισμα μπορεί να γίνει προσδιορισμός των νιτρικών ιόντων με τη χρησιμοποίηση του ιοντικού χρωματογράφου. Το πρόβλημα που πρέπει να ξεπεραστεί είναι η μείωση της συγκέντρωσης των ιόντων χλωρίου. Επειδή τα ιόντα χλωρίου βρίσκονται σε μεγάλες συγκεντρώσεις παρεμποδίζουν την ανάπτυξη της κορυφής των νιτρικών ιόντων, εμφανίζεται δηλαδή κορυφή με μεγάλο επίπεδο και καλύπτει (κρύβει) την κορυφή των νιτρικών ιόντων, το φαινόμενο είναι γνωστό ως "ταράτσωμα". Για να αποφευχθεί αυτό το φαινόμενο χρησιμοποιούνται φίλτρα κατακράτησης των ιόντων χλωρίου, ή γίνονται αραιώσεις των δειγμάτων με υπερκάθαρο ύδωρ. Χρησιμοποιείται η μέθοδος εκχύλισης του υδατοκορεσμένου εδάφους (πολτού) διότι η μέθοδος αυτή είναι λιγότερο χρονοβόρος και μικρότερου κόστους. Επίσης δε δημιουργούνται ιδιαίτερα προβλήματα κατά τον προσδιορισμό των νιτρικών ιόντων με το όργανο της ιοντικής χρωματογραφίας. Από τη σύγκριση των αποτελεσμάτων των δύο μεθόδων φάνηκε ότι δεν υπήρχαν σημαντικές διαφορές και για λόγους λειτουργίας του εργαστηρίου χρησιμοποιήθηκε η μέθοδο της στήλης καδμίου.

66 64 Κεφάλαιο 3 Αποτελέσματα-Συζήτηση Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται τα αποτελέσματα αναλύσεων των εδαφών στη κοινότητα Καρποχωρίου απ' ελήφθησαν 30 εδαφικά δείγματα και στα οποία προσδιορίστηκαν οι του ΡΗ της E.C. και των νο3 των όπου τιμές ΚΩΔΙΚΟΣ ΡΗ E.C. (ps/cm) Συγκέντρωση NO/ (pg /kg ξηρού εδάφους) 84,1 Κ001/01 6, Κ002/01 6, ,7 Κ003/01 7, ,9 Κ004/01 7, Κ005/ Κ006/ ,2 Κ008/01 6, ,8 Κ009/ ΚΟ10/ ,1 Κ011/ ,7 KOI 2/ Κ013/ Κ014/01 6, Κ015/ Κ016/ Κ017/ Κ018/ KOI 9/ Κ020/ Κ021/ Κ022/ Κ023/ Κ024/ Κ025/ Κ026/01 7, Κ027/ Κ028/ Κ029/ Κ030/ Μέσος όρος 6, ,3 Μεγίστη τιμή 7, ,7 Ελάχιστη τιμή

67 65 Παρατηρούμε λοιπόν όχι στη κοινότητα Καρποχωρίου τα εδάφη είχαν τιμές ph από 4,56 έως 7,34 με μέση τιμή 6,23. Δηλαδή τα περισσότερα εδάφη κατατάσσονται στα μετρίως όξινα, εντούτοις κάποια είναι ουδέτερα, ενώ κάποια άλλα μπορούμε να τα κατατάξουμε στα ισχυρώς όξινα. Σε δύο χωράφια Κ06 και ΚΙ6 η τιμή του ΡΗ είναι πολύ χαμηλή και τα εδάφη είναι πολύ ισχυρώς όξινα. Η τιμή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας κυμαίνεται από 267 έως 930 μ8/οηι, με μέση τιμή 457μ5/οπι. Έτσι μπορούμε να πούμε ότι τα εδάφη δεν είναι αλατούχα, και ούτε υπάρχει κίνδυνος αλάτωσης. Οι συγκεντρώσεις των νιτρικών ιόντων κυμαίνονται από 3,9 έως 92,7μμΈμ ξηρού εδάφους με μέση τιμή 40,3μμ/Τ< ξηρού εδάφους. Στα περισσότερα λοιπόν εδαφικά δείγματα παρουσιάζονται υψηλές συγκεντρώσεις ΝΟ3 και μάλιστα ιδιαίτερα υψηλές για την καλλιέργεια του καπνού. Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των αναλύσεων των εδαφών στη κοινότητα Ζαΐμη απ' όπου ελήφθησαν 12 εδαφικά δείγματα και στα οποία προσδιορίστηκαν οι τιμές του ΡΗ της E.C. και των νο3 Συγκέντρωση E.C. Ν03 (pg /kg ΚΩΔΙΚΟΣ ΡΗ (ps/cm) ξηρού εδάφους) Κ031/01 4, ,7' Κ032/01 6, ,6 Κ033/01 4, ,9 Κ034/01 4, ,7 Κ035/01 5, ,5 Κ036/01 5, ,1 Κ037/01 3, ,6 Κ038/01 3, ,3 Κ039/01 6, ,8 Κ040/01 4, ,7 Κ041/01 5, ,5 Κ042/01 6, ,6 Μέσος όρος 5, ,0 Μεγίστη τιμή 6, ,3 Ελάχιστη τιμή 3, ,8

