ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΣΧΟΛΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΠΜΣ ΓΕΩΡΓΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΣΧΟΛΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΠΜΣ ΓΕΩΡΓΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ «ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΑΛΑΤΟΤΗΤΑΣ ΘΡΕΠΤΙΚΟΥ ΔΙΑΛΥΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ ΑΡΔΕΥΣΗΣ ΣΕ ΦΥΤΑ ΠΙΠΕΡΙΑΣ (Capsicum annuum L.) ΠΟΥ ΚΑΛΛΙΕΡΓΟΥΝΤΑΙ ΣΕ ΚΛΕΙΣΤΟ ΥΔΡΟΠΟΝΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕ ΠΛΗΡΗ ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΡΡΟΩΝ» ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΣΤΑΜΑΤΗ ΕΛΕΝΗ ΑΜ (145/200523) ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Dr. Δημήτριος Σάββας 18

Επίκουρος Καθηγητής ΓΠΑ, Τμήματος Οπωροκηπευτικών καλλιεργειών Πρώην Καθηγητής ΤΕΙ Ηπείρου Τμήματος Ανθοκομίας και Αρχιτεκτονικής Τοπίου Άρτα Οκτώβριος 2006 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΣΧΟΛΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΠΜΣ ΓΕΩΡΓΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ «ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΑΛΑΤΟΤΗΤΑΣ ΘΡΕΠΤΙΚΟΥ ΔΙΑΛΥΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ ΑΡΔΕΥΣΗΣ ΣΕ ΦΥΤΑ ΠΙΠΕΡΙΑΣ (Capsicum annuum L.) ΠΟΥ ΚΑΛΛΙΕΡΓΟΥΝΤΑΙ ΣΕ ΚΛΕΙΣΤΟ ΥΔΡΟΠΟΝΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕ ΠΛΗΡΗ ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΡΡΟΩΝ» ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ: Dr. Δημήτριος Σάββας (Επιβλέπων Καθηγητής) Γεώργιος Γκίζας (Μέλος) Ιωάννης Ματσίνος (Μέλος) 19

ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΣΤΑΜΑΤΗ ΕΛΕΝΗ ΑΜ (145/200523) Άρτα Οκτώβριος 2006 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΛΗΨΗ...7 SUMMARY...10 ΕΙΣΑΓΩΓΗ..13 ΜΕΡΟΣ 1 Ο 1. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ 1.1. ΥΔΡΟΠΟΝΙΑ....18 1.1.1. Ορισμός..........18 1.1.2.Ιστορική Αναδρομή.....18 1.1.3. Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της υδροπονίας....20 1.1.4. Υδροπονικά συστήματα καλλιέργειας και υποστρώματα....20 1.1.5. Κλειστά Υδροπονικά Συστήματα 22 20

1.1.6. Μέθοδοι των κλειστών υδροπονικών συστημάτων. 23 1.1.7. Η ποιότητα του νερού άρδευσης για τα υδροπονικά συστήματα 25 1.2. ΑΛΑΤΟΤΗΤΑ...27 1.2.1. Αλατότητα.....27 1.2.2. Η αλατότητα στο έδαφος... 28 1.2.3. Η επίδραση της αλατότητας στην ανάπτυξη και την παραγωγή των φυτών... 29 1.2.4. Αποτελέσματα αλατότητας στην ποιότητα της παραγωγής.... 31 1.3. Η ΠΙΠΕΡΙΑ ΚΑΙ Η ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑ ΤΗΣ... 33 1.3.1. Εισαγωγή.. 33 1.3.2. Καταγωγή Ιστορική Ανασκόπηση.. 33 1.3.3. Βοτανική ταξινόμηση και περιγραφή...34 Συστηματική κατάταξη...... 34 Βοτανικοί χαρακτήρες....35 1.3.4. Πολλαπλασιασμός...37 Σπορά στο σπορείο.....37 1.3.5. Συνθήκες περιβάλλοντος στο χώρο του θερμοκηπίου.....38 Θερμοκρασία......38 21

Σχετική υγρασία.39 Διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα του θερμοκηπίου....40 1.3.6. Καλλιεργητικές φροντίδες......41 Άρδευση.....41 Θρεπτικές απαιτήσεις της πιπεριάς που αναπτύσσεται σε υδροπονικό σύστημα.....42 Καρπόδεση.....43 Αφαίρεση ανθέων...44 Υποστύλωση Κλάδεμα.....44 1.3.7. Τιμές ph στα υδροπονικά συστήματα..45 1.3.8. Συγκομιδή. 45 1.3.9. Διαλογή Ποιοτική κατάταξη καρπών. 46 Χαρακτηριστικά ποιοτικών κατηγοριών.....47 1.3.10. Εχθροί και Ασθένειες... 48 Προσβολές από έντομα...48 Προσβολές από μύκητες..... 49 Προσβολές από βακτήρια.......50 Προσβολές από ιώσεις...50 1.3.11. Φυσιολογικές ανωμαλίες καρπού.... 50 Σήψη της κορυφής (Blossom end rot)...... 50 Ηλιόκαμα...50 Σχίσιμο του 22

καρπού....51 ΜΕΡΟΣ 2 Ο 2. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 2.1. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ.....53 2.1.1. Περιγραφή του θερμοκηπίου.... 53 Το υδροπονικό σύστημα.....54 Το διάλυμα τροφοδοσίας.... 56 2.1.2. Περιγραφή του πειράματος......59 2.2. Η καλλιέργεια....5 9 Σχεδιασμός του πειράματος........61 Δειγματοληψίες Αναλύσεις......64 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ....66 2.2.1. Κατανάλωση νερού.....66 2.2.2. Ηλεκτρική Αγωγιμότητα (EC).. 67 2.2.3. Συγκεντρώσεις Na + και Cl - στο περιβάλλον των ριζών.68 2.2.4. Συγκέντρωση K +, Ca +2 και Mg +2 στο περιβάλλον των ριζών..71 2.2.5. Συγκεντρώσεις Na + και Cl - στο διάλυμα τροφοδοσίας..75 2.2.6. Συγκέντρωση K +, Ca +2 και Mg +2 στο περιβάλλον των ριζών...77 2.2.7. Συγκεντρώσεις Na + και Cl - στα φύλλα.....80 23

2.2.8. Συγκεντρώσεις K +, Ca +2 και Mg +2 στα φύλλα.... 81 2.2.9. Παραγωγή καρπών.....84 2.2.10. Ποιοτική κατάταξη καρπών.....88 2.3. ΣΥΖΗΤΗΣΗ- ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ.... 93 2.3.1. Κατανάλωση νερού...93 2.3.2. Ηλεκτρική Αγωγιμότητα (EC).. 94 2.2.3. Συγκεντρώσεις Na + και Cl - στο περιβάλλον των ριζών 96 2.2.4. Συγκέντρωση K +, Ca +2 και Mg +2 στο περιβάλλον των ριζών..... 96 2.2.5. Συγκέντρωση Na + και Cl - στα φύλλα..97 2.2.6. Συγκέντρωση K +, Ca +2 και Mg +2 στα φύλλα... 97 2.2.7. Παραγωγή καρπών.....98 2.2.8. Ποιοτική κατάταξη..... 99 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ-ΑΝΑΦΟΡΕΣ..101 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ι: Φωτογραφικό Υλικό... 117 24

