ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΤΩΝ ΦΥΚΩΝ ΣΕ ΟΡΥΖΩΝΕΣ ΚΑΙ Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΦΥΚΩΝ ΣΤΗ ΓΟΝΙΜΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΕΔΑΦΟΥΣ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών Ειδίκευση «Εδαφολογία & Διαχείριση Εδαφικών Πόρων» ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΤΩΝ ΦΥΚΩΝ ΣΕ ΟΡΥΖΩΝΕΣ ΚΑΙ Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΦΥΚΩΝ ΣΤΗ ΓΟΝΙΜΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΕΔΑΦΟΥΣ Μεταπτυχιακή Διατριβή Σωτηρία Γ. Κουκούλη Πτυχιούχος Γεωπόνος Α.Π.Θ. Επιβλέπουσα Αθηνά Παυλάτου-Βε Αν. Καθηγήτρια Α.Π.Θ. Θεσσαλονίκη 2014

2 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών Ειδίκευση «Εδαφολογία & Διαχείριση Εδαφικών Πόρων» ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΤΩΝ ΦΥΚΩΝ ΣΕ ΟΡΥΖΩΝΕΣ ΚΑΙ Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΦΥΚΩΝ ΣΤΗ ΓΟΝΙΜΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΕΔΑΦΟΥΣ Μεταπτυχιακή Διατριβή Σωτηρία Γ. Κουκούλη Πτυχιούχος Γεωπόνος Α.Π.Θ. Επιβλέπουσα Αθηνά Παυλάτου-Βε Αν. Καθηγήτρια Α.Π.Θ. Εξεταστική Επιτροπή Αν. Καθηγήτρια Α. Παυλάτου-Βε, Επιβλέπουσα Επ. Καθηγήτρια Θ. Ματσή, Εξετάστρια Λέκτορας Ι. Υψηλάντης, Εξεταστής Θεσσαλονίκη 2014

3 Πρόλογος ΠΡΟΛΟΓΟΣ Για την εκπόνηση της μεταπτυχιακής μου διατριβής θεωρώ καθήκον και υποχρέωσή μου να εκφράσω τις θερμότατες ευχαριστίες μου στην επιβλέπουσα της διατριβής Αναπληρώτρια Καθηγήτρια της Γεωπονικής Σχολής κ. Α. Παυλάτου-Βε για τον ορισμό του θέματος, την αμέριστη επιστημονική και ηθική υποστήριξη που μου παρείχε κατά τη διεξαγωγή των πειραματικών μετρήσεων και τη συγγραφή της εργασίας αυτής καθώς και για τον πολύτιμο προσωπικό της χρόνο που διέθεσε. Θερμότατες ευχαριστίες επίσης εκφράζονται: στην Επίκουρη Καθηγήτρια της Γεωπονικής Σχολής κ. Θ. Ματσή και στον Λέκτορα της Γεωπονικής Σχολής κ. Ι. Υψηλάντη μέλη της τριμελούς επιτροπής για τις χρήσιμες συμβουλές τους καθ όλη τη διάρκεια εκπόνησης της έρευνας και για τις εποικοδομητικές διορθώσεις και υποδείξεις που διατύπωσαν, στον Καθηγητή του τμήματος Δασολογίας κ. Δημήτριο Αλιφραγκή για την παραχώρηση του εργαστηρίου του κατά τη διενέργεια κάποιων εργαστηριακών αναλύσεων, όπως επίσης και στο προσωπικό του εργαστηρίου για τις σημαντικές υποδείξεις τους, στους συναδέλφους Ν. Πετρίδου, Ε. Λεκάκη και Β. Ασχονίτη για την ανεκτίμητη βοήθεια τους και στους καθηγητές και στο ερευνητικό προσωπικό του εργαστηρίου Εδαφολογίας της Γεωπονικής Σχολής για τις πολύτιμες γνώσεις και τη βοήθεια που μου προσέφεραν κατά τη διάρκεια των μεταπτυχιακών σπουδών μου. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω την οικογένειά μου για την υποστήριξη και τη συμπαράστασή της καθ όλη τη διάρκεια των μεταπτυχιακών σπουδών μου. I

4 Περιεχόμενα ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΛΗΨΗ ABSTRACT Σελίδα I II IV V 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ-ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 1 2 ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑΣ Φύκη Γενικά - Τα φύκη Ταξινόμηση Φύκη με πρωτογενείς χλωροπλάστες Φύκη με δευτερογενείς χλωροπλάστες Αναπαραγωγή Αναπαραγωγή μικροφυκών Αναπαραγωγή κυανοβακτηρίων Οικολογία Χλωροφύκη Κυανοβακτήρια Περιγραφή υπαρχόντων χλωροφυκών στους υπό μελέτη ορύζωνες Γένος Hydrodictyon Γένος Spirogyra Γένος Zygnema Το ρύζι Η εξάπλωση της καλλιέργειας του ρυζιού Ταξινόμηση Μορφολογικά χαρακτηριστικά του ρυζιού Στάδια ανάπτυξης του ρυζιού Συνθήκες ανάπτυξης του ρυζιού Καλλιεργητική τεχνική του ρυζιού Αμειψισπορά Προετοιμασία του ορυζώνα Λίπανση-Θρέψη Σπορά Έλεγχος ζιζανίων Άρδευση Ωρίμανση-συγκομιδή Φύκη υπό κατάκλυση καλλιέργειας ρυζιού Υπό κατάκλυση καλλιέργεια ρυζιού Σύνθεση κοινότητας φυκών σε υπό κατάκλυση ορυζώνες Επιδράσεις των φυκών στην καλλιέργεια του ρυζιού II

5 Περιεχόμενα ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΟ ΠΕΙΡΑΜΑ Προκαταρκτικό πείραμα-σκοπός Υλικά και Μέθοδοι Αποτελέσματα και Συζήτηση Συμπεράσματα ΠΕΙΡΑΜΑ ΣΤΟΝ ΑΓΡΟ ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ Περιοχή μελέτης Πειραματισμός Αναλύσεις εδάφους Αναλύσεις νερού κατάκλυσης Αναλύσεις της βιομάζας των φυκών Στατιστική ανάλυση Αναγνώριση φυκών-κυανοβακτηρίων ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΖΗΤΗΣΗ Φύκη Σύνθεση κοινότητας φυκών Ανάπτυξη της βιομάζας των φυκών Έδαφος-Επίδραση των φυκών στην γονιμότητα του εδάφους Το ph του εδάφους Η οργανική ουσία Τα ανταλλάξιμα κατιόντα Το άζωτο του εδάφους Ο διαθέσιμος φώσφορος ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 80 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 81 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 93 III

6 Περίληψη-Abstract Μελέτη της ανάπτυξης των φυκών σε ορυζώνες και η επίδραση των φυκών στη γονιμότητα του εδάφους ΠΕΡΙΛΗΨΗ Για τη μελέτη της ανάπτυξης των φυκών (άλγεων) σε ορυζώνες και την επίδραση των φυκών στη γονιμότητα του εδάφους, χρησιμοποιήθηκε ένας ορυζώνας του Ν. Θεσσαλονίκης. Ο ορυζώνας χωρίσθηκε σε δυο μέρη. Στο ένα τμήμα του ορυζώνα, το οποίο δεν είχε δεχθεί ζιζανιοκτόνα και φυτοφάρμακα, έγιναν δυο μεταχειρίσεις. Η μεταχείριση Μ1 (Μάρτυρας) δεν είχε φυτά ρυζιού ενώ η Μ2 είχε φυτά ρυζιού. Στο δεύτερο τμήμα του ορυζώνα έγινε συμβατική καλλιέργεια ρυζιού και αποτέλεσε την μεταχείριση Μ3. Η ανάπτυξη των φυκών για τις μεταχειρίσεις Μ2 και Μ3 καθ όλη την διάρκεια της καλλιέργειας ήταν ίδια και σταθερή με ρυθμό ανάπτυξης 0,7 g m -2 ημέρα -1 ενώ του Μάρτυρα (Μ1) τις πρώτες 30 ημέρες ήταν σχεδόν μηδενική και κατόπιν αυξανόταν με ρυθμό 2 g m -2 ημέρα -1. Η βιομάζα την 121η ημέρα για τη Μ1 ήταν 110 g m -2 ενώ για τις Μ2 και Μ3 18,9 και 6,2 g m -2 αντίστοιχα. Η συνολική ποσότητα ξηρής βιομάζας των φυκών εκτιμήθηκε, μετά από εφαρμογή μαθηματικού μοντέλου στα πειραματικά δεδομένα, στα kg ha -1 και ο ρυθμός αύξησης των φυκών κατά την περίοδο κατάκλυσης στα 8,2-15,9 g m -2 ημέρα -1. Το συνολικό Ν (%) που προσλήφθηκε από τα φύκη ήταν ίδιο και για τις τρεις μεταχειρίσεις και εκτιμήθηκε στα 24,7 kg ha -1 ενώ η συνολική ποσότητα Ρ που προσλήφθηκε από τα φύκη εκτιμήθηκε στα 2,51 kg ha -1. Στις ίδιες μεταχειρίσεις μελετήθηκε η επίδραση των φυκών στη γονιμότητα του εδάφους. Παρατηρήθηκε ελάττωση του ph του εδάφους από 8,3 σε 7,5 περίπου μετά την κατάκλυση του αγρού με νερό και διατήρησή του περίπου στο 7,8-8,2 καθ όλη τη διάρκεια της καλλιέργειας. Η οργανική ουσία του εδάφους αυξήθηκε και στις τρεις μεταχειρίσεις από 1,5 % σε 2,5-3,0 % περίπου. Τα ΝΟ3 - παρουσίασαν πτώση (από 90 ppm σε 60 ppm) μετά την αζωτούχο λίπανση και IV

7 Περίληψη-Abstract αυξήθηκαν από 60 ppm σε 100 ppm μετά το τέλος της κατάκλυσης (153 ημέρες). Ο διαθέσιμος Ρ κυμαινόταν καθ όλη τη διάρκεια της καλλιέργειας μεταξύ ppm ενώ το ανταλλάξιμο Κ + από 0,6-0,9 me 100 g -1 εδάφους. Η συγκέντρωση του ανταλλάξιμου Να + παρουσίασε πτώση από 1,0 σε 0,3 me 100 g -1 εδάφους μέχρι την 30η ημέρα της κατάκλυσης και σταθεροποιήθηκε μεταξύ 0,6 και 0,8 me 100 g -1 εδάφους για τις υπόλοιπες ημέρες της καλλιέργειας. Λέξεις κλειδιά: ανάπτυξη της βιομάζας φυκών, εδάφη ορυζώνων, θρεπτικά στοιχεία για τα φυτά Algal growth study in rice fields and the effect of algae on the soil fertility ABSTRACT For the study of algal growth in rice fields and the effect of algae on soil fertility, one rice field in the prefecture of Thessaloniki was used. The rice field was divided in two parts. In the one part of the rice field, which did not receive pesticides and herbicides, two treatments were conducted. In M1 treatment (Control) rice plants were absent while in M2 rice plants were grown. In the second part of the rice field, rice was grown in a conventional way and was considered as M3 treatment. The algal growth of M2 and M3 treatments was similar with a rate of growth around 0,7 g m -2 day -1 but in M1 treatment there was not algal growth for the first 30 days and then the algal growth was 2g m -2 day -1. The biomass in the 121 th day was 110 g m -2 for M1 treatment while for M2 and M3 was 18,9 and 6,2 g m -2 respectively. The total dry algal biomass, after the use of a model on the experimental data, was estimated at kg ha -1 and the algal growth rate during the flooding period was at 8,2-15,9 kg ha -1 day -1. The total amount of nitrogen (%) uptaken by the algae was estimated at 24,7 kg ha -1 while the total phosphorous uptake at 2,51 kg ha -1. V

8 Περίληψη-Abstract The algal effect on the soil fertility was also studied in the same treatments. The soil ph was reduced from 8,3 to 7,5 after the flooding of the rice field with water and remained around 7,8-8,2 throughout the rice growing period. The organic matter was increased in all treatments from 1,5 % to 2,5-3,0 %. The NO - 3 were reduced (from 90ppm to 60ppm) after nitrogen fertilizer was applied and increased again to 100ppm by the end of the flooding (153 days). The available P was between 30 and 35ppm during the growing season and the exchangeable K + was between 0,6 and 0,9 me 100 g -1 of soil. The exchangeable Na + concentration was reduced from 1,0 to 0,3 me 100 g -1 of soil until the 30 th day of flooding and then remained between 0,6 and 0,8 me 100 g -1 of soil for the rest of the growing season. Key words: Algal biomass growth, paddy soils, plant nutrients VI

9 Κεφάλαιο 1 ο :Εισαγωγή-Σκοπός της εργασίας 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ-ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Σύμφωνα με το International Rice Research Institute (IRRI 2007) κατά το έτος 2000 η συνολική έκταση των ορυζώνων στην Ευρωπαϊκή Ένωση ήταν περίπου 401,5x10 3 ha με τις πιο σημαντικές χώρες στην καλλιέργεια του ρυζιού να είναι η Ιταλία, η Ισπανία, η Ελλάδα, η Πορτογαλία και η Γαλλία. Οι καλλιεργούμενες εκτάσεις με ρύζι στην Ελλάδα ανέρχονται στα 23,0x10 3 ha. Η καλλιέργεια του ρυζιού στην Ελλάδα γίνεται κυρίως στην Β. Ελλάδα (Νομοί Θεσσαλονίκης, Σερρών και Ημαθίας) ενώ τα τελευταία χρόνια έχει διαδοθεί η καλλιέργεια και στους Νομούς Αιτωλοακαρνανίας, Φθιώτιδας, Πιερίας, Πέλλας και Ξάνθης. Οι ορυζώνες της πεδιάδας Θεσσαλονίκης, οι οποίοι αποτελούν και το αντικείμενο μελέτης της παρούσας διατριβής, καλύπτουν εκτάσεις που κυμαίνονται μεταξύ km 2 (MED-Rice 2003). Οι παραπάνω εκτάσεις βρίσκονται εντός των δέλτα Αξιού, Γαλλικού και Αλιάκμονα, τα οποία αποτελούν οικοσυστήματα διεθνούς σημασίας με καθεστώς προστασίας, που ορίζεται από συμβάσεις και κοινοτικές οδηγίες, όπως της Βαρκελώνης (1976), 79/409/ΕΕ, Ν 1335/83- ΦΕΚ 32/Α/ , ΚΥΑ 1487/3291/98-ΦΕΚ 687/Β/98, Ramsar - ΦΕΚ 350/Α/ , ΝΑTURA 2000/92/43. Η μεγάλη παραγωγή ρυζιού εξαρτάται κατά κύριο λόγο από την σωστή λίπανση του ορυζώνα με Ν, Ρ και Κ. Το ρύζι όμως μπορεί να καλλιεργηθεί στα ίδια εδάφη για χρόνια χωρίς να δέχεται αζωτούχο λίπανση με την παραγωγή του να παραμένει υψηλή. Αυτό οφείλεται στην παρουσία των φυκών (algae) που αναπτύσσονται μόνα τους σε έναν ορυζώνα. Τα φύκη είναι φωτοσυνθετικοί μονοκύτταροι ή πολυκύτταροι οργανισμοί οι οποίοι, σε αντίθεση με τα φυτά, χαρακτηρίζονται από έλλειψη φύλλων και αγγειακών ιστών (Γεράκης και Τσιούρης 2010). Τα φύκη αναπτύσσονται παράλληλα με την καλλιέργεια του ρυζιού και παίρνουν μέρος στον κύκλο των θρεπτικών στοιχείων του υγροτοπικού οικοσυστήματος του ορυζώνα. Ο De (1939) αναγνώρισε ότι τα φύκη συμπεριφέρονταν σαν βιολογικό αζωτούχο λίπασμα στην καλλιέργεια ρυζιού και αργότερα αποδείχθηκε ότι κάποια είδη κυανοβακτηρίων (blue-green algae) δεσμεύουν το ατμοσφαιρικό Ν (Grant και Long 1981, - 1 -

10 Κεφάλαιο 1 ο :Εισαγωγή-Σκοπός της εργασίας Watanabe και Roger 1984). Η ανάπτυξη των φυκών εξαρτάται από τη συγκέντρωση των θρεπτικών στοιχείων στο νερό κατάκλυσης, από το φως και από τη θερμοκρασία του νερού (Bowie κ.α. 1985, Anastacio κ.α. 1999, Ασχονίτης 2007 και Antonopoulos 2010). Η παρουσία των φυκών στην καλλιέργεια του ρυζιού επιδρά στη γονιμότητα του εδάφους καθώς τα φύκη συμμετέχουν στον κύκλο των θρεπτικών στοιχείων του ρυζιού με την διαδικασία της πρόσληψης θρεπτικών από το νερό και την ατμόσφαιρα κατά την ανάπτυξή τους, με την αναπνοή τους και τέλος με την αποσύνθεσή τους κατά την διάρκεια της καλλιέργειας. Επίσης τα φύκη επηρεάζουν το ph του νερού, αυξάνουν την οργανική ουσία του εδάφους, ελαττώνουν το διαλυμένο οξυγόνο στο νερό και προκαλούν θολότητα του νερού. Στην Ελλάδα δεν έχουν γίνει πολλές μελέτες σχετικά με την ανάπτυξη των φυκών και την επίδραση αυτών στην καλλιέργεια του ρυζιού. Για το λόγο αυτόν ο σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν να μελετηθεί η ανάπτυξη των φυκών σε έναν ορυζώνα καθώς και η επίδραση των φυκών στη γονιμότητα του εδάφους (ριζόστρωμα και νερό κατάκλυσης) κατά τη διάρκεια της καλλιέργειας του ρυζιού