68 66 Παρατηρούμε λοιπόν ότι στη κοινότητα Ζαΐμι τα εδάφη είχαν τιμές ph από 3,66 έως 6,58 με μέση τιμή 5,10. Δηλαδή τα περισσότερα εδάφη κατατάσσονται στα ισχυρώς όξινα. Όμως κάποια είναι μετρίως όξινα, ενώ κάποια άλλα είναι πολύ ισχυρώς όξινα. Η τιμή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας κυμαίνεται από 200 έως 893 μ8/ατι, με μέση τιμή 505μ8/αη. Έτσι με σιγουριά μπορούμε να πούμε ότι τα εδάφη δεν είναι αλατούχα, και ούτε υπάρχει κίνδυνος αλάτωσης. Οι συγκεντρώσεις των νιτρικών ιόντων κυμαίνονται από 2,8 έως 97,3pg/kg ξηρού εδάφους με μέση τιμή 51,Ομμ/kg ξηρού εδάφους. Στα περισσότερα λοιπόν εδαφικά δείγματα όπως και στο Καρποχώρι παρουσιάζονται υψηλές συγκεντρώσεις ΝΟ3 και μάλιστα ιδιαίτερα υψηλές για την καλλιέργεια του καπνού. Παρακάτω παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των αναλύσεων των εδαφών στο δημοτικό διαμέρισμα Καλλιφωνίου απ' όπου ελήφθησαν 17 εδαφικά δείγματα και στα οποία επίσης προσδιορίστηκαν οι τιμές του ΡΗ της E.C. και των ΝΟώ Συγκέντρωση E.C. Ν03- (pg /kg ΚΩΔΙΚΟΣ ΡΗ (ps/cm) ξηρού εδάφους) Κ043/01 4, ,2 Κ044/01 5, ,6 Κ045/01 5, ,5 Κ046/01 5, ,3 Κ047/01 5, ,7 Κ049/01 4, ,7 Κ050/01 4, ,0 Κ051/01 4, ,6 Κ052/01 5, ,4 Κ053/01 4, ,0 Κ054/01 6, ,2 Κ055/01 4, ,4 Κ056/01 3, ,6 Κ057/01 3, ,3 Κ058/01 5, ,0 Κ059/01 4, ,7 Κ060/01 4, IP,7 Μέσος όρος 4, ,9 Μεγίστη τιμή 6, ,0 Ελάχιστη τιμή 3, ,7

69 67 Παρατηρούμε λοιπόν ότι στη κοινότητα Καλλιφωνίου τα εδάφη είχαν τιμές ph που κυμαίνονταν από 3,8 έως 6,14 η δε μέση τιμή είναι 4,99. Έτσι τα περισσότερα εδάφη είναι πολύ ισχυρώς όξινα. Αντίθετα σε ελάχιστα δείγματα παρατηρείται ότι τα εδάφη είναι μετρίως όξινα, ενώ πιο πολλά είναι αυτά που είναι ισχυρώς όξινα. Η τιμή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας κυμαίνεται από 205 έως 804 μ8/οτη, με μέση τιμή 409pS/cm. Έτσι και εδώ παρατηρούμε ότι δεν τίθεται ζήτημα αλάτωσης. Οι συγκεντρώσεις των νιτρικών ιόντων κυμαίνονται από 1,7 έως 100,0pg/kg ξηρού εδάφους με μέση τιμή 35,9μμ/Ίτμ ξηρού εδάφους. Και εδώ τα περισσότερα εδαφικά δείγματα παρουσιάζον υψηλές συγκεντρώσεις Ν03. Παρακάτω παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των αναλύσεων των εδαφών στο δημοτικό διαμέρισμα Άμπελος, απ' όπου ελήφθησαν 26 εδαφικά δείγματα και όπου μετρήθηκαν οι τιμές του ΡΗ της E.C. και των νο3 Συγκέντρωση E.C. Ν03- (μη /kg ΚΩΔΙΚΟΣ ΡΗ (ps/cm) ξηρού εδάφους) Κ061/01 6, ,4 Κ062/01 7, ,5 Κ063/01 6, ,3 Κ064/01 6, ,1 Κ065/01 7, ,0 Κ066/01 5, ,4 Κ067/01 7, ,9 Κ068/01 6, Κ069/01 6, ,2 KQ70/01 6, ,7 Κ071/01 4, ,2 Κ072/01 6, ,1 Κ073/01 5, ,8 Κ074/01 7, ,6 Κ075/01 6, Κ076/01 7, ,1 Κ077/01 6, ,3 Κ078/01 6, ,3 Κ079/01 6, ,8 Κ080/01 6, ,2 Κ081/01 7, ,1 Κ082/01 6, ,7 Κ083/01 7, Κ084/01 7, Κ085/01 6, ,9 Κ086/01 6, ,9 Μέσος όρος 6, ,2 Μ έγιστη τιμή 7, ,2 Ελάχιστη τιμή 4, ,9