25

ΤΟ ΚΙΝΗΤΡΟ «Η αλήθεια μου δίνει περιεχόμενο. Οι λέξεις ένα προνόμιο. Ο δρόμος ένα κίνητρο για το όνειρο.» Σωτήρης Ζυγούρης ΑΝΤΙ ΠΡΟΛΟΓΟΥ Σε αυτό το σημείο θα ήθελα να εκφράσω τις θερμές μου ευχαριστίες σε άτομα που έδρασαν καταλυτικά με την συμπαράσταση και την βοήθειά τους καθ όλη την διάρκεια της εκτέλεσης και συγγραφής της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής. Ειδικότερα θα ήθελα να εκφράσω το θαυμασμό μου και τις θερμότατες ευχαριστίες μου στον καθηγητή μου Dr. Δημήτριο Σάββα, που καταρχάς μου εμπιστεύτηκε την συγκεκριμένη έρευνα, και στην συνέχεια με αφορμή το ΠΜΣ Γεωργία και Περιβάλλον την συγγραφή της συγκεκριμένης μεταπτυχιακής διατριβής. Ακόμη θα ήθελα να τον ευχαριστήσω για την 26

υπομονή και την ηθική συμπαράσταση που μου έδειξε όπως επίσης και για την σημαντική καθοδήγησή του με τις πολύτιμες παρατηρήσεις και συμβουλές του κατά την συγγραφή της μεταπτυχιακής μου διατριβής, καθώς επίσης και για τις γνώσεις που μου μεταλαμπάδευσε ως καθηγητής μου στο ΤΕΙ Ηπείρου, στη Σχολή Ανθοκομίας και Αρχιτεκτονικής Τοπίου. Ένα άλλο άτομο που θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά, είναι ο κύριος Νικόλαος Μάντζος για την σημαντική βοήθεια που μου προσέφερε με τις αναλύσεις του πειράματος καθώς και την εύρεση βιβλιογραφίας. Παράλειψή μου θα ήταν αν δεν αναφερόμουν σε κάποια άτομα που έπαιξαν σημαντικό ρόλο κατά καιρούς στην εκτέλεση του πειράματος, τις φίλες και συναδέλφους μου Μαρία Μπακέα και Χαντζιευστρατίου Ελένη, και τους κυρίους Τσιρογιάννη Ιωάννη, Κωνσταντίνο Κίττα, Νικόλαο Κατσούλα Παντελή Μπαρούχα και Γιώργο Κόνιαρη. Και τέλος θα ήθελα να ευχαριστήσω τους γονείς μου και την αδελφή μου για την οικονομική και ηθική συμπαράσταση που μου προσέφεραν ώστε να καταφέρω τελικά να υλοποιήσω αυτή την εργασία, στους οποίους και αφιερώνω. Σταμάτη Ελένη Άρτα, Οκτώβρης 2006 ΠΕΡΙΛΗΨΗ 27

Σε ένα υαλόφρακτο θερμοκήπιο καλλιεργήθηκαν φυτά πιπεριάς (Capsicum annuum) σε γλάστρες με ελαφρόπετρα και σε σάκους με το συνθετικό υλικό Fytocell με στόχο να μελετηθεί η επίδραση που ασκεί η αλατότητα σε συνδυασμό με τη συχνότητα άρδευσης στην θρεπτική κατάσταση των φυτών, στην παραγωγή και την ποιότητα των καρπών της, σε κλειστό υδροπονικό σύστημα με πλήρη ανακύκλωση των απορροών. Συγκεκριμένα είχαμε τέσσερις διαφορετικές επεμβάσεις, οι οποίες προέκυψαν από τον συνδυασμό δύο διαφορετικών συγκεντρώσεων NaCl στο νερό άρδευσης με δύο διαφορετικές συχνότητες άρδευσης και τρεις επαναλήψεις αυτών. Κάθε μεταχείριση επαναλαμβανόταν τρεις φορές σε τρία ανεξάρτητα μεταξύ τους υδροπονικά συστήματα τα οποία ήταν κατανεμημένα σε τρεις διαφορετικούς τομείς του θερμοκηπίου. Σε κάθε τομέα, οι τέσσερις μεταχειρίσεις του πειράματος ήταν τυχαία κατανεμημένες στο χώρο. Το ένα επίπεδο αλατότητας (χαμηλό) αντιστοιχούσε στην χρήση του υπάρχοντος νερού άρδευσης για την αναπλήρωση του νερού που απορροφούσαν τα φυτά, το οποίο περιείχε 0.8 mm NaCl, ενώ τo δεύτερο επίπεδο αλατότητας (υψηλό) αντιστοιχούσε σε χρήση νερού άρδευσης με συγκέντρωση 6 mm NaCl. Η συχνότητα άρδευσης με την σειρά της μεταβαλλόταν από ένα εύρος τιμών μεταξύ 400 και 600 Wh m -2 για την χαμηλή συχνότητα και 200 έως 300 Wh m -2 για την υψηλή συχνότητα άρδευσης. Η μεταβολή της συχνότητας άρδευσης εντός των παραπάνω ορίων αποσκοπούσε στην διατήρηση του κλάσματος απορροής σε συγκεκριμένα όρια για κάθε επίπεδο συχνότητας άρδευσης, παρά την συνεχή μεταβολή του μεγέθους των φυτών και ειδικότερα μεταξύ 25-35% και 60-70% του συνολικά παρεχόμενου όγκου θρεπτικού διαλύματος στην χαμηλή και την υψηλή συχνότητα άρδευσης, αντίστοιχα. Η παρασκευή και η χορήγηση των θρεπτικών διαλυμάτων στα φυτά γινόταν αυτόματα σε όλες τις μεταχειρίσεις του πειράματος με την βοήθεια ηλεκτρονικού υπολογιστή. Ένα μέρος των μετρήσεων που έγιναν κατά την διάρκεια του πειράματος αφορούσε την πορεία της ηλεκτρικής αγωγιμότητας σε σχέση με το χρόνο, η οποία αυξανόταν στο διάλυμα απορροής και συνεπώς και στην ριζόσφαιρα, σύμφωνα με το πρότυπο της σιγμοειδούς καμπύλης για όλες τις επεμβάσεις. Διαπιστώθηκε ότι η συσσώρευση Na + και Cl - στον χώρο των ριζών αρχικά ήταν αργή, λόγω του μικρού μεγέθους των φυτών και της συνεπακόλουθης περιορισμένης κατανάλωσης νερού. Στη συνέχεια, η συσσώρευση Na + και Cl - επιταχύνθηκε καθώς αύξανε η διαπνέουσα φυλλική επιφάνεια. Από ένα σημείο και μετά όμως ο ρυθμός συσσώρευσης μειώθηκε και τελικά έτεινε σχεδόν να μηδενισθεί (το ίδιο και η EC) όταν οι αναλογίες απορρόφησης Na + και Cl - ανά μονάδα όγκου νερού εξισώθηκαν με τις συγκεντρώσεις των δύο αυτών ιόντων στο νερό στην αντίστοιχη μεταχείριση. Ακόμη, διαπιστώθηκε ότι στις μεταχειρίσεις με την υψηλότερη συγκέντρωση NaCl στο νερό άρδευσης, τόσο οι συγκεντρώσεις των ιόντων Na και Cl όσο και η EC αυξανόταν αρχικά ταχύτερα όταν η συχνότητα άρδευσης ήταν χαμηλή σε σύγκριση 28

