Soil Fertility & Plant Nutrition

Transcript

1 Soil Fertility & Plant Nutrition E. Katsalirou Spring 2015 Γονιμότητα Εδάφους & Θρέψη Φυτών Πηγές& Πρόσληψη Θρεπτικών Στοιχείων

2 Φωτοσύνθεση Φως 6 CO H 2 O C 6 H 12 O 6 +6O 2 +6H 2 O Χλωροφύλλη Ο ρόλος των θρεπτικών στοιχείων στις λειτουργίες των φυτών C, H καιo συνιστούντο95% ξ.β. φυτικώνιστών CO 2 τουαέραμετατρέπεταισεσάκχαρα, άμυλο, πρωτεΐνες, ένζυμα και πλήθος άλλων οργανικών ουσιών Ο 2 συστατικότωνπερισσοτέρωνοργανικώνσυστατικώντων φυτών είναι απαραίτητο και για την λειτουργλαι του ριζικού συστήματος Η 2 καιο 2 συστατικάτουνερούπουαποτελείτομεγαλύτερομέρος του βάρος των φυτικών οργανισμών Η 2 συστατικότωνπερισσοτέρωνοργανικώνσυστατικώνκαι συμμετέχει σε πλήθος βιοχημικών αντιδράσεων στο φυτικό οργανισμό

3 Απαραίτητα για τα φυτά θρεπτικά στοιχεία (17) Πηγή θρεπτικών για τα φυτά στοιχείων Αέρας Νερό Έδαφος Άνθρακας (C) Υδρογόνο (Η) Άζωτο (N) Βόριο (Β) Οξυγόνο (Ο) Οξυγόνο (Ο) Φώσφορος (Ρ) Μαγγάνιο (Mn) Κάλιο (Κ) Μολυβδαίνιο (Mo) Ασβέστιο (Ca) Νικέλιο (Ni) Μαγνήσιο (Mg) Σίδηρος (Fe) Θείο (S) Χλώριο (Cl) Χαλκός (Cu) Ψευδάργυρος (Zn) Οργανική ουσία του εδάφους Οργανικά υπολείμματα φυτικής ή ζωικής προέλευσης τα οποία βρίσκονται σε κάποιο βαθμό αποσύνθεσης Οχούμοςαποτελείτοπιοσταθερόκλάσματης οργανικής ουσίας(αποσυντίθεται ετησίως το 1-3%)

4 Οργανική ουσία του εδάφους Βελτιώνει την δομή και την ικανότητα συγκράτησης υγρασίας Διευκολύνει την καλλιέργεια των εδαφών Συμβάλει στην αύξηση της Ικανότητας Ανταλλαγής Κατιόντων Αποτελεί πηγή θρεπτικών για τα φυτά στοιχείων 90-98% Ν και S 30-50% P Μικροθρεπτικά Μικροοργανισμοί εδάφους: ανοργανοποιούν και ακινητοποιούν θρεπτικά στοιχεία Οργανικές ενώσεις Μη αφοµοιώσιµες µορφές θρεπτικών στοιχείων για τα φυτά Ανοργανοποίηση Ακινητοποίηση Ανόργανα θρεπτικά στοιχεία Αφοµοιώσιµες µορφές θρεπτικών για τα φυτά στοιχείων

5 Επίδραση Θερμοκρασίας& Υγρασίας στην οργανική ουσία των εδαφών Επίδραση καλλιέργειας στην Οργανική Ουσία των εδαφών

6 Αποικοδόμησηοργανικώνυπολειμμάτων: Παραδοχές Βάροςστρώσηςάροσης (~15 cm βάθος)= kg/ha Περιεκτικότητα οργ. υπολειμμάτων σε C = 43% ~67% C των υπολειμμάτων καταναλώνεται για την μικροβιακή αναπνοή (αν υπάρχει διαθέσιμο Ν). Η απώλεια μπορεί να φτάσει 75-80% αν το Ν είναι ελλειματικό. ΗOO περιέχει~59% C Περίπου 1-3% της ΟΟ ανοργανοποιείται/έτος Αύξηση Οργανικής Ουσίας Θεωρείστε ότι: Καλλιέργεια σιτου με απόδοση σε καρπό 3000 kg/ha αφήνει στοέδαφος 2000 kg/ha φυτικά υπολείμματα 2000 kg x 43% C = 860 kg C /ha 860 kg C x 67% = 576 Kg C καταναλώθηκαν από μικροοργανισμούς = 284 kg C απομένουν στο έδαφος 284 / 59% = 481 Kg OO δημιουργείται Αν το έδαφος περιέχει 2% ΟΟ και 2% ανοργανοποιείται/ έτος = 360 kg OO ανοργανοποιείται/ έτος ΚαθαρήπροσθήκηΟΟ= = 121 kg OO/έτος/ha

7 Επίδραση ακαλλιέργειας(no-till) στην οργανική ουσία 27 έτη no-till διαχέιρισης οδήγησε σε αύξηση ΟΟ σε βάθος 30 cm (Bevins, Kentucky) No-till 115 tons/ha Συμβατική 106 «Χλοοτάπητας 108 «Πιοπροφανήςηδιαφοράστα5 cm επιφανειακού εδάφους Επίδραση 20 χρόνων διαχείρισης υπολειμμάτων σίτου (KSU, Holcomb)