70 68 Έτσι στην στη κοινότητα Άμπελος τα εδάφη είχαν τιμές ph μεταξύ 4,71 και 7,51 και η μέση τιμή είναι 6,69. Εδώ τα περισσότερα εδάφη ουδέτερα, αλλά επίσης αρκετά είναι αυτά που είναι μετρίως όξινα, ενώ ελάχιστα είναι τα ισχυρώς όξινα. Για την αλατότητα ισχύουν και εδώ τα ίδια, μιας η τιμή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας και κυμαίνεται μεταξύ 177 και 902 μ8/αη, με μέση τιμή 396μ8/αυ. Οι συγκεντρώσεις των νιτρικών ιόντων κυμαίνονται από 2,9 έως 96,2μμ/1<μ ξηρού εδάφους με μέση τιμή26,2μμ/1<;μ ξηρού εδάφους. Και εδώ τα περισσότερα εδαφικά δείγματα παρουσιάζον υψηλές συγκεντρώσεις Ν03. αλλά ελαφρός χαμηλότερες συγκριτικά με τα προηγούμενα χωριά. Ακολουθεί ο πίνακας που παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των αναλύσεων των εδαφών στη κοινότητα Δασοχωρίου απ' όπου ελήφθησαν 4 εδαφικά δείγματα και στα οποία προσδιορίστηκαν οι τιμές του ΡΗ της E.C. και των ΝΟΔ Συγκέντρωση E.C. Ν03 (pg /kg ΚΩΔΙΚΟΣ ΡΗ (ps/cm) ξηρού εδάφους) Κ087/01 7, ,6 Κ088/01 6, Κ089/01 6, ,1 Κ090/01 7, ,9 Μέσος όρος 7, ,9 Μεγίστη τιμή 7, ,6 Ελάχιστη τιμή 6, ,1 Εδώ τα εδάφη είναι ουδέτερα με μέση τιμή ΡΗ 7,03 και 6,65 και 7,4 ελάχιστη και μέγιστη αντίστοιχα. Η μέση τιμή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας είναι 425 μδ/αη η μέγιστη και η ελάχιστη είναι 614 και 245 αντίστοιχα. Και τα νιτρικά ιόντα έχουν μέση συγκέντρωση 17,9 Pg/kg Στον ακόλουθο πίνακα έχουμε τα αποτελέσματα των αναλύσεων των εδαφών από την κοινότητα Μητρόπολη απ' όπου ελήφθησαν 10 εδαφικά δείγματα και στα οποία προσδιορίστηκαν οι τιμές του ΡΗ της E.C. και των ΝΟ~3 Συγκέντρωση E.C. Ν03 (pg /kg ΚΩΔΙΚΟΣ ΡΗ (ps/cm) ξηρού εδάφους) Κ091/01 4, ,3 " Κ092/01 6, ,4 Κ093/01 6, ,4 Κ094/01 6, ,6 Κ095/01 5, ,1

