Θερμιδική αξία της βοσκήσιμης ύλης

Transcript

1 Θερμιδική ξί της οσκήσιμης ύλης Δ. Ράπτη, Μ. Ππδημητρίου κι Ι. Ισπικούδης Εργστήριο Λιδικής Οικολογίς (286), Σχολή Δσολογίς κι Φυσικού Περιάλλοντος, Αριστοτέλειο Πνεπιστήμιο Θεσσλονίκης, Θεσσλονίκη, Περίληψη Η ενέργει που είνι ποθηκευμένη στ οικοσυστήμτ είνι ποτέλεσμ της φωτοσυνθετικής ικνότητς των φυτών κι εκφράζετι σε θερμίδες. Σκοπός υτής της εργσίς είνι η μελέτη της επίδρσης των διφορετικών πρκτικών διχείρισης που σκούντι στ λιάδι γύρω πό τις λίμνες Ζάζρη κι Χειμδίτιδ, κθώς κι των τύπων λάστησης στη θερμιδική ξί της οσκήσιμης ύλης. Γι κάθε μί περιοχή κι γι κάθε τύπο λάστησης προσδιορίστηκν οι θερμιδικές τιμές νά γρμμάριο ξηρού άρους κι η θερμιδική ξί. Από τ ποτελέσμτ προέκυψε ότι η θερμιδική τιμή Kcal/g ξηρού άρους είνι μεγλύτερη γι τ δσολίδ πό ότι γι τ ποολίδ, ενώ στ λιάδι της Χειμδίτιδς προκύπτουν μεγλύτερες θερμιδικές τιμές Kcal/g ξηρού άρους σε σχέση με της Ζάζρης. Από την λληλεπίδρση των δύο πργόντων (τύπος λάστησης x περιοχή) προέκυψε ότι το δσολίδο της Χειμδίτιδς περιείχε τη μεγλύτερη θερμιδική τιμή Kcal/g πό όλ τ υπόλοιπ λιάδι. Η θερμιδική ξί προέκυψε μεγλύτερη γι τ ποολίδ σε σχέση με τ δσολίδ κι μικρότερη γι τ λιάδι της Ζάζρης πό της Χειμδίτιδς. Λέξεις κλειδιά: ενέργει, τύπος λάστησης, ποώδης λιδική πργωγή Εισγωγή Η ηλική ενέργει είνι η μόνη πηγή ενέργεις γι τ χλωροφυλλούχ φυτά. Ο Odum (1971) νφέρει ότι η συμπεριφορά της ενέργεις στο οικοσύστημ ρυθμίζετι πό τους δύο γνωστούς νόμους της θερμοδυνμικής, το νόμο της διτήρησης της ενέργεις, σύμφων με τον οποίο η ενέργει κτά τις μεττροπές της δεν χάνετι ούτε δημιουργείτι κι το νόμο του Clausius ο οποίος στην οικολογική του άποψη λέει ότι κάθε μεττροπή της ενέργεις συνοδεύετι πό την πργωγή ενός ποσοστού υποθμισμένης μορφής ενέργεις, όπως είνι η θερμότητ, η οποί πλέον είνι μη νστρέψιμη. Η κθρή ρχική πργωγή μις φυτοκοινότητς μπορεί ν εκφρστεί όχι μόνο σε μονάδες μάζς, λλά κι σε μονάδες ενέργεις. Η ενέργει υτή μετριέτι σε θερμίδες (calοries) κι είνι η ποσότητ της θερμότητς που πιτείτι γι ν υξηθεί η θερμοκρσί 1g νερού πό τους 14,5 στους 15,5 ο C κι ισούτι με 4,184 Joule ( 2010). Πολλπλάσιό της είνι η χιλιοθερμίδ (Kcal) ή μεγάλη θερμίδ (Cal). Η κθάριστη ενεργεική ξί ή θερμιδική τιμή (cal/g ξηρής ιομάζς) μπορεί ν χρησιμοποιηθεί ως δείκτης ποτελεσμτικότητς πργωγής στο οικοσύστημ γι την εκτίμηση της ροής ενέργεις εντός των σύνθετων μονάδων του οικοσυστήμτος κι γι ν προσδιοριστεί η φωτοσυνθετική ή οικολογική ποτελεσμτικότητ μεμονωμένων φυτών ή οικοσυστημάτων (Lieth 1968, Andersen and Armitage 1976 κι Akiyama et. al. 1981). Αντικείμενο της προύσς εργσίς ήτν η διερεύνηση της επίδρσης των διφορετικών πρκτικών διχείρισης που σκούντι στ πρλίμνι λιάδι της Ζάζρης κι της Χειμδίτιδς, κθώς κι του τύπου λάστησης στη θερμιδική ξί της οσκήσιμης ύλης. Μέθοδοι κι υλικά Η προύσ μελέτη πργμτοποιήθηκε στ λιάδι κοντά στις λίμνες Ζάζρη κι Χειμδίτιδ, στο Ν.Α. άκρο του Νομού της Φλώρινς, στ τέλη Αυγούστου του Tο Λιδοπονί κι Ποιότητ Ζωής 191