11 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας 2. ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑΣ 2.1 Φύκη Γενικά Τα φύκη Τα φύκη (στα λατινικά algae, στον ενικό το φύκος (alga) χαρακτηρίζονται συλλογικά από πολλές ταξινομικές ομάδες φωτοσυνθετικών οργανισμών που δεν ανήκουν στο αυστηρώς ορισμένο βασίλειο των Φυτών (Plantae sensu stricto ή Μετάφυτα ή Εμβρυόφυτα). Τα φύκη είναι μια πολυφυλετική κατηγορία οργανισμών, δηλαδή αποτελείται από ταξινομικές ομάδες που δεν είναι άμεσα συγγενικές μεταξύ τους αφού ανήκουν σε διαφορετικά βασίλεια και συνομοταξίες. Παλαιότερα τα κυανοβακτήρια (φωτοσυνθετικά βακτήρια) θεωρούνταν και αυτά φύκη. Με την κατάταξή τους όμως εκτός των φυκών, τα φύκη είναι πλέον εξ ορισμού ευκαρυωτικά (Brock 2010). Ορισμένα φύκη ανήκουν στο βασίλειο των φυτών, και άλλα στο βασίλειο των Πρωτίστων το οποίο τα τελευταία χρόνια, λόγω της ανάπτυξης της φυλογενετικής ανάλυσης, υφίσταται μεγάλες ανακατατάξεις και αλλαγές και πιθανό μελλοντικό κατατεμαχισμό σε περισσότερα μονοφυλετικά βασίλεια/κλάδους (ΕΛ.Φ.Ε. 2008) Ταξινόμηση Όπως προαναφέρθηκε τα φύκη και οι υποομάδες τους ανήκουν εξ ορισμού στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς. Με βάση τη συμβατική ονοματολογία των ταξινομικών βαθμίδων οι συνομοταξίες των φυκών έχουν κατάληξη σε «-φυτά» (-phyta) και οι ομοταξίες σε «-φύκη» (-phyceae). Οι κυριότερες ομάδες φυκών κατά μονοφυλετικό βασίλειο ή κλάδο είναι οι ακόλουθες (Graham κ.α. 2011): Βασίλειο Φυτών (regnum Plantae) το οποίο συμπεριλαμβάνει τις ακόλουθες συνομοταξίες των πράσινων φυκών: Χλωρόφυτα (συνομοταξία Chlorophyta) Χαρόφυτα (συνομοταξία Charophyta) Κλάδος Ροδόφυτα (Rhodophyta) Κλάδος Γλαυκόφυτα (Glaucophyta) - 3 -

12 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας Κλάδος Απτόφυτα (Haptophyta) Κλάδος Κρυπτόφυτα (Cryptophyta) Κλάδος Ωχρόφυτα (Ochrophyta) Διάτομα (ομοταξία Bacillariophyceae) Φαιoφύκη (ομοταξία Phaeophyceae) Χρυσοφύκη (ομοταξία Chrysophyceae) Κλάδος Κυψελιδωτά (Alveolata) που συμπεριλαμβάνει ως επί το πλείστον πρωτοζωικούς (μη φωτοσυνθετικούς) οργανισμούς: Δινομαστιγωτά ή Δινόφυτα ή Πυρρόφυτα (συνομοταξία Dinoflagellata ή Dinophyta ή Pyrrhophyta) Κλάδος Αυλακωτά (Excavata) ο οποίος συμπεριλαμβάνει ως επί το πλείστον μαστιγοφόρους πρωτοζωικούς (μη φωτοσυνθετικούς) οργανισμούς: Ευγληνοφύκη (ομοταξία Euglenophyceae) Κλάδος Ριζωτά (Rhizaria) που συμπεριλαμβάνει ως επί το πλείστον αμοιβοειδείς πρωτοζωικούς (μη φωτοσυνθετικούς) οργανισμούς: Χλωραραχνιοφύκη (ομοταξία Chlorarachniophyceae) Φύκη με πρωτογενείς χλωροπλάστες Οι σύγχρονες μελέτες κατατάσσουν τα Χλωρόφυτα (συνομοταξία Chlorophyta) και τα Χαρόφυτα (συνομοταξία Charophyta) στο βασίλειο των πράσινων Φυτών (Plantae ή Viridiplantae) αφού φυλογενετικά είναι οι πιο στενοί συγγενείς των. Επίσης ορισμένοι ερευνητές κατατάσσουν τα Ροδόφυτα (συνομοταξία Rhodophyta) και τα Γλαυκόφυτα (Glaucophyta) στο ευρύτερο βασίλειο των Φυτών (Plantae sensu lato) διότι χαρακτηρίζονται από πρωτογενείς χλωροπλάστες που περιέχουν χλωροφύλλη α και β, αλλά αυτή η ταξινόμηση δεν είναι ευρέως αποδεκτή (Graham κ.α. 2011) Φύκη με δευτερογενείς χλωροπλάστες Σε παλαιότερες ταξινομήσεις αρκετά από τα φύκη με δευτερογενείς χλωροπλάστες συμπεριλαμβάνονταν στο βασίλειο των Πρωτίστων - 4 -

13 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας (Protista), το οποίο τα τελευταία χρόνια, λόγω της ανάπτυξης της φυλογενετικής ανάλυσης, υφίσταται μεγάλες ανακατατάξεις και αλλαγές, και πιθανό μελλοντικό κατατεμαχισμό σε περισσότερα μονοφυλετικά βασίλεια/κλάδους, όπως τα Κυψελιδωτά, τα Αυλακωτά και τα Ριζωτά (Graham κ.α. 2011). (α) (β) (γ) (δ) (ε) Εικόνες 2.1α,β,γ,δ,ε. Φύκη διαφόρων ομάδων (α) Διάτομα (β) Δινομαστιγωτά (γ) Φαιoφύκη (δ) Ροδόφυτα (ε) Χαρόφυτα (ΕΛ.Φ.Ε. 2008) Αναπαραγωγή Αναπαραγωγή μικροφυκών Η διαδικασία αναπαραγωγής στα μικροφύκη γίνεται με αγενή και εγγενή τρόπο. Αρκετά μικροφύκη πολλαπλασιάζονται μόνο με τον αγενή τρόπο αναπαραγωγής ενώ άλλα και με τον αγενή και με τον εγγενή τρόπο αναπαραγωγής (Brock 2010)

14 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας Αγενής αναπαραγωγή: Πολλά μονοκύτταρα φύκη αυξάνουν τους πληθυσμούς τους με απλή διαμήκη ή εγκάρσια κυτταρική διαίρεση. Ωστόσο, φύκη με διαφορετικούς τύπους θαλλών αναπαράγονται αγενώς με μαστιγοφόρα κύτταρα, τα ζωοσπόρια ή με μη-μαστιγοφόρα κύτταρα τα απλανοσπόρια ή αυτοσπόρια. Πρόκειται για αγενή αναπαραγωγή καθώς δεν πραγματοποιείται σύντηξη γαμετών (Jochem 2002). Ζωοσπόρια: Κατά τη ζωοσποριογένεση το κυτόπλασμα ενός κυττάρου μετατρέπεται σε ένα ως πολλά μαστιγοφόρα κύτταρα. Όταν ωριμάσουν τα ζωοσπόρια απελευθερώνονται και διασπείρονται στο υδάτινο περιβάλλον δίνοντας στη συνέχεια νέα μονοκύτταρα ή πολυκύτταρα άτομα. Απλανοσπόρια: Τα απλανοσπόρια διαχέονται από το μητρικό κυτταρικό τοίχωμα όπου και μπορούν να αναπτυχθούν σε ώριμους θαλλούς. Παρόλο που έχουν την ικανότητα να παράγουν μαστίγια, τα μαστίγια τους δεν αναπτύσσονται. Αυτοσπόρια: Τα αυτοσπόρια δεν έχουν την ικανότητα παραγωγής μαστιγίων, ζουν εξαπλωμένα και αναπτύσσονται όπως τα ζωοσπόρια και τα απλανοσπόρια. Εγγενής αναπαραγωγή: Ο εγγενής βιολογικός κύκλος είναι ένας παράγοντας που κάνει τα μονοκύτταρα φύκη να διαφέρουν. Οι κυριότεροι τύποι εγγενών βιολογικών κύκλων είναι τρεις (Jochem 2002). Ζυγωτική μείωση έχουμε στα φύκη, στους βιολογικούς κύκλους των οποίων τα μόνα διπλοειδή κύτταρα είναι ζυγώτες. Γαμετική μείωση στην οποία παρατηρείται μείωση όταν παράγονται απλοειδείς γαμέτες από διπλοειδή βλαστητικά κύτταρα. Η σύντηξη των γαμετών προκαλεί το σχηματισμό ενός διπλοειδή ζυγώτη όπου ύστερα από πολλές μιτωτικές διαιρέσεις προκύπτει ένας πολυκύτταρος διπλοειδής θαλλός. Σποριακή μείωση όπου παράγονται απλοειδή σπόρια δηλαδή μεμονωμένα κύτταρα τα οποία μπορούν να αναπτυχθούν και να σχηματίσουν έναν πολυκύτταρο απλοειδή θαλλό γνωστό ως γαμετόφυτο. Σε κατάλληλες περιβαλλοντικές συνθήκες κάποια από τα κύτταρα του γαμετόφυτου παράγουν απλοειδείς γαμέτες - 6 -

15 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας όπου και ενώνονται και σχηματίζεται ένας διπλοειδής ζυγώτης. Ο διπλοειδής ζυγώτης διαιρείται μιτωτικά και έτσι προκύπτει ένας πολυκύτταρος διπλοειδής θαλλός γνωστός ως σποριόφυτο Αναπαραγωγή κυανοβακτηρίων Τα κυανοβακτήρια αναπαράγονται αγενώς με απλή διχοτόμηση. Η διχοτόμηση μπορεί να είναι πλήρης, ατελής καθώς και σε ένα ή περισσότερα επίπεδα (Whitton και Potts 2000). Ορμογόνια: Ορισμένα κυανοβακτήρια αναπαράγονται με ορμογόνια. Τα ορμογόνια αποτελούν νήματα κυττάρων που αποσπώνται από τα τριχώματα έπειτα από θρυμματοποίηση ή με το σχηματισμό νεκριδικών κυττάρων ή ετεροκυτίων. Η παραγωγή και η απελευθέρωση ορμογονίων εξυπηρετεί την αναπαραγωγή και τη διασπορά των κυανοβακτηρίων, ενώ φαίνεται να συνδέεται με τις περιβαλλοντικές συνθήκες ή με συγκεκριμένα στάδια μορφογενετικού κύκλου. Ακινέτια: Τα ακινέτια αποτελούν κύτταρα που προκύπτουν από τη διαφοροποίηση βλαστητικών κυττάρων έπειτα από συσσώρευση προϊόντων αφομοίωσης και ελάττωση των θυλακοειδών. Ο σχηματισμός ακινέτιων σηματοδοτείται από δυσμενείς περιβαλλοντικές συνθήκες ή άλλους παράγοντες (ανάλογα με το είδος) όπως π.χ. έλλειψη θρεπτικών όπως ο φώσφορος. Τα διαφοροποιημένα αυτά κύτταρα παραμένουν σε λανθάνουσα κατάσταση μέχρι οι συνθήκες να γίνουν ευνοϊκότερες και τα ακινέτια να εκβλαστήσουν. Σημειώνεται ότι παρουσιάζουν αυξημένη συγκέντρωση γλυκογόνου και κυανοφυκίνης, γεγονός που συνδέεται με την ελάττωση των ρυθμών φωτοσύνθεσης και αναπνοής. Μορφολογικά, το μέγεθός τους είναι μεγαλύτερο συγκριτικά με τα βλαστητικά κύτταρα, ενώ περιβάλλονται από ένα παχύ κυτταρικό τοίχωμα

16 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας Οικολογία Όλα τα παραπάνω είδη αποτελούν απλές φωτοσυνθετικές πηγές με μονοκύτταρα παραγωγικά συστήματα. Σε διαστάσεις κυμαίνονται από μονοκύτταρους οργανισμούς όπως η χλαμυδομονάδα C. reinhardtii μέχρι μη αγγειακά νηματοειδή ή θαλλοειδή φυτά. Έτσι τα φύκη απαντώνται είτε σε θάλασσες και λίμνες (σε αλμυρό ή γλυκό νερό), είτε στην ξηρά ως χερσαίες όπου ζουν και αναπτύσσονται σε υγρό περιβάλλον, π.χ. τοίχους, δένδρα κ.λ.π. (Brock 2010) Χλωροφύκη Χλωροφύκη (green algae) λέγονται περιγραφικά τα φύκη που ανήκουν στα Χλωρόφυτα (Chlorophyta). Είναι μονοκύτταρα ή πολυκύτταρα. Συνήθως έχουν πράσινο χρώμα λόγω της επικράτησης των χρωστικών χλωροφύλλης a και b, αλλά αυτό μπορεί να τροποποιείται λόγω της έντονης παρουσίας άλλων χρωστικών (β-καροτένιο, ξανθοφύλλες). Στα διαφορετικά είδη οι χλωροπλάστες παρουσιάζουν διαφορετική μορφή (δισκοειδής, πλακοειδής, δικτυωτή κ.α.). Τα πλαστίδια περιβάλλονται από διπλή μεμβράνη. Τα θυλακοειδή είναι διατεταγμένα σε 3-5 σειρές. Στο στρώμα των πλαστιδίων αποταμιεύεται άμυλο συχνά γύρω από τα πυρηνοειδή. Τα χλωροφύκη έχουν εύκαμπτο κυτταρικό τοίχωμα και αναπαράγονται με αγενή ή εγγενή τρόπο. Είναι γνωστά περισσότερα από 400 γένη και 6000 είδη μεταξύ των οποίων παρατηρείται εξαιρετικά μεγάλη ποικιλομορφία στη μορφολογία τους (Brock 2010). Τα μονοκύτταρα φύκη (μικροφύκη) μπορεί να εμφανίζουν κίνηση φέροντας συνήθως 2 μαστίγια ανά κύτταρο αλλά σπανιότερα 4 ή και περισσότερα, να είναι ακίνητα (χωρίς μαστίγια) ή να σχηματίζουν αποικίες. Διακρίνονται ανάλογα με τη διάταξη των μαστιγίων τους, δηλαδή αν αυτά είναι μετατοπισμένα σε δεξιόστροφη κατεύθυνση ή αντίθετα. Τα μακροφύκη έχουν σύστημα στερέωσης, τον δίσκο προσκόλλησης ή τα ριζοειδή (σε αμμώδες, λασπώδες υπόστρωμα) και θαλλό με διάφορες μορφές (π.χ. νηματοειδή, ετερότριχο, σιφωνοειδή, διακλαδισμένο, - 8 -

17 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας φυλλοειδή, ενασβεστωμένο κ.α.). Μπορεί να είναι ετήσια (π.χ. εφημεροφύκη) ή πολυετή (π.χ. χαμαιροφύκη, φανεροφύκη, ημιφανεροφύκη). Χαρακτηριστικά Χλωρόφυτα είναι τα παρακάτω (Graham κ.α. 2011): 1. Μικροσκοπικά: Μονοκύτταρα κινητά: Chlamydomonas, Dunaliella Αποικιακά κινητά: Volvox Μονοκύτταρα ακίνητα: Chlorella, Chlorocodium, Micrasterias, Cosmarium Αποικιακά ακίνητα: Scenedesmus 2. Με νηματοειδή μορφή και σχετικά μεγαλύτερες διαστάσεις: Διακλαδισμένα: Spirogyra, Oedogonium Μη διακλαδισμένα: Stigeoclonium, Cladophora 3. Ορατά με γυμνό μάτι (σχηματίζουν θαλλούς): Acetabularia, Caulerpa, Halimeda, Enteromorpha, Ulva, Codium (α) (β) (γ) (δ) Εικόνες 2.2α,β,γ,δ,ε. Γένη χλωροφυκών: Μικροφύκη (α)micrasterias (β)volvox (γ) Scenedesmus και μακροφύκη (δ)acetabularia (ε)caulerpa (Graham κ.α. 2011). (ε) - 9 -

18 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας Πίνακας 2.1 Συστηματική κατάταξη των Χλωρόφυτων (Chlorophyta) ( Ταξινομική βαθμίδα Όνομα Αρχή Αριθμός ειδών Επικράτεια Ευκαρυωτά (Eukaryota) Chatton Βασίλειο Φυτά (Plantae) Haeckel Υποβασίλειο Viridaeplantae Cavalier-Smith Συνομοταξία Χλωρόφυτα (Chlorophyta) Ομοταξία Chlorophyta incertae sedis (1) 3 Ομοταξία Chlorophyta incertae sedis (2) 5 Ομοταξία Βρυοψιδοφύκη (Bryopsidophyceae) Bessey 517 Ομοταξία Χλωροφύκη (Chlorophyceae) Wille Ομοταξία Dasycladophyceae Hoek, D.G.Mann & 50 H.M.Jahns Ομοταξία Mamiellophyceae Marin & Melkonian 16 Ομοταξία Nephroselmidophyceae Cavalier-Smith 23 Ομοταξία Πεδινοφύκη (Pedinophyceae) Moestrup 22 Ομοταξία Pleurastrophyceae K.R.Mattox & K.D.Stewart 3 Ομοταξία Πρασινοφύκη (Prasinophyceae) T.Christensen ex P.C.Silva 135 Ομοταξία Trebouxiophyceae Friedl 463 Ομοταξία Ulvophyceae K.R.Mattox & K.D.Stewart Κυανοβακτήρια Τα κυανοβακτήρια (Cyanobacteria) αποτελούν φωτοσυνθετικούς οργανισμούς που παλαιότερα κατά την κλασική ταξινόμηση φέρονταν με το όνομα «κυανοφύκη». Σήμερα θεωρούνται ιδιαίτερη συνομοταξία στην επικράτεια (domain) των Βακτηρίων. Τα κυανοβακτήρια αποτελούν ομάδα φωτοσυνθετικών προκαρυωτικών οργανισμών που θεωρούνται