με την υψηλή συχνότητα άρδευσης. Τελικά όμως τόσο οι συγκεντρώσεις Na + και Cl - όσο και η EC έφθασαν στα ίδια περίπου επίπεδα κατά την φάση της σταθεροποίησής τους σε ένα μέγιστο επίπεδο. Διαπιστώθηκε ότι ταχύτερη αύξηση των συγκεντρώσεων των αλάτων στο διάλυμα απορροής των μεταχειρίσεων με σχετικά χαμηλή συχνότητα άρδευσης οφειλόταν στο γεγονός ότι ο περιορισμός της συχνότητας άρδευσης ελαττώνει σημαντικά τον όγκο του διαλύματος απορροής. Επίσης, παρατηρήθηκε ότι οι μεταχειρίσεις με την χαμηλή συγκέντρωση NaCl στο νερό άρδευσης είχαν και τη μεγαλύτερη κατανάλωση νερού ανά φυτό. Όσον αφορά την συχνότητα άρδευσης, φαίνεται ότι σε συνθήκες αλατότητας η συχνότερη άρδευση οδηγεί σε υψηλότερη κατανάλωση νερού. Παράλληλα, έγιναν αναλύσεις στο διάλυμα απορροής και τροφοδοσίας για τον προσδιορισμό των συγκεντρώσεων των μακροστοιχείων, που διαπιστώθηκε ότι οι συγκεντρώσεις των ιόντων K, Ca, Mg στο διάλυμα απορροής αυξάνονταν αρχικά περισσότερο όταν η συχνότητα άρδευσης ήταν χαμηλή σε σύγκριση με την υψηλή συχνότητα άρδευσης αλλά μετά τους δύο πρώτους μήνες συνέκλιναν στα ίδια περίπου επίπεδα. Προφανώς βέβαια τα αποτελέσματα αυτά δείχνουν επίσης ότι οι συγκεντρώσεις Κ +, Ca +2 και Mg +2 στο διάλυμα που παρεχόταν στην καλλιέργεια για αντικατάσταση αυτού που απορροφούσαν τα φυτά ήταν υψηλότερες από τις αντίστοιχες συγκεντρώσεις απορρόφησης. Οι αναλύσεις που έγιναν στους φυτικούς ιστούς των φυτών κατέδειξαν ότι οι συγκεντρώσεις ιόντων Na στα φύλλα ήταν πολύ χαμηλότερες από αυτές των ιόντων Cl, γεγονός που υποδηλώνει ότι το φυτό της πιπεριάς έχει την τάση να αποκλείει το Na + εκτός των κυττάρων των νεαρών φύλλων σε πολύ μεγαλύτερο βαθμό από το Cl -. Όσον αφορά τις συγκεντρώσεις Κ +, Ca +2 και Mg +2 στα φύλλα, στατιστικά σημαντική μείωση λόγω της αλατότητας παρατηρήθηκε μόνο τον Αύγουστο και μόνο όταν η υψηλή αλατότητα συνδυαζόταν με υψηλή συχνότητα άρδευσης. Γενικά είναι γνωστό ότι η πολύ υψηλή αλατότητα μπορεί να μειώσει την απορρόφηση Κ +, Ca +2 ή Mg +2. Στο παρόν πείραμα όμως αυτό συνέβη μόνο τον Αύγουστο, γιατί τότε, λόγω καιρικών συνθηκών, οι δυσμενείς επιδράσεις της αλατότητας ήταν πιο έντονες. Επίσης, αυτό συνέβη μόνο στην μεταχείριση με υψηλή συχνότητα άρδευσης γιατί η χαμηλή συχνότητα άρδευσης είχε οδηγήσει σε υψηλότερες συγκεντρώσεις Κ +, Ca +2 και Mg +2 στο περιβάλλον των ριζών με συνέπεια οι τελευταίες να ισοσκελίσουν την περιοριστική επίδραση που άσκησε η αλατότητα στην απορρόφηση των παραπάνω θρεπτικών στοιχείων. Τα δεδομένα που συλλέχθηκαν από τις διαδοχικές συγκομιδές καρπών δείχνουν ότι η αλατότητα μειώνει την παραγωγή καρπών στην πιπεριά. Όμως, η μειωμένη συχνότητα άρδευσης ελάττωσε περαιτέρω την παραγωγή καρπών σε συνθήκες αλατότητας. Τα αποτελέσματα δείχνουν επίσης ότι η αλατότητα περιορίζει κυρίως το μέσο βάρος των καρπών και όχι τον αριθμό τους ανά φυτό. Η αυξημένη συχνότητα 29

άρδευσης μπορεί να αυξήσει το μέσο βάρος των καρπών αλλά μόνο σε συνθήκες χαμηλής αλατότητας. Τέλος όσον αφορά την ποιοτική κατάταξη, διαπιστώθηκε ότι η μείωση του ποσοστού της παραγωγής 1 ης ποιοτικής κατηγορίας και η αντίστοιχη αύξηση αυτού των μη εμπορεύσιμων καρπών οφείλεται στις επιδράσεις της αλατότητας και της συχνότητας άρδευσης στο μέσο μέγεθος του καρπού και στην ξηρή σήψη κορυφής. 30

SUMMARY In a covered by glass greenhouse peppers (Capsicum annuum) were grown in flower pots with pumice and in sacks with the synthetic ingredient Fitocell with the view to be studied the effects of the salinity in combination with the irrigation frequency to the nourishing situation of plants in the crop and in the quality of the fruit in a closed hydroponic system with the complete recycling of the drainage solution. Particularly we had four different interventions, which were arisen by the combination of two different collections NaCl in the irrigation solution with two unsimilar irrigation frequencies and in their three resumptions. Every use was been resumpting three times in three indepent among them hydroponic systems which were divided in three separate/different sections of the greenhouse. In every section, the four uses of the experiment were accidental divided in the space. The level of the salinity (low) was corresponded to the use of the now irrigation water for the replacement of the water, which is absorbed by the plant contains 0,8 mm NaCl, while the second level of salinity (high) was corresponded to the use of the irrigation water with the collection 6mM NaCl. The irrigation frequency in its turn was altered by a breadth of rates between 400 and 600 Wh m 2 for the low frequency and 200 to 300 Wh m 2 for the high frequency irrigation. The alteration of the irrigation frequency in the above limits aimed at the maintenance of the run out fraction in particular limits in every level of the irrigation frequency, except the continuous alteration of the plant s size and particularly between 25-35% and 60-70% of the total given udume irrigation solution in the low and high irrigation frequency. The preparation and the granting of the irrigation solutions in plants were becoming automatically in all the uses of the solution with the help of a computer. A part of measurements that became at the duration of experiment concerned the course of electric conductivity in combination with the time, which was being increased in the drainage solution and consequently and in the root zone, according to 31

the model of the sigmoid curve for the interventions. It was established that the accumulation of Na + and Cl - in the space of roots in the beginning was slow, because of the small size of the plants and the following limited consumption of water. Afterwards, the accumulation Na + and Cl - was precipitated as the animated leaf surface was being increased. But later the rhythm of accumulation decreased and finally was aiming almost to be eliminated (the same and the EC) when the analogies of the absorption Na+ and Cl - per unit volume water were equalized with the collections of these two ions in the water to the corresponding use. Additionally, it was established that the uses with the highest collection of NaCl in the irrigation water, as and the collections of the ions Na and Cl and the EC were being increased firstly faster and the irrigation frequency was low in contrast with the high irrigation frequency. But finally as well as the concentrations of Na + and Cl - and the EC came about to the same levels during the period of their stabilization to the higher level. It was established that the quicker increase of the salt collections in the drainage solution of the uses with low frequency irrigation was debt to the fact that the limitation of the frequency irrigation decreases significantly the volume of the drainage solution. Also, it was remarked that the uses with the low collection NaCl in the irrigation water had and the greatest consumption water per plant. Regard to the irrigation frequency, it seems that in the conditions of the salinity the more frequent irrigation leads to higher water consumption. At the same time, analysis was made to the drainage solution and provisioning for the definition of the macroelements collection that was established that the ions concentrations Κ, Ca, Mg in the drainage solution firstly was increased more where the irrigation frequency was low in contrast with the high frequency irrigation but after the first two months pointed to the same levels. Obviously certain this results show also that the concentrations K +, Ca + 2 and Mg + 2 in the solution that was provided in the culture for replacement of what absorbed the plants, were higher than the corresponding concentrations of absorption. The analysis which was made in the vegetable tissues of the plants showed that the ions of Na concentrations in the leaves were much lower than these of the ions Cl, fact that indicates that the pepper s plant has the tension to exclude the Na + except the new leaves cells in much higher grade than the Cl -. Regarding the concentrations K +, Ca +2 and Mg +2 in the leaves, it was observed statistically important decrease because of the salinity only in August and only when the high salinity was in combination with the high irrigation frequency. Generally it is known that the very high salinity can decrease the absorption K +, Ca +2 or Mg +2. But in the present experiment that happened only in August because then the weather conditions were very bad and the adverse effects of the salinity were more intense. Also, that happened only in the treatment of high irrigation frequency because the low frequency irrigation has led in 32