2 κλίμ της περιοχής είνι ήπιο μεσογεικό. Tο Μέσο Ετήσιο ύψος ροχής είνι 516 mm κι η Μέση Ετήσι Θερμοκρσί είνι 12,3 ο C. Η περιοχή μελέτης νήκει στην πρμεσογεική ζώνη λάστησης (ζώνη της χνοώδους δρυός, Quercetalia pubescentis) κι στην υποζώνη Quercion confertae (ξηροφίλων φυλλοόλλων δσών) (λοφώδης, υποορεινή, ορεινή). Κάθε μί πό τις δύο περιοχές μελέτης χρκτηρίζετι πό διφορετικές πρκτικές διχείρισης. Τ λιάδι γύρω πό τη Χειμδίτιδ είνι οι χειμερινοί τόποι διτροφής μεγάλων κοπδιών γροτικών ζώων, κυρίως ιγοπροάτων, τ χειμδιά, ενώ τ λιάδι δίπλ στη Ζάζρη είνι μόνιμοι οσκότοποι. Τόσο στη Ζάζρη όσο κι στη Χειμδίτιδ συνντώντι δύο λιδικοί τύποι, τ ποολίδ κι τ δσολίδ. Στις δύο περιοχές μελέτης επιλέχθηκν τρεις επιφάνειες σε κάθε ποολίδο κι δσολίδο, δηλδή δώδεκ επιφάνειες. Σε κάθε επιφάνει ελήφθησν με τυχί δειγμτοληψί 4 πλίσι (0,5x0,5 m) κι έγινε κοπή της ιστάμενης πργωγής. Έτσι συγκεντρώθηκν συνολικά 48 δείγμτ. Τέλος σε κάθε επιμέρους τμήμ των λιδιών εκτιμήθηκε ο υποτύπος της λάστησης. Στο εργστήριο τ δείγμτ ζυγίστηκν κι τοποθετήθηκν σε πυριτήριο γι ξήρνση στους 60 ο γι δύο εικοσιτετράωρ. Στη συνέχει ζυγίστηκν κι πάλι γι τον υπολογισμό του ξηρού άρους, το οποίο εκφράστηκε σε γρμμάρι νά τετργωνικό μέτρο. Γι τον προσδιορισμό της θερμιδικής τιμής τ δείγμτ λέσθηκν σε μύλο τύπου Willey, στη συνέχει 1gr πό το κονιορτοποιημένο υλικό, μεττράπηκε σε δισκίο με ειδική πρέσ κι τέλος κολουθήθηκε η διδικσί μέτρησης με τη οήθει διτικού θερμιδομέτρου (Lieth 1968, Harris 1970). Η κθάριστη ενέργει εκφράστηκε σε Κcal/g ξηρού άρους. Ακολούθως υπολογίστηκε η θερμιδική ξί κάθε λιδιού. Σύμφων με τον Ισπικούδη (1991) η θερμιδική ξί είνι το γινόμενο της ιομάζς κι τη θερμιδικής τιμής (Kcal/g) κι εκφράζετι σε Κcal. Έπειτ χρησιμοποιήθηκε ποσότητ περίπου 1 g πό κάθε δείγμ γι τον υπολογισμό του ποσοστού της τέφρς που ρίσκετι ποθηκευμένο στ φυτά. Τ δείγμτ ξηράθηκν σε φούρνο στους 105 ο C γι 24 ώρες κι ζυγίστηκν. Τέλος τοποθετήθηκν σε κλίνο κι έγινε κύση στους 530 ο C γι τρεις ώρες. Από τη μέτρηση υτή κθορίζετι το ξηρό άρος ελεύθερο τέφρς (ash-free), το οποίο κθορίζετι πό την πώλει άρους μετά πό νάφλεξη στους 550 C. Με τον τρόπο υτό η οργνική ουσί ποσυντίθετι κι σχεδόν όλος ο άνθρκς οξειδώνετι. Το μετάλητο υπόλειμμ ή τέφρ λμάνετι ως το νόργνο μέρος του δείγμτος κι πό την πώλει του άρους λμάνετι η πργμτική οργνική ουσί. Στ ποτελέσμτ έγινε νάλυση της πρλλκτικότητς δύο πργόντων (two-way ANOVA), η οποί συμπεριέλε κι την λληλεπίδρσή τους (Gomez and Gomez 1984, Sokal κι Rohlf 1995), ενώ γι τις συγκρίσεις των μέσων όρων χρησιμοποιήθηκε το κριτήριο Duncan (DUNCAN-test) στο επίπεδο σημντικότητς 5%. Ο έλεγχος της λληλεπίδρσης των πργόντων, όπου υτή υπήρχε, έγινε με νάλυση πρλλκτικότητς (one-way ANOVA) στο επίπεδο σημντικότητς 5%. Τ δεδομέν νλύθηκν σττιστικά με τη οήθει του Σττιστικού Πκέτου SPSS 17.0 for Windows. Αποτελέσμτ κι