19 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας ικανά σε οξυγονογενή ή οξυγονούχο φωτοσύνθεση (Whitton και Potts 2000). Η αρχική τους ονομασία «κυανoφύκη» (blue-green algae στη διεθνή ορολογία) οφειλόταν κυρίως λόγω του χρώματος που παρουσίαζαν πολλά είδη εξ αυτών και που προερχόταν από την παρουσία της βιλιπρωτεΐνης που χαρακτηρίζει τις χρωστικές τόσο των οργανισμών αυτών όσο και των ερυθρών φυκών (red algae) ή ροδοφύτων (rhodophytes) και ειδικότερα της φυκοκυανίνης. Όλα τα μέλη της συνομοταξίας αυτής περιέχουν χλωροφύλλη α εκτός από τα γένη Πρόχλωρον (Prochloron) και Προχλωροκόκκος (Prochlorococcus) που περιέχουν επίσης και χλωροφύλλη β. Τα κυανοβακτήρια θεωρούνται ως πιθανοί πρώτοι οργανισμοί στη Γη οι οποίοι παρείχαν οξυγόνο με φωτοσύνθεση. Υπάρχουν αποδείξεις από απολιθώματα του είδους αυτών περί της ύπαρξής τους πριν από 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Το κυτταρικό τους τοίχωμα είναι ανάλογο με εκείνο των «αρνητικών κατά Gram» βακτηρίων, οι δε φωτεινές αντιδράσεις της φωτοσύνθεσης γίνονται μέσα στο σύστημα της θυλακοειδούς μεμβράνης του κυττάρου. Άλλες δομές του κυττάρου τους είναι διάφορα πολυφοσφωρικά σώματα που παρατηρούνται σαν απόθεμα φωσφορικών αλάτων καθώς και τα κενοτόπια που πληρούνται με αέριο και βοηθούν στην πλευστότητα αυτών. Μερικά δε εξ αυτών είναι μονοκύτταρα ενώ άλλα είναι νηματώδη. Αναπαράγονται είτε με ένωση είτε με θραυσματοποίηση (Brock 2010). Τα κυανοβακτήρια βρίσκονται σχεδόν παντού σε ξηρά και θάλασσα και ειδικότερα σε χώρους με άπλετο φωτισμό. Μερικά είδη αυτών ζουν σε τελείως αφιλόξενα περιβάλλοντα όπως ακόμη και σε θερμοπηγές όπου η θερμοκρασία υπερβαίνει τους +85 C. Τα κυανοβακτήρια ευθύνονται σ ένα μεγάλο μέρος για την εξέλιξη του φωτοσυνθετικού οξυγόνου ιδιαίτερα στους ωκεανούς και συμβάλουν κατά πολύ στη δέσμευση του διοξειδίου του άνθρακα κατά τις ανεξάρτητες φωτός αντιδράσεις, καθώς και του αζώτου (Whitton και Potts 2000). Πολλές φορές τα κυανοβακτήρια συγκεντρώνονται σε μεγάλους αριθμούς κατόπιν υπερβολικής ανάπτυξης σε επιφάνειες λιμνών και

20 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας υδατοδεξαμενών που διακρίνονται τακτικότερα σαν πράσινοι επιπλέοντες κόκκοι. Αυτές όμως οι μεγάλες συγκεντρώσεις μπορεί και να απελευθερώσουν τοξίνες, γνωστές ως κυανοτοξίνες (Whitton και Potts 2000). (α) (β) (γ) Εικόνες 2.3α,β,γ. Είδη κυανοβακτηρίων:(α)chroococcus (β) Cyanothece (γ)nostoc (ΕΛ.Φ.Ε. 2008) Περιγραφή υπαρχόντων χλωροφυκών στον υπό μελέτη ορυζώνα Στην Ελλάδα δεν έχουν γίνει πολλές μελέτες σχετικά με την αναγνώριση των φυκών στους ορυζώνες. Κάποιες εργασίες σχετικά με τη μικροχλωρίδα των ορυζώνων έγινε από τους Anagnostidis κ.α. (1981) και από τον Τσαγκρίδη (1982) στην περιοχή του Καλοχωρίου Θεσσαλονίκης. Στην παρούσα μελέτη δεν έγινε εξονυχιστική αναγνώριση των υπαρχόντων ειδών των φυκών στον υπό μελέτη ορυζώνα, αλλά βρέθηκαν σε μεγαλύτερο ποσοστό στην βιομάζα των φυκών 3 γένη χλωροφυκών, τα Hydrodictyon, Zygnema και Spirogyra Γένος Hydrodictyon Το γένος Hydrodictyon (ή «water net») ανήκει στην ομάδα των Χλωροφυκών της οικογένειας Hydrodictyaceae. Το Hydrodictyon προτιμά τα καθαρά, ευτροφικά νερά και η ονομασία «water net» προέρχεται από την δομή των αποικιών του (συνήθως πενταγωνικές ή εξαγωνικές) οι οποίες μπορούν να φθάσουν έως αρκετά εκατοστόμετρα. Απαντάται κυρίως σε λίμνες και σε ρέματα που ρέουν αργά σε εύκρατες

21 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας και τροπικές περιοχές και μερικές φορές αναπαράγεται με τόσο γρήγορους ρυθμούς που μπορεί να χαρακτηριστεί και ως ενοχλητικό. Είναι έντονη η παρουσία του σε ιχθυοτροφεία, λίμνες, αρδευτικά κανάλια και ορυζώνες και μέχρι σήμερα δεν μπορεί να αντιμετωπιστεί αποτελεσματικά. Το γένος Hydrodictyon μακροσκοπικά αποτελείται από αποικίες θαλλών οι οποίοι αποτελούνται από κυλινδρικά ή ωοειδή κύτταρα, με μήκος 1 cm όταν είναι ώριμα. Κάθε άκρο του κυττάρου είναι συνδεδεμένο με άλλα δύο κύτταρα σχηματίζοντας έτσι πλέγματα των πέντε ή έξι κυττάρων με αποτέλεσμα να δημιουργούνται μεγάλες αποικίες από δικτυωτά πλέγματα οι οποίες έχουν συνήθως πλάτος 4-6 cm και μήκος που μπορεί να φθάσει και το 1 m. Κάθε κύτταρο αποτελείται από πολλούς πυρήνες και στερείται εγκάρσιων κυτταρικών τοιχωμάτων. Τα νεαρά κύτταρα έχουν ένα μόνο χλωροπλάστη που βρίσκεται κατά μήκος του κυτταρικού τοιχώματος με ένα πυρηνοειδές, ενώ στα ώριμα κύτταρα οι χλωροπλάστες παίρνουν τη μορφή δικτύου με πολλαπλά πυρηνοειδή. Το μεγαλύτερο μέρος του κυτταρικού χώρου καταλαμβάνεται από τα κενοτόπια τα οποία ωθούν το κυτταρόπλασμα στην περιφέρεια του κυττάρου (Graham κ.α. 2011). Η αναπαραγωγή του Hydrodictyon μπορεί να γίνει με αγενή και εγγενή τρόπο. Ο αγενής πολλαπλασιασμός λαμβάνει χώρα με τα ζωοσπόρια τα οποία σχηματίζονται κατά χιλιάδες σε κάθε κύτταρο, μια διαδικασία που λαμβάνει χώρα ταυτόχρονα σε όλα τα κύτταρα. Το πρωτόπλασμα κάθε κύτταρου υποδιαιρείται σε περισσότερα από ζωοσπόρια με μαστίγια με τη βοήθεια των μικροσωληνίσκων των φυκοπλαστών. Τα ζωοσπόρια έχουν δύο βλεφαρίδες, αλλά κινούνται δύσκολα λόγω της εξαιρετικά μεγάλης πυκνότητάς τους. Μέσα στο μητρικό κύτταρο, τα ζωοσπόρια σχηματίζουν ένα κυτταρικό τοίχωμα, γίνονται κυλινδρικά και κατατάσσονται κατά τέτοιο τρόπο ώστε να σχηματίσουν ένα υδάτινο πλέγμα. Ο εγγενής πολλαπλασιασμός γίνεται με γαμέτες οι οποίοι είναι μονοπύρηνοι με δυο μαστίγια. Μετά το σχηματισμό τους, οι γαμέτες κολυμπούν ελεύθερα στην κυτταρική κοιλότητα. Μέσω των πόρων του μητρικού κυτταρικού τοιχώματος, οι

22 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας γαμέτες διαχέονται και έτσι πραγματοποιείται η συγχώνευση. Εάν οι δύο γαμέτες συγχωνευτούν, σχηματίζεται ο ζυγώτης. Αρχικά, οι ζυγώτες έχουν τέσσερα μαστίγια τα οποία στη συνέχεια χάνονται και εκκρίνουν κυτταρικό τοίχωμα σχηματίζοντας τα ζυγοσπόρια. Οι γαμέτες μοιάζουν με τα ζωοσπόρια αλλά διαφέρουν ως προς το μέγεθος (τυπικά μικρότεροι) και την απουσία των παράλληλων μικροσωληνίσκων στο πλασμαλήμμα. Στη συνέχεια, τα ζυγοσπόρια υποβάλλονται σε μείωση και σχηματίζουν 4-8 μονοπύρηνα ζωοσπόρια τα οποία βρισκόμενα το ένα έναντι του άλλου σχηματίζουν ένα νέο δίκτυο (Graham κ.α. 2011). Εικόνες 2.4 α,β. Το γένος Hydrodictyon στο μικροσκόπιο ( /forum/viewtopic.php?t=15848) Γένος Spirogyra Το γένος Spirogyra περιλαμβάνει περίπου 380 είδη που αναπτύσσονται σε ενδιαιτήματα γλυκού νερού και έχει παρατηρηθεί σε όλες τις ηπείρους από τροπικά μέχρι αρκτικά κλίματα. Απαντάται σε λίμνες, σε ρέματα με χαμηλή ροή, στάσιμα νερά, τάφρους και σε ποτάμια που ρέουν γρήγορα και είναι πολύ κοινό γένος σε σχετικά καθαρά ευτροφικά νερά, σχηματίζοντας πράσινες μάζες. Την άνοιξη, το γένος Spirogyra μεγαλώνει κάτω από την επιφάνεια του νερού και όταν οι συνθήκες είναι ευνοϊκές, δηλαδή υπάρχει αρκετό φως και ζέστη, παράγονται μεγάλες ποσότητες οξυγόνου οι οποίες σχηματίζουν φυσαλίδες

23 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας Το γένος Spirogyra οφείλει το όνομά του στην ελικοειδή ή σπειροειδή διάταξη των χλωροπλαστών, μια μοναδική ιδιότητα αυτού του γένους που το καθιστά εύκολα αναγνωρίσιμο. Είναι νηματοειδές μη διακλαδιζόμενο με κυλινδρικά κύτταρα διαμέτρου από 10 έως 200 μm. Κάθε κύτταρο περιέχει έναν ή περισσότερους σπειροειδείς χλωροπλάστες. Κατά μήκος του χλωροπλάστη και σε κανονικές αποστάσεις διατάσσονται τα πυρηνοειδή. Ο πυρήνας είναι ευδιάκριτος και βρίσκεται στο κέντρο του κυττάρου. Το κυτταρόπλασμα σχηματίζει μια λεπτή στρώση μεταξύ του κυτταρικού τοιχώματος και ενός μεγάλου χυμοτοπίου. Το κυτταρικό τοίχωμα αποτελείται από δύο στρώσεις, μια εσωτερική από κυτταρίνη και μια εξωτερική από πηκτίνη η οποία διαλύεται στο νερό και δίνει στα νήματα μια γλοιώδη μορφή (ΕΛ.Φ.Ε. 2008). Συνήθως, το Spirogyra αναπαράγεται εγγενώς και σπάνια αγενώς. Στη βλαστική αναπαραγωγή λαμβάνει χώρα ο τεμαχισμός του θαλλού, το Spirogyra υφίσταται μίτωση και στη συνέχεια σχηματίζονται τα νέα νήματα. Η εγγενής αναπαραγωγή είναι ιδιόμορφη (σύζευξη). Σχηματίζονται πολυάριθμες γέφυρες σύζευξης μεταξύ δυο γειτονικών νημάτων και το κυτταρικό περιεχόμενο του αρσενικού γαμέτη μεταναστεύει στον αντίστοιχο θηλυκό όπου και σχηματίζεται ο ζυγώτης. Σε ορισμένα είδη παρατηρείται σύζευξη μεταξύ δυο γειτονικών κυττάρων του ίδιου νήματος (πλευρική σύζευξη) (Graham κ.α. 2011). Εικόνες 2.5 α,β. Το γένος Spirogyra στο μικροσκόπιο (

24 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας Γένος Zygnema Το γένος Zygnema περιλαμβάνει περίπου 120 είδη, 38 εκ των οποίων βρίσκονται στη Βόρεια Αμερική. Τα είδη του γένους αυτού είναι ευρέως διαδεδομένα σε στάσιμα νερά όπως τάφρους και λίμνες γλυκού νερού με ουδέτερο ή ελαφρώς όξινο ph. Συχνά τα είδη του γένους Zygnema απαντώνται μαζί με άλλα είδη φυκών όπως το Spirogyra με τα οποία μπορούν να συνδυαστούν και να σχηματίσουν μεγάλες πράσινο-καφετί στρώσεις σε διάφορους υδάτινους όγκους. Το γένος Zygnema ανήκει στα νηματοειδή πράσινα φύκη της τάξης των Zygnematales και αποτελείται από μικρά μη διακλαδιζόμενα βλεννώδη νήματα. Η διάμετρος των νημάτων κυμαίνεται μεταξύ μm και κάθε νήμα φέρει κυλινδρικά κύτταρα μέσα σε ένα περίβλημα. Κάθε κύτταρο διαθέτει δύο χαρακτηριστικούς χλωροπλάστες σχήματος αστεριού ο καθένας εκ των οποίων χαρακτηρίζεται από την παρουσία ενός μεγάλου πυρηνοειδούς στο κέντρο του. Ο πυρήνας του κυττάρου βρίσκεται στην κυτταροπλασματική γέφυρα που συνδέει τους δύο χλωροπλάστες (Graham κ.α. 2011). Η αναπαραγωγή του γίνεται με διαφορετικούς τρόπους ανάλογα με τις επικρατούσες περιβαλλοντικές συνθήκες. Όταν υπάρχει αφθονία θρεπτικών συστατικών το γένος Zygnema αναπαράγεται βλαστικά από τον τεμαχισμό των νημάτων και τη διαίρεσή τους σε νέα κύτταρα με αποτέλεσμα τη δημιουργία νέων στελεχών. Ωστόσο, όταν οι συνθήκες είναι λιγότερο ευνοϊκές το Zygnema αναπαράγεται αγενώς με τα ακινέτια τα οποία είναι σπόρια με πολύ παχιά κυτταρικά τοιχώματα που τους επιτρέπουν να επιβιώσουν σε αντίξοες συνθήκες. Σε φτωχά περιβάλλοντα όσον αφορά την ύπαρξη θρεπτικών στοιχείων, το παραπάνω γένος έχει τη δυνατότητα να αναπαραχθεί εγγενώς τόσο με εγκάρσια όσο και με πλευρική σύζευξη. Κατά τη διάρκεια της εγκάρσιας σύζευξης ένα ζευγάρι νημάτων που βρίσκονται το ένα δίπλα στο άλλο συνδέονται με σωλήνες σύζευξης. Κάθε σωλήνας αυξάνεται από το καθένα νήμα και αφού συναντηθούν στη μέση και σχηματίσουν έναν κλειστό χώρο όπου οι γαμέτες μετακινούνται, συνδυάζονται και στη συνέχεια εξελίσσονται σε ζυγώτες με ανθεκτικά τοιχώματα. Έτσι σχηματίζονται τα ζυγοσπόρια τα

25 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας οποία βυθίζονται στον πυθμένα της υδάτινης μάζας και βλαστάνουν όταν οι συνθήκες είναι ευνοϊκές. Η πλευρική σύζευξη λαμβάνει χώρα όταν οι γαμέτες που παράγονται από γειτονικά κύτταρα του ίδιου νήματος, συναντώνται και αναπτύσσονται μέσα σε ένα μικρό κυρτό σωλήνα σύζευξης. Κατά τη διάρκεια της σύζευξης τα νήματα αλλάζουν χρώμα από φωτεινό πράσινο σε καφετί. Εικόνες 2.6 α,β. Το γένος Zygnema στο μικροσκόπιο ( Το ρύζι Η εξάπλωση της καλλιέργειας του ρυζιού Το ρύζι είναι το δεύτερο σε σπουδαιότητα σιτηρό στον κόσμο μετά το σιτάρι και αποτελεί το κυριότερο φυτό παραγωγής τροφής για τον άνθρωπο. Παρέχει το 35 έως 60% των θερμίδων στους κατοίκους της Ασίας. Καλλιεργείται κυρίως στην Ασία, όπου καταλαμβάνει πάνω από το 90% των εκτάσεων που καλλιεργούνται με ρύζι παγκοσμίως (Chatainger 1994) όπου κατοικεί πάνω από το 50% του πληθυσμού της γης. Μικρότερες εκτάσεις καλλιεργούνται στη Λατινική Αμερική και την Αφρική. Η γεωγραφική του εξάπλωση εκτείνεται από περιοχές με υψόμετρο, τόσο κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας όσο και μεγαλύτερο από m, στα Ιμαλάϊα (Sharma και Singh 1999). Οι κυριότερες περιοχές με μεσογειακό κλίμα, όπου καλλιεργείται ρύζι, είναι η Ν. Ευρώπη, η Αίγυπτος, το Ιράν, οι ΗΠΑ και η Αυστραλία. Στην Ευρώπη, οι δύο χώρες με τη μεγαλύτερη παραγωγή ρυζιού είναι η Ιταλία και η Ισπανία και ακολουθούν με μεγάλη διαφορά η Ουκρανία, η