higher concentrations K +, Ca +2 and Mg +2 in the root zone and consequently the last to balance the restrictive effect that the salinity practised to the absorption of the above nutritious elements. The data which were collected from the repeated fruit harvesting show that the salinity decreases the production of the fruit in pepper but the decreasing irrigation frequency decreased further the fruit production in salinity conditions. The results also show that the salinity restrict mainly the middle weight of the fruit and not their number per plant. The high irrigation frequency can increase the middle weight of the fruit but only in low salinity conditions. Finally with regard to the qualitative classification, was realised that the decrease of percentage of the production of the 1 rst qualitative category and the corresponding increase of the not marketable fruits is owed in the effects of salinity and the irrigation frequency in the medium size of fruit and in the blossom and rot. ΜΕΡΟΣ 1 Ο ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΥΔΡΟΠΟΝΙΑ ΑΛΑΤΟΤΗΤΑ Η ΠΙΠΕΡΙΑ ΚΑΙ Η ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑ ΤΗΣ 33

1. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ 1.3. ΥΔΡΟΠΟΝΙΑ 1.3.1. Ορισμός Ο όρος Υδροπονία «Hydroponics» αρχικά εισήχθη από τον Gericke (1937) για να περιγράψει όλες τις μεθόδους καλλιέργειας φυτών σε υγρά μέσα για εμπορικούς λόγους. Ο Gericke (1929) ήταν επίσης ο πρώτος ερευνητής που προσπάθησε να αναπτύξει μια οικονομικά εφικτή μέθοδο καλλιέργειας φυτών στο νερό (θρεπτικό διάλυμα) για εμπορικούς λόγους. Μερικοί ερευνητές, βασισμένοι σε μια αυστηρά γλωσσική ερμηνεία του όρου «hydroponics», διατηρούν αυτόν τον ορισμό αποκλειστικά για τις εκτός εδάφους καλλιεργητικές μεθόδους που δεν χρησιμοποιούν άλλο υλικό εκτός από το θρεπτικό διάλυμα ως μέσο ανάπτυξης των ριζών (Cooper, 1979). Εντούτοις, οι περισσότεροι επιστήμονες χρησιμοποιούν το όρο «υδροπονία» ως συνώνυμο με τον όρο «καλλιέργειες εκτός εδάφους» (soilless culture) για να περιγράψουν όλους τους τύπους καλλιέργειας των φυτών χωρίς τη χρήση του χώματος ως μέσο ανάπτυξης των ριζών Steiner, 1976). Παρόλα αυτά, σε όλους τους τύπους καλλιέργειας φυτών εκτός εδάφους, το χώμα αντικαθίσταται όσον αφορά την λειτουργία του να παρέχει θρεπτικές ουσίες στα φυτά από ένα τεχνητό θρεπτικό διάλυμα που χορηγείται στην καλλιέργεια μέσω του συστήματος άρδευσης. Αυτή η τεχνική μοιάζει με την υγρή λίπανση των φυτών που καλλιεργούνται στο χώμα, η οποία είναι γνωστή ως υδρολίπανση (fertigation) (Savvas, 2001). 1.3.2. Ιστορική Αναδρομή Είναι γνωστό ότι τα φυτά αναπτύσσονταν σε εκτός εδάφους συστήματα από τους αρχαίους χρόνους. Οι κρεμαστοί κήποι της Βαβυλώνας, οι επιπλέοντες κήποι των Ατζέκων του Μεξικού και εκείνοι των Κινέζων είναι παραδείγματα καλλιεργειών εκτός εδάφους. Τα αιγυπτιακά ιερογλυφικά ευρήματα που χρονολογούνται από αρκετά έτη π.χ. περιγράφουν την ανάπτυξη φυτών στο νερό. Πριν την εποχή του Αριστοτέλη, ο Θεόφραστος (372-287 π.χ.) πραγματοποίησε διάφορα πειράματα σχετικά με την θρέψη των φυτών. Οι βοτανικές μελέτες από τον Διοσκουρίδη χρονολογούνται από τον πρώτο αιώνα μ.χ. (Resh, 1995). Το Μεσαίωνα μέχρι τον 18 ο αιώνα ήταν κοινή πίστη ότι τα φυτά τρεφόντουσαν μόνο με το νερό και ότι το έδαφος τους προσέφερε μόνο τη στήριξη. Η υδροπονία 34

ξεκίνησε μετά το 18 ο αιώνα, ως εργαλείο για ακαδημαϊκή έρευνα και πολύ αργότερα (20 ο αιώνα) εξελίχθηκε σε μέθοδο παραγωγής. (Μαυρογιαννόπουλος, 1994). Η παλαιότερη ιστορία της υδροπονίας αναμειγνύεται πολύ με αυτήν της φυσιολογίας των φυτών. Το 1600, ο Jan Van Helmont του Βελγίου πραγματοποίησε το κλασσικό πείραμά του, με το οποίο κατέληξε στο συμπέρασμα ότι τα φυτά λαμβάνουν όλες τις θρεπτικές ουσίες από το νερό. Το 1699, ο John Woodward της Αγγλίας καλλιέργησε φυτά σε νερό στο οποίο είχε προστεθεί χώμα, και διαπίστωσε ότι η αύξηση της φυτικής μάζας οφειλόταν σε αντίστοιχη μείωση της μάζας του νερού που περιείχε το υγρό χώμα και όχι των στερεών συστατικών του χώματος. Στη Γαλλία, περίπου 100 χρόνια αργότερα ο De Saussure και ο Boussingault έδειξαν ότι τα φυτά περιέχουν άνθρακα, υδρογόνο, οξυγόνο, και άζωτο. (Schwarz, 1995). Ο Knop (1859) και ο Sachs (1859, 1861) δημοσίευσαν την κλασική ερευνητική εργασία τους για την καλλιέργεια φυτών σε θρεπτικό διάλυμα, η οποία διεύρυνε πολύ την μέχρι τότε υπάρχουσα γνώση σχετικά με την διαχείριση της θρέψης των φυτών σε καλλιέργειες εκτός εδάφους. Από τότε βέβαια, οι γνώσεις μας έχουν αυξηθεί πάρα πολύ στον τομέα αυτό. Μεταξύ των πολυάριθμων δημοσιεύσεων που αναφέρονται στη σύνθεση των θρεπτικών διαλυμάτων για εκτός εδάφους καλλιέργειες είναι οι αναφορές του Gericke (1937, 1938), καθώς επίσης και των Hoagland και Arnon (1950) και Hewitt (1966). Ας σημειωθεί ότι ο Gericke εισήγαγε τον ευρέως χρησιμοποιημένο όρο «υδροπονία» για να περιγράψει όλες τις μεθόδους καλλιέργειας φυτών χωρίς τη χρήση του εδάφους. Οι λεπτομερείς βιβλιογραφικές αναφορές στις ερευνητικές εργασίες για τη σύνθεση του θρεπτικού διαλύματος για τις καλλιέργειες εκτός εδάφους που πραγματοποιήθηκαν κατά τη διάρκεια εκείνων των ετών έχουν δοθεί από τον Cooper (1979) και τον Jones (1982). Τα αποτελέσματα όλων αυτών των ερευνών, αλλά ειδικότερα η ερευνητική εργασία που εκτελέστηκε στον πειραματικό σταθμό γεωργίας της Καλιφόρνιας για πάνω από δύο δεκαετίες, χρησιμοποιήθηκαν από τους Hoagland και Arnon (1950) για να τυποποιήσουν μια σύνθεση θρεπτικού διαλύματος που είναι κατάλληλη για τις περισσότερες καλλιέργειες φυτών εκτός εδάφους. Το θρεπτικό διάλυμα που πρότειναν οι Hoagland και Arnon (1959) χρησιμοποιούνται ευρέως στις μελέτες θρέψης των φυτών ακόμα και σήμερα, είτε με τις αρχικές είτε με τροποποιημένες μορφές. Τη δεκαετία του '70, αναπτύχθηκε ένα συνεχώς αυξανόμενο ενδιαφέρον για την εφαρμογή μεθόδων καλλιέργειας εκτός εδάφους με στόχο την εμπορική παραγωγή λαχανικών και ανθοκομικών φυτών στο θερμοκήπιο. Αυτή η τάση ήταν πιο έντονη ιδιαίτερα στις Κάτω Χώρες, το Ηνωμένο Βασίλειο, και σε μερικές Σκανδιναβικές χώρες. Στο Ηνωμένο Βασίλειο, η τεχνική Λεπτής Στοιβάδας Θρεπτικού Διαλύματος (NFT «Nutrient Film Technique») (Cooper, 1975, 1979 Graves, 1983) ήταν το πρώτο σύστημα καλλιέργειας εκτός εδάφους χωρίς την παρουσία ενός πορώδους στερεού υλικού που θα λειτουργούσε ως υπόστρωμα, το οποίο βρήκε πρακτική εφαρμογή σε μεγάλη κλίμακα. Αντίθετα, στις Κάτω Χώρες και στη Σκανδιναβία, 35