71 69 Κ096/01 5, Κ097/01 4, ,0 Κ098/01 4, ,6 Κ099/01 5, ,4 ΚΙ 00/01 6, ,2 Μέσος όρος 5, Μεγίστη τιμή 6, ,3 Ελάχιστη τιμή 4, ,4 Στη Μητρόπολη τα εδάφη είχαν τιμές ph που κυμαίνονταν από 4,56 έως 6,94 η δε μέση τιμή είναι 5,71. Η τιμή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας κυμαίνεται από 168 έως 287μ8/οτη, με μέση τιμή 542pS/cm. Τέλος οι συγκεντρώσεις των νιτρικών ιόντων είναι σε κάπως πιο χαμηλά επίπεδα και κυμαίνονται από 1,4 έως 75,3pg/kg ξηρού εδάφους με μέση τιμή 18,8μg/kg ξηρού εδάφους Στο Μαυρομάτη από τα δύο δείγματα που πάρθηκαν βλέπουμε ότι οι τιμές ph ήταν 5,74 και 6,3 η δε μέση τιμή είναι 6,02. Η τιμή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας ήταν αρκετά χαμηλή 267 και 127μδ/αιι, με μέση τιμή 197pS/cm. Τέλος οι συγκεντρώσεις των νιτρικών ιόντων ήταν σε πολύ χαμηλό επίπεδο με μέση τιμή 6,0pg/kg ξηρού εδάφους Συγκέντρωση E.C. Ν03 (pg /kg ΚΩΔΙΚΟΣ ΡΗ (ps/cm) ξηρού εδάφους) ΚΙ 01/01 6, ,3 ΚΙ 02/01 5, ,7 Μέσος όρος 6, ,0 Μέγιστη τιμή 6, ,3 Ελάχιστη τιμή 5, ,7 Στη κοινότητα Γελάνθης από το ένα δείγμα που πάρθηκε βλέπουμε ότι το έδαφος ήταν ουδέτερο με ph ήταν 7,34, η ηλεκτρική αγωγιμότητα ήταν 3,56μ8/αη, ενώ δεν βρέθηκαν νιτρικά ιόντα. E.C. Συγκέντρωση Ν03 (pg/kg ΚΩΔΙΚΟΣ PH (ps/cm) ξηρού εδάφους) ΚΙ 08/01 7, ,0 Ακολουθούν τα αποτελέσματα των αναλύσεων των εδαφών από τη κοινότητα του Λεονταρίου απ' όπου ελήφθησαν 5 εδαφικά δείγματα και στα οποία προσδιορίστηκαν οι τιμές του ΡΗ της E.C. και των NOT Συγκέντρωση E.C. Ν03 (pg /kg ΚΩΔΙΚΟΣ ΡΗ (ps/cm) ξηρού εδάφους) Κ117/01 6, ,4 ΚΙ 21 /01 6, ,9 ΚΙ 23/01 7, ,8 ΚΙ 24/01 6, ΚΙ 25/01 7, ,9 Μέσος όρος 6, ,5 Μέγιστη τιμή 7, ,9 Ελάχιστη τιμή 6, ,8

72 70 Έτσι στη κοινότητα Λεονταρίου τα εδάφη είχαν τιμές ph μεταξύ 6,4και 7,34και η μέση τιμή είναι 6, 92. Εδώ τα εδάφη ήταν ουδέτερα. Για την αλατότητα όπως και σε όλα τα χωριά του νομού Καρδίτσας δεν τίθεται θέμα, μιας και η τιμή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας κυμαίνεται μεταξύ 275 και 565 μ8/αη, με μέση τιμή 409μ8/ειη. Οι συγκεντρώσεις των νιτρικών ιόντων κυμαίνονται από 4,8 έως 33^g/kg ξηρού εδάφους με μέση T^o 15^g/kg ξηρού εδάφους. Εδώ τα περισσότερα εδαφικά δείγματα παρουσιάζουν κανονικές συγκεντρώσεις Ν03. Παρακάτω έχουμε δύο πίνακες όπου δίνονται τα αποτελέσματα αναλύσεων των εδαφών από το Ασημοχώρι και την Αγία Παρασκευή Συγκέντρωση E.C. NOj (pg/kg ΚΩΔΙΚΟΣ ΡΗ (ps/cin) ξηρού εδάφουί) ΚΙ 28/01 7, ,7 ΚΙ 29/01 7, ,1 ΚΙ 30/01 6, ,5 Μέσος όρος 7, ,8 Μεγίστη τιμή 7, ,7 Ελάχιστη τιμή 6, Αγ. Παρασκ. 9,5 ΚΙ 34/01 7, ,7 Και στις δύο κοινότητες από τις τιμές του ΡΗ φαίνεται ότι τα εδάφη είναι ουδέτερα. Στα εδάφη της κοινότητας Ασημοχωρίου η μέση τιμή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας είναι 455 ps/cm και στο ένα δείγμα από την Αγ. Παρασκευή είναι 202pS/cm. Τα νιτρικά ιόντα στην Αγ. Παρασκευή είναι σε πολύ χαμηλό επίπεδο l,7pg/kg ξηρού εδάφους, αντίθετα στο Ασημοχώρι η μέση τιμή είναι 38,8pg/kg ξηρού εδάφους. Στον ακόλουθο πίνακα έχουμε τα αποτελέσματα των αναλύσεων των εδαφών από τη κοινότητα Αρδάνι απ' όπου ελήφθησαν 6 εδαφικά δείγματα και στα οποία προσδιορίστηκαν οι τιμές του ΡΗ της E.C. και των Ν0 3 ΚΩΔΙΚΟΣ ΡΗ E.C. (ps/cm) Συγκέντρωση NOj (pg/kg ξηρού εδάφους) Τ01/01 7, ,0 Τ02/01 7, ,0 Τ03/01 7, ,1 Τ04/01 7, ,5 Τ05/01 7, ,7 Τ06/01 7, Μέσος όρος 7, ,0 Μέγιστη τιμή 7, ,7 Ελάχιστη τιμή 7, ,5 Παρατηρούμε λοιπόν ότι στο Αρδάνι τα εδάφη είχαν τιμές ph που κυμαίνονταν από 7,49 έως 7,85 η δε μέση τιμή ήταν 7,63. Έτσι τα εδάφη είναι ελαφρός αλκαλικά. Η τιμή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας

73 71 κυμαίνεται από 227 έως 423 μ8/αη, με μέση τιμή 342μ5/οπι. Έτσι και εδώ παρατηρούμε ότι δεν τίθεται ζήτημα αλάτωσης. Οι συγκεντρώσεις των νιτρικών ιόντων είναι σε χαμηλό επίπεδο αφού κυμαίνονται από 0,5 έως 28,7μμ/kg ξηρού εδάφους με μέση τιμή 7,0μμ/Έμ ξηρού εδάφους. Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των αναλύσεων των εδαφών στη κοινότητα Πλάτανος απ' όπου ελήφθησαν 11 εδαφικά δείγματα. E.C. (ns/cm) Συγκέντρωση NOT (pg /kg ξηρού εδάφους) ΚΩΔΙΚΟΣ ΡΗ Τ07/01 7, ,0 Τ08/01 7, ,1 Τ09/01 7, ,5 ΤΙ 0/01 7, ,0 Τ11/01 7, ,7 ΤΙ 2/01 7, ,2 ΤΙ 3/01 7, ,6 ΤΙ 4/01 7, ,4 ΤΙ 5/01 7, ,1 ΤΙ 6/01 7, ,4 ΤΙ 7/01 7, ,7 Μέσος όρος 7, ,5 Μεγίστη τιμή 7, ,4 Ελάχιστη τιμή 7, ,0 Παρατηρούμε λοιπόν ότι και στη κοινότητα Πλάτανος τα εδάφη είχαν τιμές ph που κυμαίνονταν από 7,39 έως 7,95 η δε μέση τιμή ήταν 7,71. Έτσι τα εδάφη ήταν ουδέτερα ως ελαφρός αλκαλικά. Η τιμή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας κυμαίνεται από 219 έως 634 μ8/αυ, με μέση τιμή 329pS/cm. Και ούτε εδώ τίθεται ζήτημα αλάτωσης. Οι συγκεντρώσεις των νιτρικών ιόντων είναι σε ικανοποιητικά χαμηλό επίπεδο αφού κυμαίνονται από 1,0 έως 61,4pg/kg ξηρού εδάφους με μέση τιμή 1 l,5pg/kg ξηρού εδάφους Τέλος στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των αναλύσεων των εδαφών στη κοινότητα του Ριζώματος απ' όπου ελήφθησαν 11 εδαφικά δείγματα. Συγκέντρωση Ν03 (pg/kg ξηρού εδάφους) ΚΩΔΙΚΟΣ ΡΗ E.C. (ps/cm) ΤΙ 8/01 7, ,1 ΤΙ 9/01 7, ,9 Τ20/01 7, ,7 Τ21/01 7, ,3 Τ22/01 7, ,4 Τ23/01 7,4 739 Τ24/01 7, ,8 Τ25/01 7, ,2 Τ27/01 7, ,0