8 Επίδραση Ν-ούχου λίπανσης και μεθλοδου καλλιέργειας στην περιεκτικότητα σε ΟΟ Ν Η ακαλλιέργεια προάγει την δραστηριότητα των μυκήτων

9 Ικανότητα Ανταλλαγής Κατιόντων Cation Exchange Capacity (CEC) Ιόντα = ηλεκτρικά φορτισμένα μόρια Κατιόν= Θετικά(+) φορτισμένοιόν Ανιόν = Αρνητικά(-) φορτισμένο ιόν Ιόντα στο έδαφος Κατιόντα Κάλιο (Κ + ) Θρεπτικά Ανιόντα Νιτρικά (NO 3+ ) Αμμώνιο (ΝΗ 4+ ) Θειικά (SO 2-4 ) Μαγνήσιο (Mg 2+) Φωσφωρικά (PO 3-3, HPO 2-3, H 2 PO 3- ) Ασβέστιο (Ca 2+ ) Χλωριόντα (Cl - ) Fe 2+, Zn 2+, Mn 4+, Cu 2+ Βορικά (BO 3-3 ) Yδρογόνο (H + ) Νάτριο (Na + ) Αργίλιο (Al 3+ ) Μολυβδαινικά MoO 2-3 Όχι θρεπτικά Υδροξύλιο (OH - ) Όξινα ανθρακικά (HCO 3- ) Ανθρακικά (CO 2-3 )

10 Άργιλος: μικροσκοπική άποψη Φυλλόμορφη δομή Συρρίκνωση διόγκωση με υγρασία Ιόνταπ.χ. Κ + μπορείνα παγιδέυονται στους ενδοστιβαδικούς χώρους Τεράστια ειδική επιφάνεια K + Τα ετερώνυμα έλκονται Τα ομώνυμα απωθούνται

11 Οι φορτισμένες επιφάνειες των εδαφικών κολλοειδών Η τεράστια ειδική επιφάνεια των εδαφικών κολλοειδών έχεί καθαρό αρνητικό φορτίο Τα κατιόντα δεν προσκολλώνται μόνιμα στις θέσεις ανταλλαγής Ανταλλάσσονται αμοιβαία με κατιόντα του εδαφικού διαλύματος

12 Τα κατιόντα δεν προσκολλώνται μόνιμα στις θέσεις ανταλλαγής Ηκατάστασηισορροπίαςσυνεχώςδιαφοροποιείται= δυναμική ισορροπία Πως το έδαφος συγκρατεί τα θρεπτικά ΗCEC είναιπροϊόντωνμόνιμααρνητικά φορτισμένων θέσεων των εδαφικών κολλοειδών (άργιλος& οργανική ουσία) Τα κατιόντα προσκολλώνται σε αυτές τις θέσεις και απελευθερώνονται για να ανταλλαγούν με άλλαότανοισυνθήκεςαλλάξουν (συγκέντρωση, αναλογία κατιόντων) Η CEC εκφράζεται σε cmol(+)/kg εδάφους

13 Η CEC σχετίζεται με πολλές εδαφικές ιδιότητες Υψηλή CEC (15-40 cmol/kg) > % αργίλου ή/και Οργ. Ουσίας Απαιτούνται > ποσότητες CaCO 3 για διόρθωση του ph Μεγαλύτερη ικανότητα συγκρατησης θρεπτικών Υψηλή ικανότητα συγκράτησης υγρασίας Χαμηλή CEC (1-10 cmol/kg) > % άμμου & < % ΟΟ Απαιτείται λιγότερο CaCO 3 για διόρθωση του ph Πιθανά προβλήματα έκπλυσης Ν και Κ Χαμηλή ικανότητα συγκράτησης υγρασίας Σχέση CEC και μηχανικής σύστασης

14 CEC ορυκτών αργίλου και Οργ. Ουσίας CEC: Τισημαίνει-Πωςχρησιμοποιείται; Δείχνει την ικανότητα των εδαφών να παρέχουν κατιόντα(θρεπτικά) Καθορίζει την ρυθμιστική ικανότητα των εδαφών Παρέχει πληροφορίες για τη μηχανική σύσταση (% αργίλου) και άλλες εδαφικές ιδιότητες

15 Ευκίνητα& Δυσκίνητα θρεπτικά Οι ρίζες των φυτών προσλαμβάνουν τα θρεπτικά από το φίλμ νερού που περιβάλλει τα εδαφικά τεμαχίδια Δυσκίνητα θρεπτικά(π.χ. Ρ και Κ) δεν μετακινούνται μακριά Συγκράτηση κατιόντων στα κολλοειδή Κατιόντα με μεγαλύτερη ιονική ισχύ συγκρατούνται ισχυρότερα στις θέσεις ανταλλαγής και ελευθερώνονται πιο δύσκολα στο εδαφικό διάλυμα σε σχέση με άλλα κατιόντα μικρότερης ισχύος λυοτροπική σειρά: Η + > Al 3+ > Ca 2+ > Mg 2+ > K + NH 4+ > Na +