26 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας Ελλάδα, η Πορτογαλία και ορισμένες περιοχές της πρώην Σοβιετικής Ένωσης. Ρύζι επίσης παράγεται και στην Τουρκία (FAOSTAT 2006). Μόνο το 4% περίπου της παραγωγής εισέρχεται στη διεθνή αγορά. Πάνω από το 80% των διεθνών συναλλαγών ρυζιού αφορά ρύζι ποικιλιών indica και το υπόλοιπο ποικιλιών japonica. Παρ όλο που το ρύζι είναι ένα από τα αρχαιότερα καλλιεργούμενα φυτά, οι ερευνητές για πολλά χρόνια δεν έδωσαν αρκετή σημασία στο φυτό αυτό. Η ίδρυση το 1960 του Διεθνούς Ινστιτούτου Έρευνας Ρυζιού (IRRI) που εδρεύει στις Φιλιππίνες έδωσε ώθηση στην έρευνά του με αποτέλεσμα μέσα σε διάστημα 20 ετών να βελτιωθεί η τεχνική καλλιέργειας και να δημιουργηθούν νέες ποικιλίες, με τις οποίες σχεδόν διπλασιάσθηκε η μέση παγκόσμια απόδοση. Στην Ελλάδα, αντίστοιχες προσπάθειες ξεκίνησαν το 1961 με την ίδρυση του Ινστιτούτου Σιτηρών το οποίο αρχικά υπαγόταν στο Υπουργείο Γεωργίας ενώ από το 1990 και μετά ενσωματώθηκε στο Εθνικό Ίδρυμα Αγροτικής Έρευνας (ΕΘ.Ι.ΑΓ.Ε.). Κατά το έτος 2000 η συνολική έκταση των ορυζώνων στην Ευρωπαϊκή Ένωση ήταν περίπου 401,5x10 3 ha, με τις πιο σημαντικές χώρες στην καλλιέργεια του ρυζιού την Ιταλία, την Ισπανία, την Ελλάδα, την Πορτογαλία και τη Γαλλία με αντίστοιχες εκτάσεις 220,8, 115,2, 23,0, 24,0 και 18,5x10 3 ha (IRRI 2007). Την περίοδο οι καλλιεργούμενες με ρύζι εκτάσεις στις παραπάνω χώρες παρουσίασαν αύξηση εκτός της Πορτογαλίας. Την ίδια περίοδο η απόδοση του ρυζιού στις ευρωπαϊκές χώρες παρουσίασε αυξητική τάση, με τη μέση απόδοση των ελληνικών ορυζώνων να είναι κατά 15,7% υψηλότερη από τη συνολική μέση απόδοση στην Ευρώπη (Ntanos 2000a,b, IRRI 2007). Το ρύζι αποτελεί μια από τις δυναμικότερες καλλιέργειες στη χώρα μας. Από μόλις στρ. το 1931 αυξήθηκε στα στρ. το Τα τελευταία χρόνια η καλλιεργήσιμη έκταση με ρύζι κυμαίνεται από στρ. και απαντάται κυρίως στους Νομούς Θεσσαλονίκης (51%), Σερρών (16%) και λιγότερο στους Νομούς Καβάλας (8%), Ημαθίας (7%), Φθιώτιδας (5%), Αιτωλοακαρνανίας (6%) και σε έξι άλλους Νομούς (1%). Η μέση απόδοση από 356 kg στρ. -1 την πενταετία , αυξήθηκε στα 753 kg στρ. -1 την πενταετία Η

27 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας απόδοση κατά την παραπάνω πενταετία ήταν ψηλότερη στο Ν. Θεσσαλονίκης (832 kg στρ. -1 ) και χαμηλότερη στους άλλους νομούς ( Η Ελλάδα κατατάσσεται στις τέσσερις χώρες με την υψηλότερη απόδοση στον κόσμο μετά την Αυστραλία, τις ΗΠΑ και την Αίγυπτο (Παπακώστα 2008) Ταξινόμηση Το ρύζι ανήκει στο γένος Oryza το οποίο περιλαμβάνει 20 αναγνωρισμένα άγρια είδη (Chang 2003) με χρωμοσωμικό αριθμό 24 ή 48 καθώς και δυο καλλιεργούμενα είδη, το Oryza sativa και το Oryza glaberrimma με χρωμοσωμικό αριθμό 24. Το Oryza sativa αποτελεί το κύριο είδος ρυζιού το οποίο κατάγεται πιθανώς από τη Νοτιο-ανατολική Ασία και ειδικότερα από την Ινδία και την Ινδοκίνα ενώ το Oryza glaberrimma κατάγεται από τη Δυτική Αφρική όπου και καλλιεργείται σε μικρή έκταση. Στο Oryza sativa διακρίνονται τρεις οικότυποι, οι indica, japonica και javanica. Ο indica είναι ιθαγενής των υγρών τροπικών και υποτροπικών περιοχών της Ασίας, ο japonica των εύκρατων και υποτροπικών περιοχών και ο javanica ορισμένων περιοχών της Ινδονησίας. Στην Ελλάδα καλλιεργούνται ποικιλίες ρυζιού τύπου indica και japonica. Οι ποικιλίες τύπου indica είναι κυρίως εισαγόμενες αν και κατά τα τελευταία έτη έχουν δημιουργηθεί και ελληνικές ποικιλίες πολύ παραγωγικές. Τη μεγαλύτερη διάδοση παρουσιάζουν οι ποικιλίες τύπου japonica οι οποίες έχουν δημιουργηθεί από το Ινστιτούτο Σιτηρών. Οι ελληνικές ποικιλίες ρυζιού εμφανίζουν σταθερές και υψηλές αποδόσεις, καλύτερη ποιότητα προϊόντος καθώς και μεγαλύτερη ανθεκτικότητα σε εχθρούς και ασθένειες και χαμηλότερη τιμή σπόρου σε σχέση με τις εισαγόμενες ποικιλίες (Παπακώστα 2008). Οι τύποι indica και japonica παρουσιάζουν διαφορές ως προς τα μορφολογικά χαρακτηριστικά και την ποιότητα των κόκκων. Ο indica είναι μακρόκοκκος και γενικά υψηλόσωμος τύπος με όχι ισχυρά στελέχη με τάση να πλαγιάζουν κυρίως σε συνθήκες υψηλής αζωτούχου λίπανσης. Ο τύπος japonica αντιθέτως έχει κόκκους μικρού μήκους και

28 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας κοντά, ισχυρά και σκληρά στελέχη τα οποία αντέχουν στο πλάγιασμα (Παπακώστα 2008). Οι καλλιεργούμενες ποικιλίες με βάση διάφορα κριτήρια ταξινομούνται ως εξής (Παπακώστα 2008): Με βάση το σύστημα καλλιέργειας. Ανάλογα με το σύστημα καλλιέργειας διακρίνονται δυο κατηγορίες ποικιλιών ρυζιού. Στη μία κατατάσσονται οι ποικιλίες εκείνες που καλλιεργούνται σε αγρούς που κατακλύζονται τεχνητώς ή φυσικώς με νερό κατά το μεγαλύτερο διάστημα της καλλιεργητικής περιόδου (lowland ή paddy ποικιλίες) και αναπτύσσονται σε τροπικές, υποτροπικές και εύκρατες περιοχές. Στην δεύτερη κατηγορία ανήκουν οι ποικιλίες που αναπτύσσονται σε περιοχές με υψηλές βροχοπτώσεις στις οποίες εφαρμόζονται οι συνηθισμένες μέθοδοι καλλιέργειας και καλλιεργούνται αποκλειστικά στις τροπικές περιοχές (upland ποικιλίες). Με βάση το μέγεθος και τις διαστάσεις του κόκκου. Οι ποικιλίες ταξινομούνται σε τρεις κλάσεις, τις μακρόσπερμες, τις μεσόσπερμες και τις μικρόσπερμες ή στρογγυλόσπερμες. Για το χαρακτηρισμό των παραπάνω κλάσεων λαμβάνεται υπόψη και η σχέση μήκος/πλάτος της καρύοψης. Με βάση την εμφάνιση των κόκκων. Οι ποικιλίες διακρίνονται σε κρυσταλλόμορφες με διαφανή, κρυσταλλώδη τομή κόκκων (περιεκτικότητα μόνο αμυλοπηκτίνης) και σε μη κρυσταλλόμορφες με αδιαφανή εμφάνιση σαν κιμωλία (περιεκτικότητα περίπου 25% αμυλόζη και 75% αμυλοπηκτίνη). Με βάση τη διάρκεια του βιολογικού κύκλου. Ο βιολογικός κύκλος κυμαίνεται από 80 έως 280 ημέρες. Οι ποικιλίες κατατάσσονται σε πρώιμες ( ημ.), μέσης πρωιμότητας ( ημ.) και όψιμες (>160 ημ.) (Moldenhauer και Gibbons 2003). Οι καλλιεργούμενες ποικιλίες ρυζιού στην Ελλάδα για να ωριμάσουν απαιτούν ημέρες (Ντάνος 2002)

29 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας Μορφολογικά χαρακτηριστικά του ρυζιού Το ρύζι εμφανίζει ομοιότητες με τα χειμερινά σιτηρά μολονότι είναι εαρινό σιτηρό. Το ριζικό του σύστημα αποτελείται από μια εμβρυακή ρίζα και από πολυάριθμες μόνιμες ρίζες, του οποίου ο όγκος, η μορφή καθώς και το βάθος στο οποίο εκτείνεται εξαρτώνται κυρίως από το σύστημα καλλιέργειας αλλά και από την ποικιλία, τη δομή, τη γονιμότητα και τις συνθήκες του εδάφους. Στο ρύζι που καλλιεργείται υπό κατάκλυση ο μεγαλύτερος όγκος του ριζικού συστήματος απαντάται στα πρώτα 10 έως 20 cm του εδάφους ενώ σχηματίζονται και εναέριες ρίζες από κόμβους οι οποίοι βρίσκονται πάνω από την επιφάνεια του εδάφους. Τα φυτά του ρυζιού εμφανίζουν μεγάλη τάση αδελφώματος με σχηματισμό 4 έως 5 αδελφιών ανά φυτό σε συνήθεις πυκνότητες σποράς. Το στέλεχος των φυτών είναι εσωτερικά κενό και φέρει 10 έως 23 μεσογονάτια. Το ύψος τους κυμαίνεται συνήθως από 60 έως 180 cm ενώ σε κάποιες ποικιλίες των Ασιατικών χωρών μπορούν να φθάσουν μέχρι και 7 m. Τα φύλλα αποτελούνται από το έλασμα και τον κολεό. Το έλασμα είναι επίμηκες, δύσκαμπτο, τραχύ στην υφή και φέρει στη βάση του ωτίδια με μικρές τρίχες. Ο κολεός είναι επιμήκης και δεν περιβάλλει σε όλο το μήκος του το αντίστοιχο τμήμα του στελέχους. Στο σημείο ένωσης του κολεού με το έλασμα εμφανίζεται γλωσσίδιο το οποίο χαρακτηρίζεται από το μεγάλο του μήκος. Οι πρώιμες ποικιλίες ρυζιού σχηματίζουν συνήθως 12 έως 18 φύλλα στον κύριο βλαστό και οι όψιμες ποικιλίες 23. Η ταξιανθία του ρυζιού είναι φόβη με μήκος 10 έως 25 cm. Ο κεντρικός άξονας της φόβης αποτελεί προέκταση του στελέχους. Η ταξιανθία φέρει από 8 έως 10 κόμβους και 75 έως 150 σταχύδια, το καθένα από τα οποία αποτελείται συνήθως από ένα ανθίδιο. Τα ανθίδια περιέχουν έξι στήμονες, ύπερο με δισχιδές στίγμα και περιβάλλονται από το χιτώνα και τη λεπίδα. Το ρύζι είναι αυτογονιμοποιούμενο φυτό με πολύ μικρό ποσοστό φυσικής σταυρογονιμοποίησης. Ο κόκκος είναι καρύοψη, περιβάλλεται από τα λέπυρα και σε ορισμένες ποικιλίες φέρει μικρό άγανο το οποίο αποτελεί προέκταση του

30 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας χιτώνα. Τα λέπυρα παραμένουν ενωμένα με το σπόρο και μετά τον αλωνισμό και απομακρύνονται με ειδικά μηχανήματα. Οι κόκκοι αποτελούνται από το περικάρπιο, το αμυλώδες ενδοσπέρμιο και το έμβρυο. Το χρώμα του ενδοσπερμίου των καλλιεργουμένων ποικιλιών είναι συνήθως λευκό ή ελαφρώς κιτρινοκαστανό και ποικιλίες οι οποίες έχουν κόκκινους κόκκους θεωρούνται κατώτερης ποιότητας (Παπακώστα 2008) Στάδια ανάπτυξης του ρυζιού Τα στάδια ανάπτυξης του ρυζιού διακρίνονται σε τρεις κύριες φάσεις: Βλαστική φάση: Αποτελείται από τέσσερα στάδια μέχρι την έναρξη ανάπτυξης της φόβης. Αρχίζει με το φύτρωμα του σπόρου και προχωρεί με την επαναλαμβανόμενη παραγωγή μονάδων βλαστού. Η διάρκεια της φάσης αυτής θεωρείται η λιγότερη σταθερή σε σχέση με τις υπόλοιπες φάσεις και κυμαίνεται από 30 έως 80 ημέρες ανάλογα με την ποικιλία. Η διάρκειά της επηρεάζεται από τις περιβαλλοντικές συνθήκες και κυρίως από την θερμοκρασία και την φωτοπερίοδο. Αναπαραγωγική φάση: Ξεκινά λίγο πριν ή μετά από το μέγιστο αδέλφωμα και χαρακτηρίζεται από μεταβολές της βλαστικής ανάπτυξης, διαφοροποίηση, φούσκωμα και έκπτυξη της ταξιανθίας, γονιμοποίηση, γέμισμα των κόκκων και ωρίμανση. Η φάση της αναπαραγωγής έχει διάρκεια 35 ημέρες και δεν επηρεάζεται από τη φωτοπερίοδο αλλά από την ύπαρξη χαμηλών θερμοκρασιών, την έλλειψη νερού καθώς και τις συνθήκες αλατότητας του εδάφους. Φάση ωρίμανσης: Περιλαμβάνει τα στάδια από την έναρξη της ανθοφορίας έως την πλήρη ωριμότητα και διαρκεί 30 ημέρες περίπου. Κατά τις πρώτες 15 ημέρες τα φυτά είναι ευαίσθητα σε δυσμενείς κλιματικές συνθήκες όπως έλλειψη νερού, υψηλές θερμοκρασίες και ισχυρούς ανέμους. Στο δεύτερο δεκαπενθήμερο οι δυσμενείς συνθήκες δεν έχουν καμιά επίδραση στα φυτά του ρυζιού ενώ η παύση της άρδευσης και η σταδιακή ξήρανση του εδάφους ομογενοποιούν την ωρίμανση των σπόρων με αποτέλεσμα τη διευκόλυνση της συγκομιδής

31 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας Συνθήκες ανάπτυξης του ρυζιού Το ρύζι παρουσιάζει μεγάλη ικανότητα προσαρμογής και αναπτύσσεται σε τροπικές και υποτροπικές περιοχές. Προσαρμόζεται όμως πολύ καλά και σε εύκρατα κλίματα όπου δίνει και τις υψηλότερες αποδόσεις. Καλλιεργείται μεταξύ 53 ο ΒΠ και 35 ο ΝΠ (Sharma και Singh 1999) με ορισμένες ποικιλίες να εμφανίζουν αντοχή στο κρύο και να μπορούν να αναπτυχθούν και σε υψόμετρο έως 2500 m. Είναι φυτό απαιτητικό σε θερμοκρασία. Η μέση θερμοκρασία πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 20 ο C καθ όλη τη διάρκεια του βιολογικού του κύκλου. Η άριστη θερμοκρασία ανάπτυξης του ρυζιού είναι 30 έως 32 ο C ενώ η ελάχιστη θερμοκρασία του εδάφους για το φύτρωμα είναι 12 έως 15 ο C και του νερού 12 ο C. Η ηλιακή ακτινοβολία αποτελεί σπουδαίο κλιματικό παράγοντα για την ανάπτυξη του ρυζιού με τις απαιτήσεις να διαφέρουν μεταξύ των διαφόρων σταδίων ανάπτυξης. Το ρύζι είναι φυτό βραχείας φωτοπεριόδου αν και έχουν δημιουργηθεί και ποικιλίες ουδέτερες ως προς την φωτοπερίοδο με διάρκεια βιολογικού κύκλου μικρότερη από 130 ημέρες. Τα εδάφη στα οποία καλλιεργείται το ρύζι είναι κυρίως βαριά εδάφη με κακή στράγγιση που ρυθμίζεται από την ύπαρξη κάποιου αδιαπέραστου στρώματος ή από υψηλή υπόγεια στάθμη. Τα ελαφριά εδάφη αποφεύγονται για την καλλιέργεια του ρυζιού λόγω των αυξημένων απωλειών νερού και θρεπτικών στοιχείων με διήθηση. Η επιθυμητή κοκκομετρική σύσταση των εδαφών για την καλλιέργεια του ρυζιού ανήκει στις κλάσεις αργιλώδες, ιλυώδης άργιλος, ιλυοπηλώδες και ιλυώδης αργιλοπηλός (Παπακώστα 2008). Τα όρια ανοχής του ρυζιού ως προς την οξύτητα-αλκαλικότητα του εδάφους κυμαίνονται ανάμεσα σε τιμές ph από 4 έως 8,5. Ως προς την αλατότητα το ρύζι παρουσιάζει μέτρια προς καλή ανθεκτικότητα με μέγιστη τιμή ανοχής στην αγωγιμότητα, χωρίς μείωση της απόδοσης, τα 3 ds m -1 (Singh κ.α. 1994). Για το λόγο αυτό η καλλιέργειά του γίνεται σε αλατούχα-νατριωμένα εδάφη καθώς μέσω της κατάκλυσης επιτυγχάνεται αραίωση και έκπλυση των αλάτων

32 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας Καλλιεργητική τεχνική του ρυζιού Η καλλιεργητική τεχνική που συνιστάται από το Ινστιτούτο Σιτηρών ( και εφαρμόζεται από τους παραγωγούς της χώρας μας έχει σαν βάση την καλλιέργεια του ρυζιού υπό κατάκλυση σε αλατούχα-νατριωμένα εδάφη Αμειψισπορά Στην Ελλάδα είναι δύσκολο να εφαρμοστεί κανονικό σύστημα αμειψισποράς εξαιτίας της υψηλής αλατότητας είτε νατρίωσης των εδαφών στα οποία καλλιεργείται. Η πιο συνηθισμένη πρακτική αμειψισποράς είναι τρία χρόνια καλλιέργεια ρυζιού και στη συνέχεια ένα χρόνο καλλιέργεια καλαμποκιού, βαμβακιού, τριφυλλιού ή ζαχαρότευτλου. Η αμειψισπορά είναι απαραίτητη για την καταπολέμηση πολυετών και μονοετών ζιζανίων. Ειδικά για την αντιμετώπιση του κόκκινου ρυζιού συνιστάται η εναλλαγή της καλλιέργειας του ρυζιού με μία άλλη για τουλάχιστον 2-3 χρόνια (Ντάνος και Φιλίππου 1996) Προετοιμασία του ορυζώνα Το πρώτο όργωμα γίνεται μετά τη συγκομιδή της προηγούμενης καλλιέργειας, το φθινόπωρο ή το χειμώνα και πολλές φορές την άνοιξη (Μάρτιο) ανάλογα με το είδος της προηγούμενης καλλιέργειας, τις βροχές του χειμώνα και τη κοκκομετρική σύσταση του εδάφους. Το όργωμα γίνεται σε βάθος 15 έως 20 cm ενώ βαθύ όργωμα μέχρι τα 25 cm γίνεται σε πολύ βαριά εδάφη. Τα φυτικά υπολείμματα της προηγούμενης καλλιέργειας συνήθως καίγονται από τους παραγωγούς και σε λίγες μόνο περιπτώσεις ενσωματώνονται στο έδαφος με το όργωμα. Την άνοιξη, αν έχουν φυτρώσει ζιζάνια, γίνεται ένα δισκοσβάρνισμα για την καταστροφή τους. Το χωράφι που πρόκειται να σπαρθεί για πρώτη φορά με ρύζι, από τέλη Φεβρουαρίου μέχρι αρχές Μαΐου (ανάλογα με τις συνθήκες) πρέπει να ισοπεδωθεί και να κατασκευαστούν αναχώματα για τη συγκράτηση του νερού