74 72 Τ28/01 7, ,9 Τ30/01 7, ,7 Μέσος όρος 7, ,3 Μεγίστη τιμή 7, ,7 Ελάχιστη τιμή 7, ,3 Και στη κοινότητα τον Ριζώματος τα εδάφη είχαν τιμές ph τον κυμαίνονταν από 7,4 έως 7,82 η δε μέση τιμή ήταν 7,64. Έτσι και εδώ τα εδάφη ήταν ουδέτερα ως ελαφρός αλκαλικά. Η τιμή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας κυμαίνεται από 207 έως 739 μ^/οπι, με μέση τιμή 429^S/cm. Οι συγκεντρώσεις των νιτρικών ιόντων είναι επίσης σε χαμηλά επίπεδα: με μέση τιμή 25,3^g/kg ξηρού εδάφους καί κυμαίνονται από 0,30 έως 83,7/ig/kg ξηρού εδάφους. Μετά από την αναλυτική παρουσίαση των αποτελεσμάτων για κάθε κοινότητα ακολουθούν κάποια διαγράμματα όπου παρουσιάζονται οι συσχετίσεις μεταξύ ηλεκτρικής αγωγιμότητας-νιτρικών ιόντων και μεταξύ ΡΗ-νιτρικών ιόντων. Το παραπάνω διάγραμμα εμφανίζει μια πολύ ελαφρά συσχέτιση (R=0.53) της 7/λεκτρικής αγωγιμότητας και των νιτρικών ιόντων και φαίνεται ότι υπάρχει μία μικρή τάση όταν αυξάνεται η ηλεκτρική αγωγιμότητα να αυξάνεται και η συγκέντρωση των νιτρικών ιόντων. Μελετώντας πιο προσεκτικά το διάγραμμα παρατηρούμε ότι: κατά κανόνα η τιμή των νιτρικών ιόντων είναι σε χαμηλά επίπεδα (<20^g/kg ξηρού εδάφους) όταν η αλατότητα είναι μεταξύ 200 και 400 /is/cm, από εκεί και μετά παρουσιάζει μια:γραμμική αύξηση. Οι Doran & Smith μετά από πειράματα κατέληξαν στο ότι: Συνολ. Κατ. =10 E.C. και E.C.i:i(ds/m)*140> mg ΝΟ'3 -Ν /kg ξ. εδάφους.

75 ph Στο παραπάνω διάγραμμα παρουσιάζεται μια πολύ ελαφρά συσχέτιση μεταξύ του ΡΗ καί των ΝΟ'3 μβ R=0.45. Στα ακόλουθα διαγράμματα παρουσιάζεται η κατανομή των τιμών του ΡΗ και των ΝΟή. Κατάταξη των εδαφών με βάση το ph 4-5,0 πολύ ισχυρός όξινα 5,1-5,8 ισχυρώς όξινα 5,9-6,5 μετρίως όξινα 6.5-7,5 ουδέτερα 7.5-8,5 ελαφρός αλκαλικά >8,5 αλκαλικά Κατοιγορίες εδαφών

76 74 Κατάξη εδαφών με βάση τη συγκέντρωση των νιτρικών Ν03-Ν πολύ χαμηλή 0-3 /ig/kg ξ.εδ. ανεπαρκής 4-10 ^g/kg ξ.εδ. μέση /ig/kg ξ.εδ. επαρκής j^g/kg ξ.εδ. υπερεπαρκής >40 /Kg/kg ξ.εδ.

77 75 Κεφάλαιο 4. Συμπεράσματα 4.1 Νιτρικά Γενικά στις κοινότητες του νομού Καρδίτσας παρατηρήθηκαν σχετικά υψηλές συγκεντρώσεις νιτρικών ιόντων (ιδίως στην καλλιέργεια καπνού) με μέση τιμή 32,lpg/kg ξηρού εδάφους. Αντίθετα στις κοινότητες του νομού Τρικάλων οι συγκεντρώσεις των νιτρικών ήταν σε χαμηλότερα επίπεδα με μέση τιμή 17,4pg/kg ξηρού εδάφους. Οι μεγαλύτερες μέσες συγκεντρώσεις νιτρικών ιόντων παρατηρήθηκαν στις κοινότητες: Ζαΐμη με μέση συγκέντρωση 51,0pg/kg ξηρού εδάφους. Καρποχωρίου 40,3pg/kg ξηρού εδάφους και AOTU^oopkn)38,8pg/kg ξηρού εδάφους. Στις υπόλοιπες κοινότητες παρατηρήθηκαν χαμηλότερες συγκεντρώσεις. Βέβαια σε όλες τις κοινότητες παρατηρήθηκε ένα εύρος στη συγκέντρωση έτσι ώστε οι μέσες συγκεντρώσεις να μην εκφράζουν απόλυτα το γενικό σύνολο. Από το διάγραμμα που κατατάσσει τα εδάφη με βάση τη συγκέντρωση των νιτρικών ιόντων αλλά και από τους πίνακες των αποτελεσμάτων για κάθε κοινότητα διαφαίνεται μια αρκετά μεγάλη διακύμανση της συγκεντρώσεως απ όπου βλέπουμε κάποια εδάφη να περιέχουν υψηλές τιμές συγκέντρωσης Ν03 και κάποια άλλα να βρίσκονται σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις. Αυτό είναι ένα γεγονός που ενισχύει την άποψη ότι ο μέσος όρος τιμών για τα εδάφη μια περιοχής δεν μας δίνει ασφαλή συμπεράσματα. Από το διάγραμμα της μεταβολής της συγκεντρώσεως των νιτρικών ιόντων με βάση την ηλεκτρική αγωγιμότητα διαπιστώνεται ότι υπάρχει μία μικρή θετική συσχέτιση, γεγονός το οποίο υποστηρίζεται και από τη βιβλιογραφία. Αρνητική δε συσχέτιση υπάρχει μεταξύ της τιμής του ΡΗ και των νιτρικών ιόντων. 4.2 ΡΗ Γενικότερα το ΡΗ στα εδάφη του νομού Καρδίτσας ήταν ουδέτερο προς το όξινο με ελάχιστα εδάφη να είναι ελαφρός αλκαλιωμένα. Η μέση τιμή του ΡΗ ήταν 6,07. Πολύ ισχυρώς όξινα φαίνεται να είναι τα εδάφή στη κοινότητα Καλλιφωνίου με μέση τιμή ΡΗ 4,99. Ισχυρώς όξινα εδάφη έχουμε στη κοινότητα Ζαΐμη (ΡΗ=5,1) και στη κοινότητα Μητρόπολη (ΡΗ=5,71). Ελαφρός όξινα εδάφη έχουμε στη κοινότητα Καρποχωρίου (ΡΗ=6,23) και στη κοινότητα Μητρόπολη (ΡΗ=6,02). Από