συζήτηση Υποτύπος λάστησης Στην περιοχή μελέτης έγινε εκτίμηση του υποτύπου της λάστησης σε κάθε λιάδι χωριστά κι ρέθηκε ότι: Ο υποτύπος γι τ ποολίδ της Ζάζρης είνι Festuca ovina group, Agrostis sp., Dichanthium ischaemum. (F.ov. - A.sp. - D.is.). Ο υποτύπος των δσολίδων της Ζάζρης είνι Quercus pubescens, Festuca ovina group, Agrostis sp. (Q.pu. F.ov. A.sp.). O υποτύπος γι τ ποολίδ της Χειμδίτιδς είνι Marrubium sp., Carlina sp., Carduus sp. (M.sp. C.sp. C.sp.). 192 Ελληνική Λιδοπονική Ετιρεί

3 Στ δσολίδ της Χειμδίτιδς υπήρξε μι διφοροποίηση του υποτύπου γι κάθε λιάδι ως προς το τρίτο κυρίρχο είδος κι έτσι προέκυψε ότι: Ο υποτύπος γι το πρώτο λιάδι είνι Quercus pubescens, Stipa bromoides, Thymus sibthorpii (Q.pu. S.br. T.si.). Ο υποτύπος γι το δεύτερο λιάδι είνι Quercus pubescens, Stipa bromoides, Phleum sp. (Q.pu. S.br. P.sp.). Ο υποτύπος γι το τρίτο λιάδι είνι Quercus pubescens, Stipa bromoides, Dactylis glomerata (Q.pu. S.br. D. gl.). Θερμιδικές τιμές Από τ ποτελέσμτ της διπργοντικής νάλυσης δικύμνσης γι τον τύπο λάστησης προέκυψε ότι τ δσολίδ προυσίσν σημντικά μεγλύτερες τιμές πό τ ποολίδ (Εικόν 1). Αυτό πιθνώς οφείλετι στις κλύτερες συνθήκες που δημιουργεί ο νώροφος γι την ποώδη λάστηση των δσολίδων. Έτσι ενώ η οσκήσιμη ύλη των ποολίδων ξηρίνετι κτά τη διάρκει του κλοκιριού, η ποώδης οσκήσιμη ύλη των δσολίδων διτηρεί, λόγω σκίσης, γι μεγλύτερο χρονικό διάστημ την ευρωστί της. 4,260 4,260 4,240 4,240 Kcal/g 4,220 4,200 4,180 4,160 4,140 Kcal/g 4,220 4,200 4,180 4,160 4,140 4,120 4,120 Ποολίδ Δσολίδ 4,100 Ζάζρη Χειμδίτιδ Εικόν 1. Σχημτική πράστση των θερμιδικών τιμών Kcal/g ξηρού άρους των ποολίδων κι δσολίδων. Εικόν 2. Σχημτική πράστση των θερμιδικών τιμών Kcal/g ξηρού άρους των λιδιών της Ζάζρης κι της Χειμδίτιδς. Επίσης πό τις μετρήσεις προέκυψε επίσης ότι οι θερμιδικές τιμές/g. γι τ λιάδι στη Χειμδίτιδ είνι σημντικά μεγλύτερες πό υτές στ λιάδι της Ζάζρης (Εικόν 2). Αυτό πιθνόττ οφείλετι στη χρήση τους πό διφορετικά είδη ζώων, τ οποί με τη όσκηση επηρεάζουν τη σύνθεση της λάστησης. Σημντικό ρόλο στην ποθηκευμένη ενέργει που υπάρχει στ λιάδι πίζει επίσης κι η διφορετική διχείριση των δύο περιοχών, κθώς τ λιάδι της Χειμδίτιδς χρησιμοποιούντι εποχικά πό τ ζώ σε ντίθεση με τ λιάδι στη Ζάζρη που χρησιμοποιούντι όλη τη διάρκει του έτους. Τέλος πό τη σττιστική νάλυση διπιστώθηκε ότι υπήρχε λληλεπίδρση των δύο πργόντων. Γι την περιτέρω έρευν της λληλεπίδρσης των πργόντων (τύπος λάστησης περιοχή) γι τις θερμιδικές τιμές Kcal/g των φυτών έγινε νάλυση της πρλλκτικότητς (ANOVA) γι τους τέσσερεις χειρισμούς. Στο διάγρμμ (Εικόν 3) φίνοντι νλυτικά οι θερμιδικές τιμές των ποολίδων κι δσολίδων γι κάθε περιοχή. Το δσολίδο της Χειμδίτιδς έδωσε σημντικά μεγλύτερη θερμιδική Kcal/g πό τ υπόλοιπ λιάδι κι των δύο περιοχών, ποτέλεσμ που πιθνόν οφείλετι τόσο στις κλύτερες συνθήκες που δημιουργεί η σκίση, όσο κι στη χρήση των δύο περιοχών πό διφορετικό είδος ζώου, το οποίο έχει ως ποτέλεσμ την κυριρχί διφορετικών ειδών σε κάθε λιάδι. Λιδοπονί κι Ποιότητ Ζωής 193