ήταν κυρίαρχη η καλλιέργεια σε πετροβάμβακα και άλλα αδρανή υποστρώματα (Verwer, 1976, 1978 Ottosson, 1977 Verwer και Welleman, 1980). Το αυξανόμενο ενδιαφέρον για την εμπορική εφαρμογή των υδροπονικών τεχνικών επέφερε την εντατική ερευνητική δραστηριότητα που εστιάζει στη σύνθεση των θρεπτικών διαλυμάτων για τις καλλιέργειες εκτός εδάφους. Αυτές οι προσπάθειες, που υποστηρίχθηκαν από την παράλληλη ανάπτυξη της τεχνολογίας και σε άλλους τομείς της επιστήμης (π.χ. Χημεία, τεχνολογία επιστημονικών οργάνων), οδήγησαν στη διατύπωση νέων συνθέσεων θρεπτικού διαλύματος, που προσαρμόστηκαν στις συγκεκριμένες απαιτήσεις των περισσότερων φυτικών ειδών που καλλιεργούνται σε θερμοκήπια, όπως εκείνες που προτάθηκαν από τους Sonneveld και Straver (1994), De Kreij et al (1997), Resh (1997) και Hanan (1998). 1.1.3. Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της υδροπονίας Τα πλεονεκτήματα των υδροπονικών καλλιεργειών είναι: Η απαλλαγή από τις ασθένειες εδάφους και το κόστος της απολύμανσης που είναι συνήθως σημαντικό, Η διευκόλυνση της αυτοματοποίησης της άρδευσης και της λίπανσης, Η δημιουργία ευχάριστου περιβάλλοντος για τον εργαζόμενο, με την απομόνωση του εδάφους και επομένως την απουσία οσμών και σκόνης, Η εξοικονόμηση νερού και θρεπτικών στοιχείων γιατί περιορίζονται οι απώλειες από επιφανειακές διαρροές και βαθιά διείσδυση του νερού στο έδαφος, Η απλοποίηση του προγράμματος των εργασιών της παραγωγικής επιχείρησης, γιατί δεν απαιτείται η δημιουργία ειδικών εδαφικών μιγμάτων για την ανάπτυξη των νεαρών φυτών, και Ο περιορισμός της σκληρής χειρωνακτικής εργασίας, που είναι αναγκαία στις καλλιέργειες εδάφους όπως κατεργασία εδάφους, φύτεμα, ζιζανιοκτονία κτλ. Τα σημαντικότερα μειονεκτήματα της υδροπονικής καλλιέργειας είναι: Απαιτούνται αρκετά μεγάλες δαπάνες επένδυσης, είναι σχετικά ευαίσθητο σύστημα καλλιέργειας χωρίς μεγάλες ανοχές λαθών, απαιτούνται περισσότερες γνώσεις από τον καλλιεργητή. (Μαυρογιαννόπουλος, 1994) 36

1.1.4. Υδροπονικά συστήματα καλλιέργειας και υποστρώματα Στις υδροπονικές καλλιέργειες το υπόστρωμα αποτελεί ένα υποκατάστατο του εδάφους και επομένως θα πρέπει να είναι σε θέση να επιτελεί όλες τις λειτουργίες που γίνονται από το χώμα και μάλιστα με καλύτερο τρόπο. Μόνο όταν εκπληρώνεται αυτή η προϋπόθεση είναι οικονομικά σκόπιμη η χρήση υποστρώματος αντί της καλλιέργειας στο έδαφος (Σάββας, 2003). Τα υποστρώματα υδροπονικών καλλιεργειών συνήθως είναι πορώδη υλικά, φυσικά ή προερχόμενα από βιομηχανική επεξεργασία, τα οποία χάρη στην ύπαρξη των πόρων είναι σε θέση να συγκρατούν νερό (θρεπτικό διάλυμα) και αέρα σε κατάλληλες για την ανάπτυξη των φυτών αναλογίες. Έτσι στο βαθμό που το θρεπτικό διάλυμα με το οποίο τροφοδοτούνται περιέχει τα απαραίτητα για την ανάπτυξη των φυτών θρεπτικά στοιχεία, τα υποστρώματα μπορούν να υποκαθιστούν το έδαφος. Τα περισσότερα υποστρώματα υδροπονίας στις συνηθισμένες συνθήκες καλλιέργειας συμπεριφέρονται χημικά ως αδρανή υλικά, δεδομένου ότι πρακτικά δεν αποδίδουν ούτε δεσμεύουν ήδη υπάρχοντα στο θρεπτικό διάλυμα ιόντα (Σάββας, 2003). Τα υδροπονικά συστήματα διαιρούνται γενικά σε συστήματα καλλιέργειας σε θρεπτικό διάλυμα, τα οποία αποκαλούνται και υδροκαλλιέργειες και σε συστήματα καλλιέργειας σε υποστρώματα. Τα συστήματα καλλιέργειας σε υποστρώματα ονομάζονται σύμφωνα με το μέσο που χρησιμοποιείται, όπως η άμμος, το αμμοχάλικο, ο πετροβάμβακας, ο περλίτης, η ελαφρόπετρα, ο ζεόλιθος, το πριονίδι το κοκκόχωμα και άλλα οργανικά υλικά. Περαιτέρω, τα υδροπονικά συστήματα διακρίνονται σε ανοιχτά (συστήματα με αποβολή των απορροών στο περιβάλλον) ή κλειστά (συστήματα με ανακύκλωση των απορροών). Τα συστήματα υδροκαλλιέργειας περιλαμβάνουν την τεχνική Βαθιάς Ροής (Deep Flow Technique), την τεχνική Λεπτής Στοιβάδας Θρεπτικού Διαλύματος (NFT-Nutrient Film Technique) και την Αεροπονία (Aeroponics) (Maloupa, 2002). Ελαφρόπετρα Η ελαφρόπετρα είναι ένα προϊόν της ηφαιστειακής δραστηριότητας και συνήθως μία συγκεκριμένη μορφή λάβας που είναι πλούσια σε αέρια και πτητικές ουσίες (Challlinor, 1996). Οι γρήγορες εκτονώσεις της πίεσης κατά τη διάρκεια των ηφαιστειακών εκρήξεων οδηγούν στην απελευθέρωση αερίου και το σχηματισμό υλικών χαμηλής πυκνότητας που αποτελούνται από το ιδιαίτερα κυστοειδές ηφαιστειακό γυαλί. Η ελαφρόπετρα είναι διαδεδομένη σε περιοχές που είναι πλούσιες σε ηφαιστειακή δραστηριότητα, όπως οι πορτογαλικές Αζόρες, τα ελληνικά νησιά, η Ισλανδία, η Ιαπωνία, η Νέα Ζηλανδία, η Ρωσία, η Σικελία, η Τουρκία και οι ΗΠΑ. Η πρώτη ύλη εξάγεται από τα λατομεία, αλέθεται και κοσκινίζεται σύμφωνα με την απαίτηση των πελατών (Raviv et al., 2002). Βρίσκεται σε μεγάλες ποσότητες στην Ελλάδα και χρησιμοποιείται τα τελευταία χρόνια ως υπόστρωμα στις υδροπονικές 37