33 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας Το μέγεθος, οι διαστάσεις και η διάταξη των λεκανών εξαρτώνται από την κλίση του εδάφους, τη διεύθυνση των ανέμων καθώς και το είδος των ισοπεδωτών. Με τους κοινούς ισοπεδωτές το μέγεθος των τηγανιών είναι περίπου 4 στρ. ενώ με τους laser 10 έως 20 στρ. που μπορούν να φτάσουν και τα 40 στρ. Μετά την ισοπέδωση του εδάφους σε ορισμένες περιπτώσεις απαιτείται κι ένα φρεζάρισμα. Ακολουθεί εφαρμογή βασικής λίπανσης και αν θεωρηθεί σκόπιμο, εφαρμογή προσπαρτικού ζιζανιοκτόνου. Η ενσωμάτωση του λιπάσματος και του ζιζανιοκτόνου γίνεται με ένα δεύτερο φρεζάρισμα. Η σπορά του αγρού γίνεται αμέσως μετά την κατάκλυσή του με νερό (Παπακώστα 2008) Λίπανση - θρέψη Η απορρόφηση των θρεπτικών στοιχείων από το ρύζι παρουσιάζει ομοιότητες με καλλιέργειες όπως το σιτάρι και το καλαμπόκι, όμως η κατάκλυση των ορυζώνων με νερό ασκεί επίδραση στη συμπεριφορά και τη διαθεσιμότητά τους και κατά συνέπεια και στον τρόπο διαχείρισης των λιπασμάτων. Για την Ελλάδα ενδιαφέρον για την καλλιέργεια του ρυζιού έχουν το άζωτο, ο φώσφορος, το κάλιο, το θείο και ο ψευδάργυρος (Ντάνος 1994). Το Ν αυξάνει το αδέλφωμα, τον αριθμό των φοβών, τον αριθμό των κόκκων ανά φόβη, το βάρος των κόκκων και συνεπώς και την απόδοση. Ο Ρ στα πρώτα στάδια ανάπτυξης των φυτών προωθεί την ανάπτυξη του ριζικού συστήματος ενώ στα επόμενα στάδια επιταχύνει την άνθηση, την ωρίμανση και αυξάνει το βάρος των κόκκων. Το Κ παίζει ρόλο στον καθορισμό του αριθμού των αδελφών, τη σύνθεση και μεταφορά των υδατανθράκων κατά το σχηματισμό και το γέμισμα των κόκκων. Η λίπανση του ρυζιού παρουσιάζει ιδιαιτερότητα λόγω της συνεχούς κατάκλυσης του ορυζώνα με νερό η οποία έχει ως αποτέλεσμα την έκπλυση των θρεπτικών στοιχείων και τη δημιουργία αναερόβιων συνθηκών με αποτέλεσμα να αφομοιώνεται από τα φυτά μόνο το 50-60% του αζώτου. Απώλειες θρεπτικών στοιχείων παρατηρούνται και με την επιφανειακή απορροή λόγω της συχνής ανανέωσης του νερού στα πολύ

34 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας αλατούχα εδάφη καθώς και με αεριοποίηση των διαφόρων μορφών αζώτου. Μακροχρόνια πειράματα του Ινστιτούτου Σιτηρών (Ntanos 1996) έδειξαν ότι λίπανση με kg Ν, 4-8 kg P2Ο5 και 6-10 kg K2Ο ανά στρέμμα είναι ικανοποιητική για απόδοση kg/στρ. όταν το ρύζι καλλιεργείται ως μονοκαλλιέργεια. Ως προς το χρόνο εφαρμογής, για το Ν συνιστάται το 40% της ποσότητας να εφαρμόζεται βασικά και το υπόλοιπο επιφανειακά σε δύο ισόποσες δόσεις, εκ των οποίων η πρώτη στο αδέλφωμα (25-35 ημέρες μετά τη σπορά) και η δεύτερη λίγο πριν την έναρξη της διόγκωσης της ταξιανθίας (50-60 ημέρες μετά τη σπορά). Ολόκληρη η ποσότητα του P πρέπει να εφαρμόζεται βασικά και στη συνέχεια να ακολουθεί ενσωμάτωση. Η ποσότητα του Κ συνιστάται να εφαρμόζεται είτε ολόκληρη βασικά είτε η μισή βασικά και η υπόλοιπη επιφανειακά κατά το αδέλφωμα. Το Ν πρέπει να χορηγείται σε αμμωνιακή μορφή τόσο στη βασική όσο και στην επιφανειακή λίπανση, γιατί η νιτρική μορφή εκπλύνεται εύκολα, απονιτροποιείται και χάνεται στην ατμόσφαιρα με αεριοποίηση. Επιπλέον τα νιτρικά ανάγωνται σε νιτρώδη τα οποία είναι τοξικά για τα φυτά ακόμη και σε μικρές ποσότητες. Στα αλατούχα εδάφη συνιστάται η εφαρμογή λιπασμάτων πλούσιων σε SO4-2 για τη μείωση του ph του εδάφους. Προτιμότερα είναι τα κοκκώδη λιπάσματα γιατί τα θρεπτικά στοιχεία αποδεσμεύονται σταδιακά ενώ κατά την επιφανειακή λίπανση διασκορπίζονται ευκολότερα και πιο ομοιόμορφα είτε με το χέρι είτε με το λιπασματοδιανομέα (ΕΘ.Ι.ΑΓ.Ε. 2005) Σπορά Η έγκαιρη σπορά δίνει μεγαλύτερη απόδοση συγκριτικά με την όψιμη. Η εποχή σποράς καθορίζεται από τη θερμοκρασία του εδάφους και του περιβάλλοντος (έδαφος-αέρας) αλλά και τη θερμοκρασία του νερού κατάκλυσης η οποία παίζει σημαντικότερο ρόλο στα πρώτα στάδια της ανάπτυξης (ελάχιστη θερμοκρασία νερού 12 ο C). Στη Β. Ελλάδα ευνοϊκές συνθήκες περιβάλλοντος για τη σπορά δημιουργούνται το πρώτο δεκαπενθήμερο του Μαΐου

35 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας Ο σπόρος που θα χρησιμοποιηθεί πρέπει να είναι αμιγής της ποικιλίας που επιλέγεται, να είναι παραγωγής της προηγούμενης χρονιάς, να έχει βλαστική ικανότητα μεγαλύτερη από 90%, να είναι ώριμος, υγιής και απολυμασμένος. Η συνιστώμενη ποσότητα σπόρου είναι kg στρ. -1. Η σπορά συνίσταται να γίνεται 1-2 μέρες μετά την κατάκλυση του ορυζώνα και γίνεται με λιπασματοδιανομέα στα πεταχτά που σύρεται από ελκυστήρα με λεπτούς μεταλλικούς οδοντωτούς τροχούς ώστε να είναι δυνατή η κίνησή του μέσα στο νερό (Παπακώστα 2008) Έλεγχος ζιζανίων Ο έλεγχος των ζιζανίων είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την υψηλή απόδοση και τη βελτίωση της ποιότητας των κόκκων. Τα ζιζάνια εμφανίζονται μέσα στην καλλιέργεια αλλά και στα αναχώματα. Τα κυριότερα ετήσια ζιζάνια της καλλιέργειας του ρυζιού είναι η μουχρίτσα (Echinochloa crus-galli), το κόκκινο ρύζι (Oryza sativa) και η μοσχοκύπερη (Cyperus difformis) ενώ από τα πολυετή ζιζάνια τα σπουδαιότερα είναι ο σκίρπος (Scirpus maritimus) και η νεραγριάδα (Paspalum distichum) (Ελευθεροχωρινός 2002α). Προβλήματα στους ορυζώνες προκαλούν και τα φύκη (αlgae) τα οποία σχηματίζουν έναν τάπητα στην επιφάνεια του νερού ο οποίος εμποδίζει τη δίοδο του φωτός στη βάση των φυτών και την έξοδο των φυταρίων πάνω από την επιφάνεια του νερού. Η αντιμετώπιση των ζιζανίων μπορεί να γίνει με την εφαρμογή αμειψισποράς, χρήση σπόρου απαλλαγμένου από ζιζάνια, κατάλληλες καλλιεργητικές εργασίες, σωστή διαχείριση του νερού, καλλιέργεια ποικιλιών με μεγάλη ανταγωνιστική και αλληλοπαθητική ικανότητα έναντι των ζιζανίων και με εφαρμογή ζιζανιοκτόνων (Ελευθεροχωρινός 2002α). Τα ζιζανιοκτόνα εφαρμόζονται μεταφυτρωτικά με ψεκασμό ή διασπορά με το χέρι στην επιφάνεια του νερού και σπάνια προσπαρτικά με ενσωμάτωση στο έδαφος. Για την καταπολέμηση των φυκών γίνεται εφαρμογή κυρίως θειικού χαλκού ο οποίος τοποθετείται σε καννάβινους σάκους κοντά στα σιφώνια

36 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας εισροής νερού για να διαλυθεί ευκολότερα και να διαχυθεί σε ολόκληρο τον αγρό ή διασπορά με το χέρι στα σημεία όπου υπάρχουν φύκη (Παπακώστα 2008) Άρδευση Το ρύζι έχει μεγάλες απαιτήσεις σε νερό και για ικανοποιητική απόδοση είναι αρκετή ποσότητα νερού ίση με m 3 στρ. -1 για μία καλλιεργητική περίοδο. Στην Ελλάδα το νερό παραμένει στον ορυζώνα καθ όλη τη διάρκεια ανάπτυξης του ρυζιού και απομακρύνεται ημέρες πριν από τη συγκομιδή για να στεγνώσει το έδαφος (Παπακώστα 2008). Η μέθοδος άρδευσης είναι κοινή σε όλες τις χώρες της Ευρώπης και χαρακτηρίζεται από τη σχεδόν μόνιμη κατάκλυση με νερό των καλλιεργούμενων εδαφών (submergence ή flowthrough). Το νερό διανέμεται στους ορυζώνες κυρίως από μία προσαγωγό διώρυγα η οποία έχει πολλές τάφρους ή από υπόγειο αρδευτικό δίκτυο. Η κατάκλυση των ορυζώνων γίνεται μέσω ελεγχόμενων θυρίδων ροής ή από σιφώνια τα οποία είναι προσαρμοσμένα στα καναλέτα μεταφοράς νερού στο άνω άκρο του αγρού ενώ η απομάκρυνση του νερού γίνεται από ελεγχόμενες εξόδους στο κάτω άκρο του, οι οποίες χρησιμοποιούνται για τη σταθεροποίηση της στάθμης μέσα στον αγρό. Το νερό από τις ελεγχόμενες εξόδους συνήθως διοχετεύεται σε στραγγιστικές τάφρους, οι οποίες δέχονται και τα νερά από τη στράγγιση των ορυζώνων. Το ύψος του νερού μέσα στον ορυζώνα μετά τη σπορά και κατά τη διάρκεια του φυτρώματος και του αδελφώματος δεν θα πρέπει να υπερβαίνει τα 10 cm. Μετά το τέλος του αδελφώματος το ύψος του νερού αυξάνεται μέχρι τα 15 cm. Η ανανέωση του νερού είναι απαραίτητη κυρίως στα αλατούχα εδάφη και πρέπει να γίνεται σχεδόν κάθε εβδομάδα. Η διακοπή της κατάκλυσης σε ενδιάμεσα στάδια ανάπτυξης της καλλιέργειας πρέπει να αποφεύγεται. Η πρόωρη αποστράγγιση πριν από τη συγκομιδή έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της απόδοσης, τη συρρίκνωση των σπόρων και τη μη κανονική ολοκλήρωση της ωρίμανσης (Παπακώστα 2008)

37 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας Ωρίμανση-συγκομιδή Ο άριστος χρόνος συγκομιδής στο ρύζι συμβαδίζει με τη μεγαλύτερη συνολική απόδοση στο μύλο και με τη μικρότερη θραυστικότητα του κόκκου. Τόσο η πρώιμη όσο και η όψιμη συγκομιδή έχουν επιπτώσεις στην απόδοση αλλά και την ποιότητα του κόκκου. Κριτήρια για τον καθορισμό του κατάλληλου χρόνου συγκομιδής αποτελούν α) η υγρασία των κόκκων (19-21 %), β) ο αριθμός ημερών από την άνθηση (35 έως 40 ημέρες για τις ποικιλίες τύπου indica και 40 έως 45 ημέρες για τις ποικιλίες τύπου japonica), γ) ο κιτρινοκάστανος χρωματισμός του πρώτου κόμβου της φόβης και δ) η απόκτηση κίτρινου χρώματος στο 80 % των κόκκων. Η συγκομιδή γίνεται με τις θεριζοαλωνιστικές μηχανές των χειμερινών σιτηρών οι οποίες είναι εφοδιασμένες με διάφορα εξαρτήματα για τη διευκόλυνση της συγκομιδής (Παπακώστα 2008). 2.3 Φύκη υπό κατάκλυση καλλιέργειας ρυζιού Υπό κατάκλυση καλλιέργεια ρυζιού Οι ορυζώνες στην Ελλάδα διατηρούνται σε υπό κατάκλυση συνθήκες σχεδόν καθ όλη τη διάρκεια του βιολογικού κύκλου του ρυζιού με αποτέλεσμα τα φυτά του ρυζιού να αναπτύσσονται μέσα στο νερό και να συμπεριφέρονται σαν υδρόφυτα. Οι σημαντικότεροι παράγοντες οι οποίοι επηρεάζουν την επιβίωση του ρυζιού υπό συνθήκες κατάκλυσης είναι ο περιορισμός της διάχυσης αερίων (π.χ. O2, CO2, κ.α.) στο νερό, η θερμοκρασία και η μείωση της φωτεινότητας, φαινόμενα τα οποία περιορίζουν τη φωτοσύνθεση και την ικανοποιητική κατανάλωση των υδρογονανθράκων από το φυτό (Ram κ.α. 2002). Η διάχυση των αερίων μέσα στο νερό γίνεται με αργούς ρυθμούς με αποτέλεσμα τη μειωμένη συγκέντρωσή τους μέσα στο φυτό (π.χ. αιθυλένιο). Κατά συνέπεια προκαλείται υποξία (χαμηλό O2) ή ανοξία (μηδενικό Ο2) στους ιστούς της ρίζας, του βλαστού και των σπόρων (Kennedy κ.α. 1992). Στην περίπτωση της κατάκλυσης του ορυζώνα, με τη συνεχή εισροή-εκροή

38 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας νερού από το χωράφι, το νερό ανανεώνεται και το επίπεδο του Ο2 διατηρείται σε φυσιολογικά επίπεδα. Το οξυγόνο που χρειάζονται τα φυτά του ρυζιού κάτω από συνθήκες κατάκλυσης του αγρού με νερό, το προμηθεύονται με τους εξής μηχανισμούς (Naphade 1971): Ανάπτυξη συστήματος αναερόβιας αναπνοής, κυρίως στα πρώτα στάδια ανάπτυξης, που επιτρέπει στα φυτά να αντέχουν σε έντονες συνθήκες έλλειψης οξυγόνου. Ικανότητα μεταφοράς οξυγόνου από τα φύλλα στις ρίζες μέσω μιας διόδου υπό μορφή σωλήνα η οποία ονομάζεται αερέγχυμα και αναπτύσσεται στα φύλλα, το βλαστό και τη ρίζα. Τα κύτταρα του αερεγχύματος επιτρέπουν την είσοδο του οξυγόνου από τα φύλλα και την κίνησή του μέσα από το βλαστό έτσι ώστε να εφοδιαστούν οι ρίζες με ικανοποιητική ποσότητα οξυγόνου για τη διατήρηση της ομαλής ανάπτυξή τους, της επίτευξης κανονικών ρυθμών αναπνοής και της απορρόφησης θρεπτικών στοιχείων. Ανάπτυξη πολύ λεπτών ριζών με άφθονες διακλαδώσεις οι οποίες παρουσιάζουν αρνητικό γεωτροπισμό και εκτείνονται μέχρι την επιφάνεια του νερού. Οι ρίζες αυτές αναπτύσσονται την εποχή που σχηματίζεται η ταξιανθία. Με το σύστημα αυτό οι ρίζες εφοδιάζονται με οξυγόνο όταν με την επιμήκυνση του στελέχους διακόπτεται παροδικά η δίοδος του οξυγόνου δια μέσω του αερεγχύματος. Σε θερμοκρασία μεγαλύτερη από τους 30 ο C μειώνεται η διαλυτότητα των αερίων στο νερό κι αυξάνεται η αναέροβια αναπνοή η οποία οδηγεί στο θάνατο των φυτών. Η ιδανική θερμοκρασία είναι περίπου στους 20 ± 2 ο C (Ram κ.α. 2002) η οποία επιτυγχάνεται με την κατάκλυση. Οι Siebel και Blom (1998) παρατήρησαν επιπλέον ότι η θερμοκρασία του νερού παίζει ρόλο και στην ανεκτικότητα των φυτών για διάφορα βάθη κατάκλυσης. Έτσι όσο πιο κοντά στην ιδανική θερμοκρασία βρίσκεται το νερό τόσο μεγαλύτερη αντοχή και προσαρμοστικότητα παρουσιάζουν τα φυτά για τα διάφορα βάθη κατάκλυσης. Η φωτεινότητα, η οποία σχετίζεται με την απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας, επηρεάζεται από τη θολότητα, την ύπαρξη φυκών και τους