78 76 την άλλη ουδέτερα, είναι τα εδάφη στις περισσότερες κοινότητες: Αμπέλου (ΡΗ=6,69), Δασοχωρίου (ΡΗ=7,03), Γελάνθης (ΡΗ=7,34), Λεονταρίου (ΡΗ=6,92). Αντίθετα στις κοινότητες του νομού Τρικάλων τα εδάφη είναι ελαφρός αλκαλιωμένα. Κοινότητα: Ριζώματος (ΡΗ=7,64)- Πλατάνου (ΡΗ=7,71) και Αρδανίου 7,63. Γενικά συμπεραίνεται ότι στα εξεταζόμενα δείγματα η τιμή του ΡΗ δεν αποτελεί περιοριστικό παράγοντα για την ανάπτυξη των καλλιεργειών. Μόνο σε λίγα εδάφη έχουμε υποβάθμιση της ποιότητας εξαιτίας της υποβίβασης της τιμής του ΡΗ αλλά και εκεί βέβαια μπορούν να αναπτυχθούν ορισμένες καλλιέργειες. 4.3 Αλατότητα Η αλατότητα στα εξεταζόμενα δείγματα βρίσκεται σε χαμηλά επίπεδα και τα εδάφη δεν παρουσιάζουν τάσεις αλάτωσης. Η μέση τιμή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας είναι 404 μδ/οιη. Η μέγιστη και η ελάχιστη τιμή είναι 930 και 127 μδ/οιη αντίστοιχα. Παρατηρείται ότι η αλατότητα είναι σε επίπεδα που δεν επηρεάζει την ποιότητα των συγκεκριμένων εδαφών.

79 77 Βιβλιογραφία Analogides. D Estimating sugar Beet Response to Fertilizer Nitrogen on the Basis of Soil Nitrogen Indexes. Intern. Inst. For Sugar Beet Research. Proceedings, Brussels. Αναλογίδηο A To N03-N ως Δείκτης Διαθεσιμότητας Εδαφικού Αζώτου όπως επηρεάζεται από τον οργανικό άνθρακα Ολικό Άζωτο και τη Σχέση C/N του Εδάφους. Πρακτικά, 2 Πανελλ. Εδαφολ. Συνέδριο. (Λάρισα Νοεμβρ. 1987). Adams. Ε Manganese., in Black at al eds. Methods of Soil analysis. Part 2. Agronomy 9: PP Am Soc. of Agron. Inc. Madison. Wis. Bache. B.W. The Encyclopaedia of Soil Science. Eds. Fairbridge, R.W. and Finkl, C.W. Dowden, Hutchinson & Ross, Stoudsburg. Barber T.E. and B.C. Matthews., 1962, Relaease of non exchangeable Potassium by resin equilibrium and significance for crop growth. Canadian Journal of Soil Science. Bockman, O.C , Best Agricultural practice for the protection of Air. Proceedings No 360. The Fertilizer Society, Peterborouge, U.K. Bcdek. I, Lyman, W, Reehl, W. F. and Rosenblatt, D.H Eds. Environmental Inorganic Chemisty. Pergamon Press. New York. Bowen H. J. M Trance Elements in Biochemistry Κουκουλάκτκ Π.Χ βασικές αρχές της ορθολογικής λίπανσης των καλλιεργειών. Γεωργία και κτηνοτροφία. Τεύχος 9 Δεκέμβριος 1995 σελ Bonman. A.F., 1996, Direct emission of nitrous oxide iron agricultural soils. Brewer. R.F. 1966,in H.D, Chapman (ed) Diagnostic Criteria for Plants and soils. Cole, v,. Cerri. C.. minami, k,. Mosier. A, and N, Rosenberg. 1996, Agricultural options for mitigation of greenhouse gas emissions. Davis. B, E,. Beckett. P. Η, T, and Wollan. E. 1978, Critical Levels of Twenty Potentially Toxic Elements in Young Spring Barley. Department of the Environment. UK Sewage Sludge Survey. 1993, Final Report. Consultants in Environmental Sciences Ltd. Gateshead. Ebens, R.J.. and H.T. Shacklette 1982, Geochemistry of some rocks, mine spoils, streams sediments. Soils, plants and waters in the western energyregion of the conterminous United states. U.S. Geol. Sury. Pap U.S. Gov. Print. Office Washington, DC.