καλλιέργειες τόσο στη χώρα μας όσο και σε άλλες χώρες. Το κόστος της είναι αρκετά χαμηλό και παρουσιάζει σημαντικά πλεονεκτήματα ως υπόστρωμα (Γκίζας και συν, 2003). Οι φυσικές και χημικές ιδιότητές της επηρεάζονται από το συνολικό της μέγεθος (Raviv et al., 2002). Φυσικά χαρακτηριστικά: Η ελαφρόπετρα είναι ένα ελαφρύ πορώδες υλικό που έχει χαμηλό φαινομενικό ειδικό βάρος 0,4-0,8 g cm -3, και μέγεθος πόρων που φτάνει 70-85% (Boertje, 1994, Challinor, 1996, Raviv et al, 1999) και ph γύρω στο 7,3 (Σάββας, 2003), ανάλογα με την προέλευσή της και τις διαδικασίες κοσκινίσματος/ λείανσης. Όταν η ελαφρόπετρα διαθέτει αρκετούς μεγάλους πόρους μειώνεται αισθητά η ογκομετρική της περιεκτικότητα σε νερό, καθώς η τάση του νερού που περιέχει αυξάνεται (Boetrje, 1994, Raviv et al, 1999). Η υδατοϊκανότητα της ελαφρόπετρας είναι σχετικά χαμηλή σε σύγκριση με τον πετροβάμβακα, τον περλίτη ή τα οργανικά υποστρώματα και επιτρέπει την λήψη νερού και θρεπτικών από τα φυτά (Raviv et al, 1999). Χημικά χαρακτηριστικά: Η ελαφρόπετρα είναι ένα αδρανές υλικό που αποτελείται πρώτιστα από το πυρίτιο και το οξείδιο του Αργιλίου (Al), αλλά μπορεί να περιέχει και μεταλλικά οξείδια, ασβέστιο ή άλατα. Η χημική σύνθεση της ελαφρόπετρας παρουσιάζεται στον Πίνακα 1.1. Πίνακας 1.1. Χημική σύνθεση ελαφρόπετρας, εκφρασμένη σε οξείδια (%). (Πηγή: Raviv et al., 2002) Υλικό SiO 2 Al 2 O 3 CaO MgO Fe 2 O 3 Na 2 O K 2 O % 70-75 12-14 1-3 0.1-0.6 0.8-2.0 3-6 4-5 Αποστείρωση και διάθεση αποβλήτων: Η ελαφρόπετρα είναι βιολογικά αδρανής και δεν περιέχει κανένα παθογόνο ή ζιζάνιο (Challonor, 1996). Είναι σταθερό υλικό το οποίο μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί. Όντας ένα φυσικό προϊόν, μπορεί να απορριφθεί μετά την χρήση της χωρίς να προκαλέσει περιβαλλοντική ρύπανση (Raviv et al., 2002). 1.1.5. Κλειστά Υδροπονικά Συστήματα Όταν σε ένα υδροπονικό σύστημα το πλεονάζον θρεπτικό διάλυμα που απομακρύνεται από το περιβάλλον των ριζών συλλέγεται, ανανεώνεται, συμπληρώνεται και με τη βοήθεια μιας αντλίας οδηγείται ξανά στα φυτά προς επαναχρησιμοποίηση, τότε αυτό καλείται "κλειστό υδροπονικό σύστημα". Δηλαδή στα κλειστά υδροπονικά συστήματα έχουμε ανακύκλωση του θρεπτικού διαλύματος που περισσεύει (Savvas, 2002a). Η ανακύκλωση του θρεπτικού διαλύματος που περισσεύει και απορρέει από το ριζόστρωμα μετά από κάθε εφαρμογή άρδευσης συμβάλλει τόσο στην 38

εξοικονόμηση νερού και λιπασμάτων όσο και στον περιορισμό της μόλυνσης του περιβάλλοντος με νιτρικά και άλλα λιπάσματα. Πρόκειται δηλαδή για μία κατ εξοχήν φιλική προς το περιβάλλον μέθοδο καλλιέργειας φυτών. Η εφαρμογή ανακύκλωσης όμως εμπεριέχει κινδύνους γρήγορης εξάπλωσης μολύνσεων στην καλλιέργεια όταν το διάλυμα απορροής δεν απολυμαίνεται πριν επαναχρησιμοποιηθεί (Wohanka, 2002). Αυτό το πρόβλημα απαιτεί την εγκατάσταση ενός αποτελεσματικού συστήματος απολύμανσης του διαλύματος απορροής πριν από την ανακύκλωσή του, αυξάνοντας κατά συνέπεια το κύριο κόστος (Savvas, 2002a). Τα παραπάνω επιβεβαιώνουν και οι Raviv et al. (1998) και οι De Kreij et al. (1999). Οι Raviv et al. (1998) παρατήρησαν μια μείωση της κατανάλωσης λιπασμάτων για τα τριαντάφυλλα που έφθασε περίπου το 43% για τα νιτρικά άλατα, 37% για το κάλιο και 47% για το φώσφορο (κατά μέσον όρο 40%) όταν το διάλυμα απορροής συλλεγόταν και ανακυκλωνόταν. Επιπλέον, στην ίδια εργασία αναφέρθηκε ότι όταν δεν εφαρμόστηκε καμία ανακύκλωση, σχεδόν 76% του συνολικού αζώτου που χορηγήθηκε στα τριαντάφυλλα διέφυγε υπό μορφή νιτρικών αλάτων στο έδαφος, ρυπαίνοντας κατά συνέπεια το περιβάλλον. Για να λειτουργήσουν σωστά τα κλειστά υδροπονικά συστήματα θα πρέπει να υπάρχουν κατάλληλες εγκαταστάσεις (δίσκοι, κανάλια, πρόσθετες αντλίες κτλ), ώστε να είναι δυνατή η ανακύκλωση του θρεπτικού διαλύματος. Εκτός από τον επιπλέον εξοπλισμό, η ανακύκλωση του θρεπτικού διαλύματος απαιτεί και διαφορετικούς χειρισμούς όσον αφορά την τροφοδοσία των φυτών με θρεπτικό διάλυμα και γενικά τη θρέψη της καλλιέργειας σε σχέση με την καλλιέργεια σε ανοιχτά υδροπονικά συστήματα (Savvas, 2002a). Σύμφωνα με τον Wohanka (2002) τα συστήματα απολύμανσης του νερού που χρησιμοποιούνται στην υδροπονία ταξινομούνται σε τέσσερις ομάδες: παστερίωση με θέρμανση (ανταλλάκτες θερμότητας, απολύμανση με φλόγα), ακτινοβολίας UVc, χημικής επεξεργασίας (όζον, χλώριο, ιώδιο, υπεροξείδιο υδρογόνου κ.λπ.) και διήθηση (διήθηση μέσω μεμβρανών, αργή διήθηση ή βιοδιήθηση. Τα παραπάνω συστήματα, όταν συνδυάζονται με τον κατάλληλο εξοπλισμό, την καλή υγιεινή, την καταστολή ασθενειών ή την βιολογική καταπολέμησή τους, μειώνουν δραστικά τον κίνδυνο εμφάνισης και εξάπλωσης εδαφογενών ασθενειών μέσω της ανακύκλωσης του θρεπτικού διαλύματος (Wohanka, 2002). Στην Ευρώπη, ιδιαίτερα στις Κάτω Χώρες, η παστερίωση, η ακτινοβολία UVc και η αργή διήθηση μέσω άμμου είναι οι συνηθέστερα εφαρμοζόμενες μέθοδοι απολύμανσης για το διάλυμα απορροής πριν από την ανακύκλωσή του (Van Os, 1999). 1.1.6. Μέθοδοι χειρισμού θρεπτικών διαλυμάτων στα κλειστά υδροπονικά συστήματα 39