39 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας στροβιλισμούς του νερού. Σύμφωνα με τους Ram κ.α. (1999) και τους Setter κ.α. (1987a,b) οι στροβιλισμοί μειώνουν σημαντικά τη διάχυση του φωτός ενώ αποθέτουν και εδαφικά υλικά στα φύλλα των φυτών. Επιπλέον η επιβίωση του φυτού εξαρτάται και από την υψηλή συγκέντρωση υδρογονανθράκων στο έδαφος πριν από την κατάκλυση και τη διατήρηση της παραγωγής ενέργειας, μέσω της ταχύτερης αλκοολικής ζύμωσης υπό συνθήκες ανεπάρκειας οξυγόνου. Ένας άλλος παράγοντας που επιδρά στην επιβίωση του φυτού είναι και η καταπόνηση λόγω αερόβιων συνθηκών που υφίσταται το φυτό κατά την περίοδο που έχουμε απότομη απομάκρυνση των υδάτων στο τέλος της καλλιεργητικής περιόδου (Ram κ.α. 2002). Όπως προαναφέρθηκε οι ορυζώνες διατηρούνται σε υπό κατάκλυση συνθήκες κατά τη διάρκεια των περισσότερων σταδίων της καλλιέργειας του ρυζιού. Η κατάκλυση των εδαφών των ορυζώνων με νερό έχει πλεονεκτήματα για την παραγωγή του ρυζιού καθώς (Roger και Watanabe 1986): Παρέχει μια συνεχή προμήθεια νερού στο ρύζι. Μεταβάλλει τις δυσμενείς συνθήκες ph αλκαλικών και όξινων εδαφών σε ουδέτερο ή ελαφρώς όξινο ph. Μειώνει την αλατότητα των εδαφών και την εκδήλωση ασθενειών που σχετίζονται με το έδαφος. Αναστέλλει την ανάπτυξη ζιζανίων. Προάγει τη βιολογική δέσμευση αζώτου. Το νερό άρδευσης προμηθεύει με θρεπτικά στοιχεία όπως Ca, Mg, Fe και S. Οι ορυζώνες συμπεριφέρονται ως δεξαμενές νερού και αποτρέπεται η διάβρωση του εδάφους. Η προμήθεια με οξυγόνο από την ατμόσφαιρα διαμέσου του στρώματος του νερού δεν μπορεί να ικανοποιήσει την κατανάλωση οξυγόνου από τους μικροοργανισμούς του επιφανειακού εδάφους με αποτέλεσμα στο μεγαλύτερο μέρος του να επικρατούν αναγωγικές συνθήκες. Όταν γίνεται η κατάκλυση του αγρού με νερό, καθώς μόνο λίγα mm του επιφανειακού εδάφους παραμένουν κάτω από οξειδωτικές

40 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας συνθήκες, τα ενδιαιτήματα για ανώτερες μορφές ζωής περιορίζονται στο νερό κατάκλυσης, τη ρηχή επιφάνεια του επιφανειακού εδάφους και τη ριζόσφαιρα. Γενικά οι υπό κατάκλυση ορυζώνες διατηρούνται σε συνθήκες αποστράγγισης μετά τη συγκομιδή του ρυζιού. Επομένως οι υδρόβιοι οργανισμοί χάνουν τα ενδιαιτήματα στα οποία αναπτύσσονται για μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο κάθε έτος (Kimura 2005) Σύνθεση κοινότητας φυκών σε υπό κατάκλυση ορυζώνες Η κοινότητα των άλγεων σε υπό κατάκλυση εδάφη είναι ένα ευμετάβλητο και πολύπλοκο σύστημα από διαφορετικά είδη με το ποσοστό των κυανοβακτηρίων να ποικίλλει μεταξύ των θέσεων, των διαχειριστικών πρακτικών και των σταδίων της καλλιέργειας. Για παράδειγμα, τα κυανοβακτήρια σε υπό κατάκλυση ορυζώνα στην Ιταλία αποτελούσαν το 30% της συνολικής βιομάζας (Materasi και Balloni 1965) ενώ στη Σενεγάλη το ποσοστό τους ανέρχονταν στο 95%. Στην Ιαπωνία ο πληθυσμός των άλγεων ήταν μεγαλύτερος σε εδάφη κορεσμένα με νερό καθ όλη τη διάρκεια του έτους σε σχέση με γειτονικούς ορυζώνες όπου το έδαφος ήταν κορεσμένο με νερό κατά διαστήματα (Okuda και Yamaguchi 1952). Επιπλέον η εναλλασσόμενη ξήρανση και ύγρανση του εδάφους καθ όλη τη φάση της βλάστησης του σπόρου ανέστειλε την ανάπτυξη των χλωροφυκών και ευνόησε αυτή των κυανοβακτηρίων. Οι Roger και Kulasooria (1980) επίσης κατέληξαν στο ότι το ποσοστό των κυανοβακτηρίων μεταβάλλεται κατά τη διάρκεια του καλλιεργητικού κύκλου με 2% της συνολικής βιομάζας αρχικά και φτάνοντας στο 38% κατά την ωρίμανση όταν επικρατούν συνθήκες μέγιστης σκίασης από τα φυτά του ρυζιού. Στην Ελλάδα έχει γίνει αναγνώριση φυκών σε ορυζώνες από τους Anagnostidis κ.α. (1981) και από τον Τσαγκρίδη (1982). Οι Anagnostidis κ.α. (1981) σε δειγματοληψίες από ορυζώνες της περιοχής Καλοχωρίου αναγνώρισαν 98 είδη φυκών εκ των οποίων τα 23 ανήκουν στα κυανοβακτήρια, 7 στα χλωροφύκη και 71 στα διάτομα. Ο Τσαγκρίδης (1982) μελέτησε τη σύνθεση της κοινότητας φυκών σε

41 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας ορυζώνες του Καλοχωρίου σε πείραμα που πραγματοποιήθηκε κατά τα έτη 1977, 1978 και Η κοινότητα των φυκών κυριαρχείται κατά κύριο λόγο από τα νηματοειδή χλωροφύκη (Spirogyra sp., Sphaeroplea annulina, Hydrodictyon reticulatum, Pithophora polymorpha, κ.α.) και μερικώς από τα κυανοβακτήρια (Aulosira prolific, Anabaena thermalis, κ.α.) και τα χαρόφυτα (Chara vulgaris). Σύμφωνα με τον Kimura (2005), τα είδη των φυκών διαφέρουν από τόπο σε τόπο τόσο στο είδος όσο και στο ρυθμό ανάπτυξης αυτών. Στην Βόρεια Ιταλία οι Materassi και Balloni (1965) εντόπισαν σημαντικές αποικίες Nostoc, Anabaena και φωτοσυνθετικά μη θειότροφα βακτήρια, ενώ στην Αίγυπτο οι Kobbia κ.α. (1999) βρήκαν 10 είδη κυανοβακτηρίων (blue-green algae), 7 είδη χλωροφυκών (green algae) και 1 είδος διατόμων (diatoms) Επιδράσεις των φυκών στην καλλιέργεια του ρυζιού Η επιτυχία της παραγωγής ρυζιού στις τροπικές και υποτροπικές περιοχές βασίζεται στην επαρκή και οικονομική προμήθεια με άζωτο, στοιχείο το οποίο απαιτείται στην μεγαλύτερη ποσότητα σε σχέση με τα άλλα θρεπτικά στοιχεία. Η αποτελεσματικότητα της χρήσης αζώτου από τα χημικά λιπάσματα στο ρύζι υπό κατάκλυση είναι χαμηλή εξαιτίας της απώλειάς του από τα εδάφη διαμέσου διαφόρων χημικών και βιοχημικών διεργασιών. Επιπροσθέτως, η αύξηση της εφαρμογής αζωτούχων λιπασμάτων δεν είναι ούτε φιλική προς του περιβάλλον ούτε οικονομικά βιώσιμη. Για το λόγο αυτό κρίνεται απαραίτητη η αναζήτηση ανανεώσιμων πηγών για την ικανοποίηση έστω και ενός μέρους των απαιτήσεων της καλλιέργειας του ρυζιού σε άζωτο. Η παρουσία φυκών (algae) στον ορυζώνα φαίνεται ότι παίζει σπουδαίο ρόλο στη διατήρηση και τη βελτίωση της παραγωγικότητας των εδαφών του ορυζώνα (Mandal κ.α. 1999). Τα φύκη είναι φωτοσυνθετικοί μονοκύτταροι ή πολυκύτταροι οργανισμοί οι οποίοι, σε αντίθεση με τα φυτά, χαρακτηρίζονται από έλλειψη φύλλων και αγγειακών ιστών (Γεράκης και Τσιούρης 2010). Τα φύκη αναπτύσσονται παράλληλα με την καλλιέργεια του ρυζιού και

42 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας παίρνουν μέρος στον κύκλο των θρεπτικών στοιχείων του υγροτοπικού οικοσυστήματος του ορυζώνα. Ο De (1939) αναγνώρισε ότι τα φύκη συμπεριφέρονταν σαν βιολογικό αζωτούχο λίπασμα στην καλλιέργεια ρυζιού και αργότερα αποδείχθηκε ότι κάποια είδη κυανοβακτηρίων (blue-green algae) δεσμεύουν το ατμοσφαιρικό Ν (Grant and Long 1981). Ακολούθησαν πολλές σχετικές μελέτες για τα φύκη των ορυζώνων και ιδίως στις Φιλιππίνες, Ιαπωνία και Νότια Ασία (Roger 1987, Kimura 2005). Η ανάπτυξη των φυκών εξαρτάται από τη συγκέντρωση των θρεπτικών στοιχείων στο νερό κατάκλυσης, από το φως και από τη θερμοκρασία του νερού (Bowie κ.α. 1985, Anastacio κ.α. 1999, Ασχονίτης 2007 και Antonopoulos 2010). Η παρουσία των φυκών στην καλλιέργεια του ρυζιού παρουσιάζει πλεονεκτήματα αλλά και μειονεκτήματα. Μερικά από αυτά είναι: Συμμετέχουν στον κύκλο των θρεπτικών συστατικών του ρυζιού με τη διαδικασία της πρόσληψης θρεπτικών από το νερό κατά την ανάπτυξή τους, με την αναπνοή τους και τέλος με την αποσύνθεσή τους κατά τη διάρκεια της καλλιέργειας. Ελαττώνουν το διαλυμένο οξυγόνο στο νερό, με την αναπνοή τους και κατά τη διαδικασία της αποσύνθεσής τους. Επηρεάζουν το ph του νερού, με το CO2 που εκπέμπουν με την αναπνοή τους και με την πρόσληψη του CO2 κατά τη φωτοσύνθεση τους. Αποτελούν τροφή για μικρο- και μακρο- οργανισμούς των ορυζώνων. Οι αποικίες τους προκαλούν θολότητα του νερού και κάποια φύκη αποβάλλουν τοξίνες στο περιβάλλον προκαλώντας το θάνατο μερικών μικρο- και μακρο-οργανισμών. Αυξάνουν την οργανική ουσία στην ριζόσφαιρα του ρυζιού. Τα φύκη αποτελούν συστατικά μεγάλης σπουδαιότητας στα οικοσυστήματα των ορυζώνων καθώς επιδρούν στην ποιότητα του νερού και στις ιδιότητες του εδάφους. Η δυναμική των φυκών και των θρεπτικών στοιχείων συνδέονται στενά καθώς η πρόσληψη των θρεπτικών κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης των φυκών είναι η κύρια διεργασία η οποία απομακρύνει τα διαλυμένα στο νερό θρεπτικά στοιχεία. Επιπλέον

43 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας η αναπνοή και η αποσύνθεση των φυκών αποτελούν σπουδαία μέρη της ανακύκλωσης των θρεπτικών στοιχείων. Οι διεργασίες στις οποίες συμμετέχουν τα φύκη μπορούν να προκαλέσουν ημερήσιες μεταβολές στο διαλυμένο οξυγόνο εξαιτίας της φωτοσυνθετικής παραγωγής οξυγόνου κατά τη διάρκεια της ημέρας σε συνδυασμό με την κατανάλωση οξυγόνου λόγω της αναπνοής των φυκών κατά τη διάρκεια της νύχτας. Οι εποχιακές μεταβολές στη συγκέντρωση σε οξυγόνο μπορεί επίσης να συνδέονται με τα φύκη καθώς η αναπνοή και η αποσύνθεση των φυκών, η οποία λαμβάνει χώρα κάτω από τη ζώνη του φωτός, είναι η κύρια αιτία της μείωσης του οξυγόνου. Τα φύκη μπορούν να ασκήσουν επίδραση στο ph μέσω της πρόσληψης διαλυμένου οξυγόνου κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης και της ανακύκλωσης του CO2 κατά την αναπνοή τους. Ακόμα καθώς τα φύκη αποτελούν τη βάση της τροφικής αλυσίδας στα υδατικά οικοσυστήματα παίζουν σπουδαίο ρόλο στη δυναμική όλων των διαδοχικών τροφικών επιπέδων (Bowie κ.α. 1985). Τα φύκη είναι σπουδαίοι οργανισμοί για τους ορυζώνες καθώς συνεισφέρουν σημαντικά στη διατήρηση και στη βελτίωση της παραγωγικότητας των ορυζώνων. Εκτός από την προσθήκη αζώτου, μεταβάλλουν σημαντικά τις φυσικές, χημικές, ηλεκτροχημικές και βιολογικές ιδιότητες του εδάφους και της διεπιφάνειας εδάφους-νερού στους ορυζώνες με τρόπο ευεργετικό για την καλλιέργεια του ρυζιού. Τα πλεονεκτήματα προκύπτουν από την προσθήκη οργανικού άνθρακα, τη βελτίωση στις φυσικές ιδιότητες του εδάφους, την επιβράδυνση της απώλειας NH3 με αεριοποίηση, την κινητοποίηση του δεσμευμένου φωσφόρου, τη ρύθμιση των μικροθρεπτικών (κυρίως των Fe, Mn και Zn) η οποία επιδρά στη διαθεσιμότητά τους, τη βελτίωση της αλατότητας των προβληματικών εδαφών, την καταστολή ζιζανίων και την απελευθέρωση ουσιών που προωθούν την αύξηση (Mandal κ.α. 1999). Προσθήκη Ν στο έδαφος Οι εκτιμήσεις του δεσμευμένου αζώτου από τα άλγη ποικίλλουν από μερικά έως 80 kg ha -1. Σύμφωνα με τους Roger και Kulasooriya (1980), η μέση τιμή των εκτιμήσεων που έχουν αναφερθεί (30 kg N) φαίνεται ότι αποτελεί μια ικανοποιητική τιμή αναφοράς. Σε άλλη μελέτη

44 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας που πραγματοποιήθηκε, η συνεισφορά του βιολογικά δεσμευμένου αζώτου σε οικοσύστημα ορυζώνα υπολογίσθηκε σε kg N ha -1 (Roger και Ladha 1992) με τα 20 kg N ha -1 να θεωρούνται η μέση συνεισφορά από κυανοβακτήρια. Πρόσφατα μακροπρόθεσμα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν σε ορυζώνες στις Φιλιππίνες έδειξαν ότι το βιολογικά δεσμευμένο άζωτο ποίκιλλε από 19 to 44 kg N ha -1 κατά τη διάρκεια 15 ετών για τις μεταχειρίσεις χωρίς προσθήκη αζωτούχου λίπανσης (Pampolino κ.α. 2008). Η παραγωγή βιολογικά δεσμευμένου αζώτου αναστέλλεται από τη χρήση αζωτούχων λιπασμάτων (Roger και Ladha 1992), με τη μέση συνεισφορά του αζώτου να μειώνεται από τα 30 στα 4 kg N ha -1 με την εφαρμογή αζωτούχου λίπανσης. Απαιτείται σημαντικά λιγότερη ποσότητα αζωτούχου λιπάσματος σε υπό κατάκλυση συστήματα καλλιέργειας ρυζιού για την επίτευξη της ίδιας απόδοσης κόκκων σε σχέση με συστήματα καλλιέργειας σιταριού (για παράδειγμα) εξαιτίας της επιπρόσθετης συνεισφοράς των βιολογικά δεσμευμένων θρεπτικών στοιχείων. Για παράδειγμα, στις αρδευόμενες εκτάσεις των περισσότερων Ασιατικών χωρών οι καλλιεργητές ρυζιού εφαρμόζουν περίπου kg N ha -1 σε ξηρές περιόδους και kg N ha -1 κατά τις υγρές (Dobermann και Witt 2000) με τις μέσες αποδόσεις να κυμαίνονται από 6 8 tonnes ha -1. Για την επίτευξη παρόμοιων αποδόσεων σε καλλιέργεια σιταριού απαιτούνται εισροές αζωτούχου λίπανσης της τάξεως των kg N ha -1. Αύξηση της περιεκτικότητας του εδάφους σε οργανική ουσία Αύξηση της οργανικής ουσίας λόγω της παρουσίας φυκών στους ορυζώνες παρατηρήθηκε αρχικά από τους De και Sulaiman (1950) και αργότερα από ένα μεγάλο αριθμό ερευνητών οι οποίοι βασίστηκαν σε πειραματικά δεδομένα. Η ανάπτυξη ενός στρώματος αποικιών διαφορετικών ειδών φυκών σε ορυζώνες οδηγεί στην παραγωγή σημαντικής ποσότητας βιομάζας. Ωστόσο, υπάρχει μεγάλη παραλλακτικότητα στις τιμές της ποσότητας της προστιθέμενης οργανικής ουσίας (από 0,5 έως 41 t ha -1 ) και της παραγόμενης βιομάζας μεταξύ των μελετών. Οι Roger κ.α. (1987) κατέληξαν ότι κάτω από ευνοϊκές συνθήκες, η παρουσία φυκών σε ορυζώνες οδηγεί κατά μέσο