4 4,350 4,300 Kcal/g 4,250 4,200 4,150 4,100 4,050 Ποολίδο Ζάζρης (ΖΠ) Δσολίδο Ζάζρης (ΖΔ) Ποολίδο Χειμδίτιδς (ΧΠ) Δσολίδο Χειμδίτιδς (ΧΔ) Εικόν 3. Σχημτική πράστση των θερμιδικών τιμών Kcal/g ξηρού άρους γι κάθε χειρισμό. Θερμιδική ξί Από τ ποτελέσμτ της διπργοντικής νάλυσης δικύμνσης (τύπος λάστησης περιοχή) γι τη θερμιδική ξί των φυτών προέκυψε ότι τ ποολίδ είχν σττιστικώς σημντικά μεγλύτερη θερμιδική ξί πό τ δσολίδ (Εικόν 4). Με υτό συμφωνεί κι ο Long (1934), ο οποίος ρήκε ότι τ φυτά που μεγλώνουν σε περιάλλοντ με πολύ φως έχουν μεγάλη θερμιδική ξί. Επιπλέον πό τις μετρήσεις προέκυψε επίσης ότι τ λιάδι της Χειμδίτιδς είχν σττιστικώς σημντικά μεγλύτερη θερμιδική ξί πό τ λιάδι της Ζάζρης (Εικόν 5) Kcalories Kcalories Ποολίδ Δσολίδ 0 Ζάζρη Χειμδίτιδ Εικόν 4. Σχημτική πράστση της θερμιδικής ξίς των ποολίδων κι των δσολίδων. Εικόν 5. Σχημτική πράστση των θερμιδικών τιμών των λιδιών της Ζάζρης κι της Χειμδίτιδς. Τ ποτελέσμτ υτά δικιολογούντι πό τον ορισμό της θερμιδικής ξίς. Σύμφων με τους Yajing et. al. (2007) υπάρχει μί θετική συσχέτιση μετξύ της θερμιδικής ξίς κι της ιομάζς μέσ στη κοινότητ. Έτσι φού τ ποολίδ είχν μεγλύτερη πργωγή πό τ δσολίδ κι η θερμιδική τους ξί είνι μεγλύτερη πό υτή των δσολίδων. Επίσης τ λιάδι στη Χειμδίτιδ είχν μεγλύτερη πργωγή πό της Ζάζρης, κθώς κι μεγλύτερες θερμιδικές τιμές νά γρμμάριο ξηρού άρους. Τέφρ Από τ ποτελέσμτ της διπργοντικής νάλυσης (τύπος λάστησης περιοχή) γι την τέφρ, διπιστώθηκε ότι υπήρχν σττιστικώς σημντικές διφορές μόνο γι τον πράγοντ περιοχή, ενώ δεν προέκυψε λληλεπίδρση μετξύ των δύο πργόντων στη διμόρφωση των ποσοστών υτών. Συγκεκριμέν διπιστώθηκε ότι τ λιάδι της Ζάζρης έχουν μεγλύτερη ποσότητ νόργνων συσττικών σε σχέση με τ λιάδι της Χειμδίτιδς (Εικόν 6). Το ποτέλεσμ υτό πιθνώς οφείλετι στο ότι οι δύο περιοχές όσκοντι πό διφορετικά είδη ζώων, τ οποί επιδρούν στη σύνθεση της λάστησης. 194 Ελληνική Λιδοπονική Ετιρεί

5 Ποσοστό περιεχόμενης τέφρς 6,85 6,80 6,75 6,70 6,65 6,60 6,55 6,50 6,45 6,40 Ζάζρη Χειμδίτιδ Εικόν 6. Σχημτική πράστση της περιεχόμενης τέφρς γι τ λιάδι της Ζάζρης κι της Χειμδίτιδς. Συμπεράσμτ 1. Στ εποχικά λιάδι (Χειμδίτιδ) οι θερμιδικές τιμές είνι υξημένες σε σχέση με τους μόνιμους οσκοτόπους της Ζάζρης. 2. Τ δσολίδ της Χειμδίτιδς προυσίσν τις μεγλύτερες θερμιδικές τιμές σε σχέση με τ υπόλοιπ λιάδι κι των δύο λιμνών. 3. Η θερμιδική ξί των ποολίδων είνι μεγλύτερη πό υτή των δσολίδων κι των εποχικών λιδιών είνι μεγλύτερη πό υτή των μόνιμων οσκότοπων. 4. Τ δσολίδ είνι οικολογικά ποτελεσμτικότερ πό τ ποολίδ. 5. Τ εποχικά λιάδι (Χειμδίτιδ) προυσιάζουν μικρότερη περιεκτικότητ νόργνων συσττικών σε σχέση με τους μόνιμους οσκότοπους (Ζάζρη). Βιλιογρφί Akiyama, T., S. Takahashi, M. Shiyomi and T. Okubo Energy flow and conversion efficiency in grazing grassland. In Proceedings of the XIV International Grassland Congress. Eds. J. Allan Smith and Virgil W. Hays Andersen, C.D. and K.B. Armitage Caloric content of Rocky mountain subalpine and alpine plants. J. Range Manage. 