Στα κλειστά υδροπονικά συστήματα, οι συγκεντρώσεις θρεπτικών στοιχείων στο διάλυμα που παρέχεται στη καλλιέργεια καθορίζονται κατά ένα μεγάλο μέρος από τη σύνθεση του επαναχρησιμοποιημένου διαλύματος απορροής (Savvas, 2002b). Κάθε θρεπτική ουσία προσλαμβάνεται από τα φυτά μέσω διαφορετικών μηχανισμών απορρόφησης, με συνέπεια να υπάρχουν μεγάλες διαφορές στους ρυθμούς πρόσληψής τους (Sonneveld και Voogt, 1985, 1986, Sonneveld, 2000). Επιπλέον, η σύνθεση του διαλύματος απορροής είναι μεταβαλλόμενη κατά τη διάρκεια της καλλιεργητικής περιόδου επειδή οι αναλογίες λήψης θρεπτικών ουσιών και νερού επηρεάζονται από το στάδιο ανάπτυξης των φυτών (Adams και Massey, 1984 Van Goor et al., 1988), τις καιρικές συνθήκες (Sonneveld και Van den Bos, 1995) και άλλους μεταβλητούς περιβαλλοντικούς παράγοντες κατά τη διάρκεια της καλλιεργητικής περιόδου. Όλες αυτές οι παραλλαγές στις απορροές του θρεπτικού διαλύματος περιπλέκουν την επαναχρησιμοποίησή τους και το πρόβλημα γίνεται ακόμη περισσότερο περίπλοκο εξαιτίας του γεγονότος ότι στα εμπορικά θερμοκήπια η διαδικασία ανασύστασης των θρεπτικών διαλυμάτων πρέπει να εκτελεσθεί αυτόματα (Savvas, 2002b). Υπάρχουν δύο τεχνικές αυτοματοποίησης για την ανακύκλωση του διαλύματος απορροής που χρησιμοποιούνται ευρέως στις εμπορικές θερμοκηπιακές καλλιέργειες, οι οποίες περιγράφονται από τους De Kreij et al. (1999). Η πρώτη, που είναι η τυποποιημένη τεχνική, περιλαμβάνει τη μίξη της απορροής και του νερού σε μια αυτόματα διευθετήσιμη αναλογία στοχεύοντας σε μια σταθερή ηλεκτρική αγωγιμότητα στο εξερχόμενο μίγμα με συνέπεια να απαιτείται η έγχυση σταθερών και προκαθορισμένων ποσοτήτων λιπασμάτων σε αυτό το μίγμα για να επιτευχθεί μία προκαθορισμένη τιμή στόχος στο εξερχόμενο θρεπτικό διάλυμα. Η δεύτερη τεχνική περιλαμβάνει την έγχυση των λιπασμάτων στο νερό σε συγκεκριμένες δόσεις, οπότε προκύπτει ένα προκαθορισμένης σύνθεσης θρεπτικό διάλυμα το οποίο καλείται "τυποποιημένο θρεπτικό διάλυμα για τις κλειστές καλλιέργειες". Στη συνέχεια το διάλυμα αυτό αναμειγνύεται με διάλυμα απορροής σε μία αυτόματα μεταβαλλόμενη αναλογία ανάμειξης με στόχο την επίτευξη μίας σταθερής και προκαθορισμένης τιμής ηλεκτρικής αγωγιμότητας στο εξερχόμενο θρεπτικό διάλυμα. Σε μία πρόσφατη ερευνητική εργασία (Savvas, 2000b) αναπτύχθηκαν δύο εναλλακτικά μοντέλα για την αυτοματοποιημένη ανακύκλωση των απορροών στα θερμοκήπια υδροπονίας που λειτουργεί μέσω ενός συστήματος ελέγχου ηλεκτρονικού υπολογιστή. Το πρώτο μοντέλο είναι βασισμένο στον συχνό προσδιορισμό της σύνθεσης του διαλύματος απορροής με στόχο την γνώση της χημικής σύνθεσης του μείγματος διαλύματος απορροής και νερού (CDW) η οποία λαμβάνει υπόψη όπως ακριβώς η χημική σύνθεση του νερού άρδευσης στα ανοιχτά υδροπονικά συστήματα. Συνεπώς, χρησιμοποιώντας ένα κατάλληλο πρόγραμμα Η/Υ, είναι δυνατό να προετοιμαστούν τα θρεπτικά διαλύματα οποιασδήποτε επιθυμητής σύνθεσης εισάγοντας τη σύσταση του νερού, του διαλύματος απορροής, και τα χαρακτηριστικά 40