45 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας όρο στην παραγωγή 6-8 τόννων βιομάζας, η παραμονή της οποίας ως οργανική ουσία στο έδαφος εξαρτάται από την ταχύτητα αποσύνθεσής της. Βελτίωση των φυσικών ιδιοτήτων του εδάφους Τα φύκη εκκρίνουν έναν αριθμό ενώσεων όπως πολυσακχαρίτες, πεπτίδια, λιπίδια, κ.α. κατά τη διάρκεια της ανάπτυξής τους στο έδαφος. Οι ενώσεις αυτές συνενώνουν τα εδαφικά τεμαχίδια σε μικροσυσσωματώματα τα οποία στη συνέχεια δημιουργούν τα μακροσυσσωματώματα. Επιπλέον, τα φυκή βοηθούν τη σύνδεση των τεμαχιδίων του εδάφους με τον οργανικό C που προστίθεται μέσω της αποσύνθεσης της βιομάζας τους. Η σπουδαιότητα των ενώσεων που εκκρίνονται από τα φύκη στο σχηματισμό και τη σταθεροποίηση των συσσωματωμάτων του εδάφους και κατά συνέπεια στις φυσικές ιδιότητες των υπό κατάκλυση εδαφών έχει αναφερθεί και από τους Rogers κ.α. (1991) και Rogers και Burns (1994). Συγκέντρωση σε O2 Τα φύκη είναι αερόβιοι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί και η παρουσία τους στους ορυζώνες οδηγεί σε αύξηση της συγκέντρωσης σε O2 του νερού κατάκλυσης από 4-6 μg g -1 σε κανονικές συνθήκες στα μg g -1. Έτσι το επιφανειακό στρώμα του εδάφους απορροφά αρκετό O2 μέσω της διάχυσης και γίνεται αερόβιο με αποτέλεσμα να αποτρέπεται η δημιουργία ιδιαίτερα αναγωγικών συνθηκών κάτω από το επιφανειακό έδαφος. Μετατροπές του εδαφικού P Τα φύκη έχουν την ικανότητα να κινητοποιούν ενώσεις φωσφορικών αλάτων. Έχει αποδειχθεί ότι διαλυτοποιούν τα αδιάλυτα Ca3(PO4)2, FePO4, AlPO4 και τον υδροξυαπατίτη Ca5(PO4)3.OH στα εδάφη (Mandal κ.α. 1999). Μετατροπή των Fe, Mn, Zn και Cu Τα φύκη απελευθερώνουν Ο2 και οργανικές ενώσεις και πολλά από αυτά σχηματίζουν χηλικές ενώσεις με μικροθρεπτικά όπως Fe, Mn, Zn, Cu, κ.α. Τα φύκη επίσης επιδρούν στο ph του εδάφους και του νερού κατάκλυσης. Μετά το τέλος του βιολογικού τους κύκλου, η βιομάζα των

46 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας φυκών υφίσταται αναερόβια αποσύνθεση στο έδαφος των ορυζώνων με αποτέλεσμα το σχηματισμό διαφόρων οργανικών οξέων τα οποία προκαλούν μείωση του οξειδοαναγωγικού δυναμικού των εδαφών. Όλες οι παραπάνω μεταβολές επιδρούν στο μετασχηματισμό και στη διαθεσιμότητα των μικροθρεπτικών του εδάφους (κυρίως των Fe και Mn). Έχουν παρατηρηθεί σημαντικές μειώσεις στον υδατοδιαλυτό και ανταλλάξιμο Fe και Mn και αύξηση των οξειδίων τους στα εδάφη εξαιτίας της παρουσίας φυκών (Das κ.α. 1991). Η περιεκτικότητα σε διαθέσιμο Fe των εδαφών επίσης μειώθηκε κατά τη διάρκεια αύξησης των φυκών και στη συνέχεια αυξήθηκε κατά τη διάρκεια της επακόλουθης αποσύνθεσής τους. Οι Dutta κ.α (1989) παρατήρησαν ότι η αυξημένη διαλυτότητα του Fe προκαλεί μείωση της διαλυτότητας του Zn +2 μέσω του σχηματισμού ZnFe2O4. Μειωμένη περιεκτικότητα της άμεσα διαθέσιμης μορφής του Fe στο έδαφος μπορεί να ελαχιστοποιήσει την έλλειψη σε Zn του ρυζιού τουλάχιστον κατά τα πρώτα στάδια αύξησής του (Mandal κ.α. 1992b). Οι Das κ.α. (1995) παρατήρησαν επίσης αυξημένη διαθεσιμότητα σε Zn και Cu σε εδάφη στα οποία έγινε εφαρμογή φυκών ως βιολίπασμα. Βελτίωση των αλατούχων-νατριωμένων εδαφών Τα φύκη εμφανίζουν ανθεκτικότητα σε εδάφη στα οποία επικρατούν συνθήκες αλατότητας και/ή νατρίωσης. Σε πείραμα με διάρκεια 3 ετών ο Singh (1961) βρήκε ότι βελτιώθηκαν σημαντικά οι εδαφικές ιδιότητες αλατούχων/νατριωμένων εδαφών μετά την ανάπτυξη φυκών σε σχέση με το Μάρτυρα. Το εδαφικό ph μειώθηκε από 9,2 σε 7,5 ενώ αυξήθηκαν το ποσοστό της οργανικής ουσίας, το ολικό Ν, το ανταλλάξιμο Ca +2 και διάφορες μορφές του Ρ. Μείωση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας, του ανταλλάξιμου Na + και του εδαφικού ph και αύξηση στα υδατοδιαλυτά Ca και Mg παρατήρησαν και οι Kaushik και Subhashini (1985) και οι Jain και Kaushik (1989). Έλεγχος των ζιζανίων Εφόσον η αύξηση των φυκών σε έναν ορυζώνα είναι ικανοποιητική, μπορεί να μειωθεί το κόστος καταπολέμησης των ζιζανίων. Τα φύκη δρουν ως αναστολείς των ζιζανίων, κυρίως των φωτοσυνθετικών υπό

47 Κεφάλαιο 2 ο :Ανασκόπηση βιβλιογραφίας κατάκλυση ζιζανίων, καθώς τα φύκη σχηματίζουν ένα στρώμα στην επιφάνεια του νερού με αποτέλεσμα να μειώνουν τη φωτοσυνθετική ικανότητα των ζιζανίων εμποδίζοντας τη δίοδο του φωτός και έτσι μειώνουν σε σημαντικό βαθμό την ανάπτυξή τους (Mandal κ.α. 1999). Επίδραση στην προώθηση της αύξησης Ένας μεγάλος αριθμός ερευνητών βρήκε καλύτερη αύξηση και βλάστηση των σπόρων διαφόρων φυτών μετά από εμβολιασμό τους με καλλιέργειες φυκών ή με εκκρίσεις τους. Υπάρχουν διαφορετικές απόψεις σχετικά με τη φύση των ουσιών που εκκρίνονται από τα φύκη. Κάποιοι έχουν περιγράψει τις παραπάνω ουσίες ως ορμόνες ενώ άλλοι ως βιταμίνες ή αμινοξέα, αντιβιοτικά και τοξίνες

48 Κεφάλαιο 3 ο :Προκαταρκτικό πείραμα 3.ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΟ ΠΕΙΡΑΜΑ 3.1 Προκαταρκτικό πείραμα-σκοπός Πριν αρχίσει η μελέτη της επίδρασης των φυκών στη γονιμότητα του εδάφους πραγματοποιήθηκε ένα προκαταρκτικό πείραμα ανάπτυξης των φυκών σε ελεγχόμενες συνθήκες (εδάφους και νερού). Σκοπός του προκαταρκτικού πειράματος ήταν να μελετηθεί η επίδραση προσθήκης στο «νερό κατάκλυσης», Ν, Ρ και ζιζανιοκτόνου παρουσία εδάφους και μη, στην ανάπτυξη των φυκών κάτω από ελεγχόμενες συνθήκες. 3.2 Υλικά και Μέθοδοι Για τη μελέτη αυτή, 40 g φυκών (νωπό βάρος) και νερό άρδευσης από την περιοχή ενός ορυζώνα των Ν. Μαλγάρων του Ν. Θεσσαλονίκης, τοποθετηθήκαν σε 16 δοχεία των 2L. Στα δοχεία αυτά έγιναν τέσσερεις μεταχειρίσεις. Κάθε μεταχείριση αποτελούνταν από 4 δοχεία δύο εκ των οποίων περιείχαν έδαφος (70g). Η πρώτη μεταχείριση αποτελούνταν από φύκη και νερό άρδευσης (1,5 L) (Α) και φύκη, νερό άρδευσης και έδαφος (ΕΑ). Στην δεύτερη μεταχείριση έγινε προσθήκη αζώτου (ΑΝ, ΕΑΝ), στην τρίτη μεταχείριση έγινε προσθήκη φωσφόρου (ΑΡ, ΕΑΡ) και στην τέταρτη μεταχείριση έγινε προσθήκη ζιζανιοκτόνου (ΑΖ, ΕΑΖ). Τα δοχεία διατηρήθηκαν σε εξωτερικό χώρο κοντά στους ορυζώνες. Ως Μάρτυρας φυκών θεωρήθηκε η αρχική ποσότητα των 40 g φυκών που προστέθηκε στα δοχεία και ως Μάρτυρας εδάφους το αρχικό έδαφος το οποίο τοποθετήθηκε στα δοχεία. Το πείραμα είχε διάρκεια 15 ήμερες και στο τέλος της επώασης πραγματοποιήθηκαν οι εξής προσδιορισμοί: Στη βιομάζα των φυκών προσδιορίσθηκαν η υγρασία, το βάρος της ξηρής βιομάζας, το ολικό άζωτο με τη μέθοδο Kjeldahl και τα Ρ, Κ, Μg, Na και Ca μετά από ξηρή καύση (Jones και Case 1990). Στο νερό κατάκλυσης προσδιορίσθηκαν το ph, η EC25 ο C, η θολότητα, τα στοιχεία K +, Na +, Ca +2 και Mg +2, το NO3-N (Norman κ.α. 1985), το NH4-N (Mulvaney 1996) και ο Ρ (μέθοδος του ασκορβικού οξέος) χρωματομετρικά (Olsen και Sommers 1982)

49 Κεφάλαιο 3 ο :Προκαταρκτικό πείραμα Στο έδαφος έγινε προσδιορισμός του ph (H2O 1:2,5), του διαθέσιμου P (Olsen κ.α. 1954), των ανταλλάξιμων κατιόντων Κ +, Ca +2, Mg +2 και Na + με τη μέθοδο του οξικού αμμωνίου (Thomas 1982), του NO3-N (Norman κ.α. 1985) και του NH4-N (Mulvaney 1996), της οργανικής ουσίας με τη μέθοδο της υγρής οξείδωσης (Walkley και Black 1934) και του CaCO3 με τη μέθοδο του ασβεστομέτρου (Allison και Moodie 1965). 3.3 Αποτελέσματα και Συζήτηση Από το Σχήμα 3.1 και τον Πίνακα 3.1 φαίνεται ότι η βιομάζα των φυκών αυξήθηκε στις μεταχειρίσεις ΑΝ, ΕΑΝ, ΑΡ και ΕΑΖ σε σχέση με το αρχικό προστιθέμενο βάρος (Μ) των φυκών στα δοχεία. Πίνακας 3.1. Αύξηση των άλγεων για τις 8 μεταχειρίσεις. Ξηρό βάρος φυκών Ανάπτυξη Μεταχειρίσεις (g)/αρχικό βάρος (g) φυκών (%) M (Μάρτυρας) 0,052b* 100 A (Άλγη) 0,047ab 90 EA (Έδαφος+Άλγη) 0,042a 80 AN (Άλγη+Ν) 0,072c 138 EAN (Έδαφος+Άλγη+Ν) 0,089d 171 AP (Άλγη+P) 0,068c 131 EAP (Έδαφος+Άλγη+ P) 0,042a 80 AZ (Άλγη+Ζιζ/κτονο) 0,040a 77 EAZ (Έδαφος+Άλγη+ Ζιζ/κτονο) 0,071c 136 *Οι τιμές με το ίδιο γράμμα δεν διαφέρουν στατιστικά σημαντικά σε P<0,05 με το κριτήριο LSD

50 Κεφάλαιο 3 ο :Προκαταρκτικό πείραμα Σχήμα 3.1. Βιομάζα των φυκών μετά το τέλος του πειράματος για τις 8 μεταχειρίσεις. Μεταξύ των μεταχειρίσεων χωρίς έδαφος, η προσθήκη 10 ppm Ν (ΑΝ) και Ρ (ΑΡ) στο νερό κατάκλυσης αύξησε τη βιομάζα των φυκών κατά 38% και 31% αντίστοιχα σε σχέση με τον Μάρτυρα (Μ) ενώ η προσθήκη ζιζανιοκτόνου (ΑΖ) μείωσε την ανάπτυξη της βιομάζας των φυκών όπως και στη μεταχείριση (Α). Στις μεταχειρίσεις παρουσία εδάφους σημαντική αύξηση παρουσίασαν οι μεταχειρίσεις (ΕΑΝ) και (ΕΑΖ) ενώ μείωση οι μεταχειρίσεις (ΕΑ) και (ΕΑΡ). Στη μεταχείριση (ΕΑΝ) η επιπλέον προσθήκη Ν αύξησε τη βιομάζα των φυκών ενώ στη μεταχείριση (ΕΑ) το Ν του «νερού κατάκλυσης» δεν ήταν αρκετό για την ανάπτυξη της βιομάζας. Στη μεταχείριση (ΕΑΡ) το έδαφος προσρόφησε τον προστιθέμενο Ρ (Πίνακας 3.2) με αποτέλεσμα η συγκέντρωση του εναπομείναντα Ρ στο «νερό κατάκλυσης» να μην είναι αρκετή για την αύξηση της βιομάζας των φυκών. Στην μεταχείριση (ΕΑΖ) το έδαφος προσρόφησε το προστιθέμενο ζιζανιοκτόνο κάνοντάς το ανενεργό για τα φύκη τα οποία αύξησαν κατά 36% τη βιομάζα τους. Στη διεθνή βιβλιογραφία τα ζιζανιοκτόνα και τα εντομοκτόνα θεωρούνται ότι δεν έχουν ξεκάθαρες επιδράσεις στην ανάπτυξη την φυκών σε συνθήκες πεδίου ενώ παρατηρήθηκαν σημαντικές επιδράσεις όταν τα φυκή εκτέθηκαν σε αγροχημικά σε εργαστηριακά πειράματα (Singh 1973, Roger και Kulasooriya 1980). Οι Nagai κ.α. (2011) οι οποίοι μελέτησαν την επίδραση 4 διαφορετικών ζιζανιοκτόνων στην ανάπτυξη των φυκών, βρήκαν ότι τα ζιζανιοκτόνα μείωσαν το ρυθμό

51 Κεφάλαιο 3 ο :Προκαταρκτικό πείραμα ανάπτυξης ή/και προκάλεσαν το θάνατο των κυττάρων των φυκών αλλά ο πληθυσμός των φυκών άρχισε να επανακάμπτει μετά από χρονική διάρκεια ανάλογη με το χρόνο έκθεσης και με τις συγκεντρώσεις των ζιζανιοκτόνων. Σύμφωνα με τους Suarez-Serrano κ.α. (2010) η συνδυασμένη χρήση μυκητοκτόνων και ζιζανιοκτόνων (benzofenap και clomazone) σε ορυζώνες είχε αρνητική επίδραση στην ανάπτυξη των φυκών αλλά ήταν μικρής διάρκειας εξαιτίας της απότομης μείωσής τους (εντός μιας εβδομάδας) λόγω της ανανέωσης του νερού κατάκλυσης. Σε μελέτη των Skinner και Taylor (2002), το benzofenap εξαφανίσθηκε από το νερό κατάκλυσης σε λιγότερο από δύο εβδομάδες. Δεδομένης της μικρής διάρκειας του βιολογικού κύκλου των φυκών, οι επιδράσεις των ζιζανιοκτόνων πιθανόν δεν επιδρούν σημαντικά στην συνολικά παραγόμενη βιομάζα μετά από 4 μήνες συνεχόμενων συνθηκών κατάκλυσης. Δεν βρέθηκε σημαντική γραμμική συσχέτιση της ανάπτυξης των φυκών με σχεδόν καμία από τις χημικές ιδιότητες του νερού κατάκλυσης παρά μόνο με τα HC03 - (r=-0,7656 σε P<0,05). Όταν όμως συσχετίσθηκε η ανάπτυξη των φυκών με τις ιδιότητες του νερού κατάκλυσης παρουσία εδάφους, τότε βρέθηκε σημαντικά στατιστική συσχέτιση με το ph (r=0,9895), την EC (r=-0,9741), τα HC03-1 (r=-0,9687) και τη θολότητα (r=-0,9663) σε P<0,05. Αύξηση της βιομάζας των φυκών παρατήρησαν και οι Πετρίδου κ.α. (2012) σε ορυζώνα του Ν. Θεσσαλονίκης και βρήκαν στενή σχέση μεταξύ της αύξησης των φυκών και της συγκέντρωσης των ΝΟ3 - του νερού κατάκλυσης. Οι Mahapatra κ.α. (1971) βρήκαν πως το Ν ως λίπανση δεν είχε ξεκάθαρη επίδραση στην αύξηση της βιομάζας των φυκών ενώ οι Aschonitis κ.α. (2013) βρήκαν πως τα στοιχεία Ν, Ρ και C στο νερό κατάκλυσης ήταν περιοριστικοί παράγοντες για την ανάπτυξη των φυκών