80 78 ECETOC Nitrate and Drinking Water. Techn. Report N0 27 European Centre for Ecotoxicology and Toxicology of Chemicals, Brussels. Friedland. A. J.. Johnson. A. H. and siccama. T. G. 1984, Water, Air and Soil Pollution Ibekwe, A. M., Angle. J. S., Chaney. R, L. and Van Berkum. P Zinc and cadmium Effects on Rhizobia and White Clover using Chelator- Buffered Nutriet Solution. Juergens-Gschwind S Ground water nitrates in other developed countries (Europe)- Relationships to land use patterns. Minar, J. and Z, Lastuvka, The dynamics of the accumulation of the nitrogen, phosphorus and potassium in maize and peas in the first growth phaces at constant mineral nutritions. Biologia Plantarum. Mitsios I. K. and Rowell, D. L. 1987, Plant uptake of exchangeable and non exchangeable potassium. I. Measurement and modeling for onion roots in a Chalky Boulder clay soil. Journal of soil Science Μήτσιος. I. K περιβαλλοντικές επιπτώσεις από την χρήση λιπασμάτων στις καλλιέργειες. Πανεπιστημιακή έκδοση, Βόλος. Μήτσιος. I. Κ Εδαφολογία. Εκδόσεις zymel Μήτσιοε, I. Κ εδαφολογική μελέτη και εδαφολογικός χάρτης του αγροκτήματος του πανεπιστημίου Θεσσαλίας στην περιοχή Βελεστίνου, Αθήνα Εκδόσεις zymel. Μήτσιος. I. Κ Γονιμότητα εδάφους, θρεπτικά στοιχεία φυτώνβαρέα μέταλα. Εκδόσεις zymel.2004 Μύτσιος, I. Κ., Κουκούλακης, Π., Πασγαλίδης, γ Γκατζογιάννη, Ε. Μπριασούλης. I. παπαδόπουλος. Αρ, και Γκέρτσηε. Α Ισοζύγιο αζώτου σε καλλιέργεια καλαμποκιού. 6 Πανελλήνιο Εδαφολογικό Συνέδριο, Ναύπλιο, 29/5-1/ Nair. P.K.R. and Ο. Talibudeem 1973, Dynamics of K and NO3 concentrationsin the root zone of winter wheat at broadbalk using specific-ion electrodes. Journal of Agriculture Science (Camp). Oliver, M. A,. 1997, Soil and Human Health: A Review. European Journal of Soil Science. Olson. R. V. 1965, Iron., in Black, C. A. et al, eds. Methods of Soil Analysis. Part 2. Agronomy. 9: Am Soc. Of Agron. Madison. Wis. Schlesinger, W. H. and A, E. Hartley, 1992, A global budget for atmospheric NH3. Biogeochem. 15: Sillanpaa, M, Micronutrients and the Nutrient Status of Soils: a Globar Study. FAO. Smith, K. A, Me Taggar, I. P. and H, Tsuruta, Emissions of N:0 and NO associated with nitrogen fertization in intensive agriculture and

81 79 the potential for mitigation. Soil Use and Management, Vol 13 No 4 : (Supplement: Soils and the Greenhouse Effect) pp Soltanpour. P. N Olsen. S.R.. and Goos, R.J. 1982b. Effect of nitrogen fertilization on dryland wheat on grain selenium concentration. Soil Sci. Soc. Ame. J. 46: Theocharopovlos S.P.. Karagianni- Christou M,, Gatzogianni P., Papadopoulos P.. Paschalides C., Dimitropoulos P Antonacopoulos G An approach to measure nitrate leaching in kopaids area in Greece. Preliminary results in: Management Systems to reduce Impacts on Nitrates ( ed. German G.C./Elsevier Applied Sciences and C.E.C. London and N. York.)

82 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