29(4): Gomez K.A. and A.A. Gomez Statistical Procesures for Agricultural Research. Second Edition. John Wiley and Sons. P Harris, E.L Nutrition Research Techniques for Domestic and Wild Animals. Vol.1. Logan. Utah. Ισπικούδης Ι Μελέτη υξητικής συμπεριφοράς σε 5 γρωστώδη κάτω πό διφορετικές εντάσεις κοπής. Διδκτορική διτριή. Α.Π.Θ. Lieth, H The measurement of calorific values of Biological material and the determination of ecological efficiency. Actes du Colloque de Copenhaque edit. F.E. Eckardt UNESCO: Long, F. L Application of calorimetric methods to ecological research. Plant Physiol. 9. p Odum, E.P Fundamentals of ecology. W.B. Saunders Co. London. Sokal R.R. and F.J. Rohlf Biometry. The Principles and Practice of Statistics in Biological Research. Third Edition. W.H. Freeman and Co. New York. p Yajing B., L. Zhenghai, H. Xingguo, H. Guodong and Zhong Yankai Caloric content of plant species and its role in a Leymus chinensis steppe community of Inner Mongolia, China. Acta Ecologica Sinica. Vol. 27, Issue 11. Online English edition of the Chinese language journal. P Λιδοπονί κι Ποιότητ Ζωής 195

6 Calorific value of forage D. Rapti, Μ. Papadimitriou and Ι. Ispikoudis Laboratory of Rangeland Ecology (286), School of Forestry and Natural Environment, Aristotle University of Thessaloniki, Thessaloniki, Greece, Summary The energy that is stored in ecosystems is the result of photosynthetic efficiency of the plants and it is measured in calories. The purpose of this paper was to study the effect of different management practices, carried out in the pastures around the lakes Zazari and Cheimaditida, as well as the types of vegetation on the caloric value of forage material. For each region and each type of vegetation the aboveground herbaceous production was measured and the calorific content per gram of dry weight and calorific value were determined. The results showed that the calorific content expressed in Kcalories/g of dry weight is greater in silvopastoral systems of the two wetland regions. Higher calorific content of dry weight was also recorded for the pastures of Cheimaditida in relation to the pastures of Zazari. The interaction of two factors (vegetation type x region) revealed that the silvopastoral system of Cheimaditida contained the highest calorific content followed by the grasslands of Cheimaditida, the silvopastoral system of Zazari and finally the grasslands of Zazari. The calorific value was greater for grasslands in relation to silvopastoral systems for both regions and was also greater for the pastures of Cheimaditida than the pastures of Zazari. Key words: energy, grazing, vegetation type, herbaceous rangeland production 196 Ελληνική Λιδοπονική Ετιρεί