52 Κεφάλαιο 3 ο :Προκαταρκτικό πείραμα Μεταχειρίσεις Πίνακας 3.2 Τιμές χημικών χαρακτηριστικών του εδάφους για τις 4 μεταχειρίσεις μετά το τέλος του πειράματος. ph (H2O) Ανταλλάξιμα κατιόντα (cmolc kg -1 ) ΝΟ3 - K + Na + Ca +2 Mg +2 (mg kg -1 ) ΝΗ4 + (mg kg -1 ) P (mg kg -1 ) Οργ. ουσία (% κ.β.) Μ-Έδαφος 8,3b* 1,15a 0,71a 27,50a 4,55a 90,6a 14,0a 35,7a 1,49a ΕΑ 7,8a 1,30a 1,30ab 21,68a 3,99a 145,4b 23,8b 42,5b 3,00b ΕΑΝ 7,7a 1,95a 2,09c 27,69a 4,84a 188,8c 37,4c 39,8ab 3,13b ΕΑΡ 7,7a 1,74a 1,76bc 23,11a 4,31a 148,0b 23,8b 88,6c 3,99c ΕΑΖ 7,5a 1,97a 1,96bc 23,55a 4,47a 138,6b 21,4b 40,2ab 3,06b *Τιμές μέσα στην ίδια ιδιότητα που χαρακτηρίζονται με το ίδιο γράμμα δεν διαφέρουν στατιστικά σημαντικά σε P<0,05 με το κριτήριο LSD. Πίνακας 3.3. Τιμές χημικών χαρακτηριστικών του νερού για τις 8 μεταχειρίσεις μετά το τέλος του πειράματος. EC ΝΟ3 - ΝH4 + C03-2 HC03-1 Cl - P Μεταχειρίσεις ph (μs cm -1 ) (meq L -1 ) (meq L -1 ) (meq L -1 ) (meq L -1 ) (meq L -1 ) (ppm) Θολότητα (%) Α 8,7c* 521ab 0,125a 0,040a 0,40ab 2,7ab 2,50a 0 7,00a ΕΑ 8,4bc 530ab 0,142a 0,041a 0,25a 1,8a 2,35a 0 5,65a ΑΝ 8,9d 612ab 0,119a 0,045a 0,45ab 3,0b 2,45a 0 3,05a ΕΑΝ 8,5c 515a 0,191a 0,043a 0,40a 1,8a 2,65a 0 5,25a ΑΡ 9,6e 642ab 0,132a 0,091c 0,50ab 3,7bc 2,55a 0,107 3,70a ΕΑΡ 8,1ab 875cd 0,239a 0,070b 0,55ab 3,5bc 4,35b 0,293 25,75c ΑΖ 9,0d 718bc 1,158b 0,077bc 0,50ab 3,9bc 2,90a 0,035 15,65b ΕΑΖ 7,9a 1040d 0,260a 0,093c 0,80a 4,3c 4,85b 0 27,50c *Τιμές μέσα στην ίδια ιδιότητα που χαρακτηρίζονται με το ίδιο γράμμα δεν διαφέρουν στατιστικά σημαντικά σε P<0,05 με το κριτήριο LSD

53 Κεφάλαιο 3 ο :Προκαταρκτικό πείραμα Πίνακας Συσχέτιση μεταξύ των χημικών χαρακτηριστικών του νερού για τις 8 μεταχειρίσεις μετά το τέλος του πειράματος. Χημικά EC ph ΝΟ3- ΝH4 + C03-2 HC03-1 Cl - Θολότητα χαρακτ/κά (μs cm -1 ) (meq L -1 ) (meq L -1 ) (meq L -1 ) (meq L -1 ) (meq L -1 ) (%) ph - ns ns ns ns ns ns ns EC ns - ns 0,771* 0,915** 0.806* 0.951*** 0.920* NO3 - ns ns - ns ns ns ns ns NH4 + ns 0,771* ns - 0,795* 0,882** ns ns CO3-2 ns 0,915** ns 0,795* - 0,847** 0,852** 0,7678* HCO3-1 ns 0.806* ns 0,882** 0,847** - ns ns Cl - ns 0.951*** ns ns 0,852** ns - 0,9573** Θολ/τα ns 0.920* ns ns 0,7678* ns 0,9573** - Οι συντελεστές συσχέτισης είναι στατιστικά σημαντικοί σε P<0,05 (*), 0,01(**) και 0,001(***). Χημικά χαρακτ/κά Πίνακας Συσχέτιση μεταξύ των χημικών χαρακτηριστικών του νερού για τις 4 μεταχειρίσεις χωρίς έδαφος μετά το τέλος του πειράματος. ph EC (μs cm -1 ) ΝΟ3 - (meq L -1 ) ΝH4 + (meq L -1 ) C03-2 (meq L -1 ) HC03-1 (meq L -1 ) Cl - (meq L -1 ) ph - ns ns 0,988* ns ns ns EC ns - ns ns ns ns ns NO3 - ns ns - ns ns ns 0,982* NH4 + 0,988* ns ns - ns ns ns CO3-2 ns ns ns ns - 0,971* ns HCO3-1 ns ns ns ns 0,971* - ns Cl- ns ns 0,982* ns ns ns - *Οι συντελεστές συσχέτισης είναι στατιστικά σημαντικοί σε P<0,

54 Κεφάλαιο 3 ο :Προκαταρκτικό πείραμα Πίνακας Συσχέτιση μεταξύ των χημικών χαρακτηριστικών του νερού για τις 4 μεταχειρίσεις με έδαφος μετά το τέλος του πειράματος. Χημικά EC ph ΝΟ3- ΝH4 + C03-2 HC03-1 Cl - χαρακτ/κά (μs cm -1 ) (meq L -1 ) (meq L -1 ) (meq L -1 ) (meq L -1 ) (meq L -1 ) ph - -0,98* -0,95* -0,99** -0,99* -0,98* -0,98* EC -0,98* - ns 0,99* ns 1,00*** 0,988* NO3 - -0,95* ns - ns 0,955* ns 0,958* NH4 + -0,99** 0,99* ns - 0,971* 0,99* 0,973* CO3-2 -0,99* ns 0,955* 0,971* - ns ns HCO3 - -0,98* 1,00*** ns 0,99* ns - 0,989* Cl - -0,98* 0,988* 0,958* 0,973* ns 0,989* - Οι συντελεστές συσχέτισης είναι στατιστικά σημαντικοί σε P<0,05 (*), 0,01(**) και 0,001(***). Το ph του νερού κατάκλυσης στα δοχεία κυμαίνονταν από 7,8 έως 9,5 περίπου σε όλες τις μεταχειρίσεις. Στο νερό κατάκλυσης (Πίνακας 3.3), το έδαφος έπαιξε ρόλο στο ph του νερού διατηρώντας το στα ίδια σχεδόν επίπεδα με την μεταχείριση (Α). Αυτό φαίνεται στον Πίνακα 4.2 καθώς δεν βρέθηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές σε P<0,05 μεταξύ των πειραματικών δεδομένων του ph. Επίσης παρατηρήθηκε αύξηση της θολότητας του νερού στις μεταχειρίσεις (ΕΑΡ) και (ΕΑΖ) που πιθανόν να οφείλεται στην αύξηση της ΕC στις μεταχειρίσεις αυτές. Όταν συσχετίσθηκε το ph του νερού κατάκλυσης με τα χημικά χαρακτηριστικά όλων των μεταχειρίσεων του νερού κατάκλυσης δεν βρέθηκε καμία σημαντική συσχέτιση σε Ρ<0,05 (Πίνακας 3.3.1). Όταν όμως έγινε συσχέτιση με τα χημικά χαρακτηριστικά των μεταχειρίσεων που δεν περιείχαν έδαφος βρέθηκε σημαντική συσχέτιση του ph με τα ΝΗ4 + ιόντα σε Ρ<0,05 (Πίνακας 3.3.2) ενώ στις μεταχειρίσεις με έδαφος βρέθηκε αρνητική σημαντική συσχέτιση σε Ρ< 0,05 με όλα τα ιόντα του νερού κατάκλυσης (Πίνακας 3.3.3). Το γεγονός αυτό εξηγεί ότι το έδαφος έπαιξε ρυθμιστικό ρόλο στο ph του νερού κατάκλυσης καθώς και στην EC. Η ειδική ηλεκτρική αγωγιμότητα του νερού κατάκλυσης είχε στατιστικά σημαντική συσχέτιση με όλα τα ιόντα όλων των μεταχειρίσεων αλλά και με την θολότητα του νερού κατάκλυσης (Πίνακας 3.3.1)

55 Κεφάλαιο 3 ο :Προκαταρκτικό πείραμα Στον Πίνακα 3.2 παρουσιάζονται τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του εδάφους στο τέλος του πειράματος. Το ph των μεταχειρίσεων κυμαίνονταν από 7,5 μέχρι 7,8 και δεν διέφερε στατιστικά σημαντικά μεταξύ των αλλά διέφερε με τον Μάρτυρα (8,3). Τα ανταλλάξιμα κατιόντα K +, Ca +2 και Mg +2 δεν διέφεραν στατιστικώς σημαντικά μεταξύ τους αλλά ούτε και με τον Μάρτυρα. Παρατηρήθηκε σημαντική αύξηση της οργανικής ουσίας από 1,49% σε 3 % περίπου σε όλες τις μεταχειρίσεις σε σχέση με τον Μάρτυρα (Μ). Αυτό οφείλεται στον μικρότερο ρυθμό αποσύνθεσής της λόγω αναγωγικών συνθηκών αλλά και στην αύξηση της νεκρής βιομάζας των φυκών. Στα ίδια συμπεράσματα κατέληξε και η Αλαμάνου (2008) όταν μελέτησε την μικροβιακή δραστηριότητα του εδάφους των ορυζώνων κατά την περίοδο κατάκλυσης. Επίσης αυξήθηκαν στατιστικά σημαντικά τα NO3 - και τα ΝΗ4 + σε όλες τις μεταχειρίσεις. Αύξηση των ΝΟ3 - και ΝΗ4 + στο έδαφος βρήκε και ο Bilal (1977) σε πειράματα που έκανε στο εργαστήριο την οποία απέδωσε στην μεταβολή του οξειδο-αναγωγικού δυναμικού που επικρατεί στα υπό κατάκλυση εδάφη. Ο διαθέσιμος Ρ αυξήθηκε σημαντικά στις ΕΑ και ΕΑΡ μεταχειρίσεις. Αύξηση στατιστικά σημαντική όμως παρατηρήθηκε και στα ανταλλάξιμα ιόντα του Νa + στις ΕΑΝ, ΕΑΡ και ΕΑΖ μεταχειρίσεις η οποία δικαιολογεί την αύξηση της θολότητας του νερού κατάκλυσης (Πίνακας 3.3). 3.4 Συμπεράσματα Στο τέλος του πειράματος παρατηρήθηκε αύξηση της βιομάζας των φυκών σε σχέση με τον Μάρτυρα (Μ) στις μεταχειρίσεις (ΑΝ) και (ΑΡ) ενώ η παρουσία του ζιζανιοκτόνου μείωσε τη βιομάζα των φυκών. Η παρουσία εδάφους έπαιξε καθοριστικό ρόλο τόσο στην ανάπτυξη των φυκών όσο και στις ιδιότητες του «νερού κατάκλυσης». Στο «νερό κατάκλυσης»: 1. Διατήρησε σταθερό το ph του νερού (7,9-8,5). 2. Αύξησε όχι στατιστικά σημαντικά τα ΝΟ3 - και ΝH4 + του νερού κατάκλυσης

56 Κεφάλαιο 3 ο :Προκαταρκτικό πείραμα Στην ανάπτυξη των φυκών: 1. Η προσθήκη Ρ μείωσε την ανάπτυξη των φυκών ενώ η προσθήκη ζιζανιοκτόνου αύξησε την ανάπτυξη των φυκών. 2. Το ph, η EC και τα HC03-1 του «νερού κατάκλυσης» επηρέασαν την ανάπτυξη των φυκών

57 Κεφάλαιο 4 ο :Υλικά και μέθοδοι ΠΕΙΡΑΜΑ ΣΤΟΝ ΑΓΡΟ 4. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ 4.1 Περιοχή μελέτης Ο υπό μελέτη ορυζώνας βρίσκεται στα Ν. Μάλγαρα του Νομού Θεσσαλονίκης που αποτελούν ένα από τα δημοτικά διαμερίσματα του Δήμου Δέλτα το οποίο απέχει 25 km περίπου από το πολεοδομικό συγκρότημα Θεσσαλονίκης. Το αγροτεμάχιο έχει συνολική έκταση 5 στρέμματα και καλλιεργείται τις τελευταίες δεκαετίες με ρύζι. Ο ορυζώνας αρδεύεται από τον ποταμό Αξιό από το αρδευτικό δίκτυο το οποίο υπάγεται στον Τοπικό Οργανισμό Εγγείων Βελτιώσεων Ν. Μαλγάρων Κυμίνων. Η περιοχή μελέτης ανήκει στην ευρύτερη περιοχή που οριοθετείται στα ανατολικά από τον Αξιό ποταμό έως τις εκβολές του και δυτικά από τον Λουδία. Η έκταση την οποία καταλαμβάνει είναι επίπεδη με ομαλό ανάγλυφο και χωρίς υψομετρικές διαφορές. Η περιοχή χαρακτηρίζεται ως πεδινή με σχεδόν εξ ολοκλήρου αρδευόμενες εκτάσεις οι οποίες την κατατάσσουν σε γη υψηλής παραγωγικότητας (Γενικό Πολεοδομικό Σχέδιο Δήμου Αξιού 2005). Σύμφωνα με στοιχεία που πάρθηκαν από το γειτονικό σταθμό της ΕΜΥ των Τρικάλων Ημαθίας, η περιοχή χαρακτηρίζεται από ημίξηρο κλίμα με ψυχρή θερμοκρασιακή παραλλαγή (3 ο C>Tm>0 ο C). Η ξηρή περίοδος υπολογίζεται από αρχές Μαΐου έως αρχές Σεπτεμβρίου ενώ η συνήθης καιρική κατάσταση χαρακτηρίζεται από μεγάλη ηλιοφάνεια, αυξημένη υγρασία, άπνοια ή σχεδόν άπνοια και περιορισμένη οριζόντια ορατότητα. Στον Πίνακα 4.1 δίνονται τα κλιματολογικά στοιχεία της περιοχής

58 Κεφάλαιο 4 ο :Υλικά και μέθοδοι Πίνακας 4.1. Κλιματολογικά στοιχεία της υπό μελέτη περιοχής ( s_html?dr_city=trikala_imathia). Κλιματολογικά στοιχεία Μέση ετήσια θερμοκρασία ( ο C) 15 Μέση μέγιστη θερμοκρασία θερμότερου μήνα ( ο C) Μέση ελάχιστη θερμοκρασία ψυχρότερου μήνα ( ο C) Ετήσιο ύψος βροχόπτωσης (mm) Συνολικές ημέρες βροχόπτωσης Διακύμανση μέσης μηνιαίας υγρασίας (min:ιούλιος, max:δεκέμβριος) 31,3 0,6 505,9 86,7 57,5-78,2 Τα εδάφη τα οποία απαντώνται στην περιοχή ανήκουν στην τάξη των Entisols (αλλουβιακά γεωργικά εδάφη) υπόταξη Fluvents και προήλθαν από πρόσφατες αλλουβιακές αποθέσεις. Τα παραπάνω εδάφη είναι σχετικά νέας ηλικίας με όχι καλά ανεπτυγμένα εδαφογενετικά και μορφολογικά χαρακτηριστικά, είναι βαθιά εδάφη και ποικίλλουν ως προς την κοκκομετρική τους σύσταση. Θεωρούνται μέτριας έως κακής γονιμότητας, κακής στράγγισης και με προβλήματα αλατότητας/νατρίωσης τα οποία επιδεινώνονται εξαιτίας των προβλημάτων στο στραγγιστικό δίκτυο αλλά και την ύπαρξη αργιλικών στρώσεων που δυσκολεύουν τη στράγγιση. Είναι εδάφη φτωχά σε οργανική ουσία και ιχνοστοιχεία. Η υψηλή αλατότητα η οποία επιβαρύνεται από την εισροή του θαλασσινού νερού στην κοίτη του ποταμού Αξιού και τον υπόγειο υδροφόρο ορίζοντα σε συνδυασμό με την κακή στράγγιση δημιουργούν προβλήματα αλατότητας-νατρίωσης των εδαφών. Η ευρύτερη έκταση της Κεντρικής Μακεδονίας στην οποία ανήκει η υπό μελέτη περιοχή αποτελεί αποτέλεσμα προσχώσεων που δημιούργησαν τα φερτά υλικά των ποταμών της περιοχής. Στο γεγονός αυτό αλλά και στους χαλαρούς αργιλοαμμώδεις σχηματισμούς οφείλεται το ομαλό ανάγλυφο της περιοχής (Γενικό Πολεοδομικό Σχέδιο Δήμου Αξιού 2005)

59 Κεφάλαιο 4 ο :Υλικά και μέθοδοι 4.2. Πειραματισμός Η μελέτη αυτή έγινε σε έναν ορυζώνα έκτασης 5 στρεμμάτων του Δέλτα του Αξιού στην Β. Ελλάδα. Τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του εδάφους του υπό μελέτη ορυζώνα φαίνονται στον Πίνακα 4.2. Πίνακας 4.2. Φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του εδάφους του ορυζώνα. Μηχανική Σύσταση Εδάφους ph (H2Ο) CaCO3 Οργ. ουσ. Ανταλ. κατιόντα (cmolc kg- 1 ) P ΝΟ3 - (mg kg -1) ΝΗ4 + ΑΜΜΟΣ ΙΛΥΣ ΑΡΓΙΛ0Σ (%) (%) K + Na + Ca +2 Mg +2 (% ) (% ) (% ) 37,7 35,4 26,9 8,3 6,16 1,49 1,15 0,71 27,5 4,55 35,74 90,57 14,03 Ο ορυζώνας χωρίσθηκε σε δύο μέρη. Στο ένα μέρος του ορυζώνα (A) με έκταση 250 m 2 τοποθετηθήκαν πλαίσια του 1 m 2 και έγιναν δυο μεταχειρίσεις. Το Μ1 το οποίο αποτέλεσε το Μάρτυρα περιείχε πλαίσια δίχως φυτά ρυζιού και το Μ2 είχε πλαίσια με φυτά ρυζιού. Στο τμήμα αυτό έγιναν όλες οι καλλιεργητικές φροντίδες δίχως όμως να εφαρμοσθούν ζιζανιοκτόνα και φυτοφάρμακα. Στο δεύτερο τμήμα του ορυζώνα (Β) έγινε συμβατική καλλιέργεια ρυζιού και αποτέλεσε την μεταχείριση Μ3 (Χωράφι) (Εικόνες 4.1α,β). Υπήρχαν δυο επαναλήψεις. Β Μ3 Μ2 Μ1 Α Εικόνες 4.1α,β. Ο υπό μελέτη ορυζώνας: τμήμα ορυζώνα (Α) και τμήμα ορυζώνα (Β) και οι τρεις μεταχειρίσεις