του διαλύματος που θέλουμε να παρασκευάσουμε (EC, ph, θρεπτικές αναλογίες για τα μακροστοιχεία, θρεπτικές συγκεντρώσεις για τα μικροστοιχεία). Το δεύτερο μοντέλο στηρίζεται στην αρχή του υπολογισμού συγκεκριμένων αναλογιών πρόσληψης θρεπτικών στοιχείων και νερού μέσω πειραμάτων θρέψης. Με βάση αυτή την αρχή, το διάλυμα απορροής αναμειγνύεται με ένα θρεπτικό διάλυμα που έχει διαφορετικές απόλυτες συγκεντρώσεις αλλά τις ίδιες αναλογίες σε μακροστοιχεία σε κάθε εφαρμογή άρδευσης οι οποίες αντιστοιχούν στις προϋπολογιζόμενες αναλογίες πρόσληψης θρεπτικών στοιχείων και νερού. Τα δύο παραπάνω μοντέλα βασίζονται στην μέτρηση ορισμένων μεταβλητών σε πραγματικό χρόνο (on-line), και ειδικότερα τον όγκο και την EC του διαλύματος απορροής και του ph του διαλύματος που λαμβάνεται μετά από την ανάμιξη του διαλύματος απορροής με νερό άρδευσης. Τα παραπάνω μοντέλα εξετάστηκαν υπό πραγματικές συνθήκες ανάπτυξης σε μια καλλιέργεια χρυσάνθεμου (Dendranthema Χ grandiflorum) που αναπτύχθηκε σε ένα πλήρως αυτοματοποιημένο θερμοκήπιο και οι δοκιμές επιβεβαίωσαν τη δυνατότητα αυτών να βελτιστοποιηθεί ο ανεφοδιασμός του διαλύματος απορροής με θρεπτικά στοιχεία και νερό (ανασύσταση θρεπτικού διαλύματος) στα πλήρως αυτοματοποιημένα κλειστά υδροπονικά συστήματα (Savvas, 2002b). 1.1.7. Η ποιότητα του νερού άρδευσης για τα υδροπονικά συστήματα Ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα που αντιμετωπίζονται κατά την ανακύκλωση του θρεπτικού διαλύματος είναι η συσσώρευση ιόντων, ιδιαίτερα του Na + και του Cl - (Attenburrow και Waller, 1980 Raviv et al, 1998 Urrestarazu και Garcia, 2000). Στις περισσότερες περιπτώσεις το Na + και το Cl - προσλαμβάνονται σε πολύ πιο μικρές ποσότητες σε σύγκριση με αυτές που είναι διαθέσιμες στο περιβάλλον των ριζών. Τα ιόντα Na + και Cl - εισάγονται κυρίως στο σύστημα μέσω του νερού άρδευσης και, σε πολύ μικρότερη έκταση, μέσω των προσμείξεων των λιπασμάτων. Επομένως, η ποιότητα του νερού άρδευσης είναι ο σημαντικότερος παράγοντας που καθορίζει τον βαθμό ανεπιθύμητης ιονικής συσσώρευσης στο περιβάλλον των ριζών. Η ποιότητα του νερού άρδευσης καθορίζεται κυρίως από τις ιονικές συγκεντρώσεις του. Κατά προτίμηση, αυτές οι συγκεντρώσεις πρέπει να είναι ίσες ή χαμηλότερες από τις αντίστοιχες αναλογίες ιόντος προς νερό που διέπουν την απορρόφησή τους από τα φυτά (συγκεντρώσεις απορρόφησης). Σε αυτή την περίπτωση, η διεξαγωγή της καλλιέργειας είναι δυνατή χωρίς οποιαδήποτε απώλεια νερού και θρεπτικών στοιχείων μέσω απορροών (Sonneveld, 2000). Υπάρχουν πολλοί συγγραφείς που έχουν καθιερώσει κριτήρια για τις ποιοτικές παραμέτρους του νερού άρδευσης. Σύμφωνα με τους Verwer και Wellman (1980) οι μέγιστες συγκεντρώσεις Na + και Cl - για το νερό άρδευσης που χρησιμοποιείται σε καλλιέργεια πετροβάμβακα είναι 50-100 ppm και 30-50 ppm, 41

αντίστοιχα. Οι Ολλανδοί θεωρούν ότι το νερό πρέπει να έχει EC 0,5 ds cm -1 ή μικρότερη ενώ οι συγκεντρώσεις των ιόντων Na και Cl πρέπει να είναι μικρότερες από 30 και 50 ppm, αντίστοιχα, ώστε να θεωρηθεί νερό καλής ποιότητας. Όταν η EC είναι υψηλότερη, θα απαιτηθούν συχνές απορρίψεις διαλύματος απορροής, οι οποίες θα ανεβάσουν το κόστος των λιπασμάτων και του νερού ενώ παράλληλα θα επιβαρύνουν και το περιβάλλον. Σύμφωνα με τους Ingratta et al. (1985), όταν το νερό έχει EC > 1,5 δεν είναι κατάλληλο για άρδευση στο θερμοκήπιο. Ο πίνακας 1.2 παρουσιάζει τυποποιημένες συγκεντρώσεις μακροστοιχείων και ιχνοστοιχείων στο νερό για καλλιέργειες εκτός εδάφους. Όταν οι συγκεντρώσεις Na + και Cl - είναι υψηλότερες από τις αντίστοιχες αναλογίες λήψης ιόντων/ νερού από τα φυτά (Sonneveld, 2000), η απορροή πρέπει να αποβληθεί μόλις οι συγκεντρώσεις Na + και Cl - στο διάλυμα απορροής υπερβαίνουν ορισμένα ανώτατα όρια (Raviv et al, 1998 Bar-Yosef et al, 2001a, 2001b) που είναι διαφορετικά για κάθε ιδιαίτερο είδος. Αντίθετα, εάν οι συγκεντρώσεις Na + και Cl - στο νερό άρδευσης είναι χαμηλές, δεν υπάρχει ουσιαστικά καμία ανάγκη να αποβληθεί μέρος του διαλύματος απορροής καθ' όλη τη διάρκεια της καλλιεργητικής περιόδου, υπό τον όρο ότι οι απορροές συμπληρώνονται με τις κατάλληλες ποσότητες θρεπτικών ουσιών και νερού πριν από την επαναχρησιμοποίησή τους (Savvas, 2002a). Πίνακας 1.2. Επιθυμητές τιμές που λαμβάνονται υπόψη για τον καθορισμό της ποιότητας του αρδευτικού νερού για καλλιέργειες εκτός εδάφους. (Πηγή: Benoit, 1992) ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΑΝΩΤΑΤΑ ΟΡΙΑ Στοιχεία Μοριακό βάρος g/l mm (1) mg l -1, ppm Νάτριο Na + 23.0 0.5 11.5 Χλώριο Cl - 35.5 1.0 35.5 Ασβέστιο Ca ++ 40.1 2.0 80.2 Μαγνήσιο Mg ++ 24.3 0.5 12.2 Θειικό άλας SO 4 -- ανθρακικό άλας HCO 3-96.1 0.5 48.1 61.0 0.4 244.0 µm µg l -1 ppb Σίδηρος Fe ++ 55.9 0.5 28.0 Μαγγάνιο Mn ++ 54.9 10.0 549.0 Χαλκός Cu ++ 63.5 1.0 63.5 Ψευδάργυρος Zn ++ 65.4 5.0 327.0 Βόριο B +++ 10.8 25.0 270.0 Flourine F - 19.0 25.0 475.0 ms cm -1 at 25 o C 42

Electrical Conductivity 0.5 1: Για την μετατροπή σε ισοδύναμα οι δεδομένες τιμές συνόρων mmol και μmol πρέπει να πολλαπλασιαστούν με το σθένος του κατιόντος ή του ανιόντος: π.χ.ca ++ : 2.0*2=4 meq 1.4. ΑΛΑΤΟΤΗΤΑ 1.4.1. Αλατότητα Τα καταστρεπτικά αποτελέσματα της υψηλής αλατότητας στα φυτά μπορούν να παρατηρηθούν στο επίπεδο ολόκληρες της καλλιέργειας, με το θάνατο των φυτών ή/ και την μείωση στην παραγωγικότητα. Πολλά φυτά αναπτύσσουν μηχανισμούς είτε για να αποκλείσουν τα άλατα από τα κύτταρά τους είτε για να ανεχτούν την παρουσία τους μέσα στα κύτταρα. Η ύπαρξη αλατότητας στην περιοχή των ριζών, επηρεάζει όλες τις σημαντικές λειτουργίες των φυτών, όπως η φωτοσύνθεση, η πρωτεϊνική σύνθεση και ο μεταβολισμός της ενέργειας και των λιπιδίων. Η πρώτη αντίδραση του φυτού στην αλατότητα είναι μια μείωση της έκτασης της επιφάνειας των φύλλων του, που ακολουθείται από μειωμένη κατανάλωση νερού αλλά και μειωμένη συνολική παραγωγή βιομάζας. Οι υδατάνθρακες που απαιτούνται για την ανάπτυξη των κυττάρων, παρέχονται κυρίως μέσω της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης, και τα ποσοστά φωτοσύνθεσης είναι συνήθως χαμηλότερα στα φυτά που εκτίθενται στην αλατότητα, ειδικά στο NaCl (Parida και Das, 2004). Τα φυτά αναπτύσσουν έναν μεγάλο αριθμό βιοχημικών και μοριακών μηχανισμών για να αντιμετωπίσουν την πίεση που τους ασκεί η αλατότητα (Iyengar και Reddy, 1996). Σύμφωνα με τους Bohnert και Jensen (1996) οι βιοχημικές στρατηγικές για την αλατισμένη ανοχή στα φυτά περιλαμβάνουν: 1) εκλεκτική συσσώρευση ή αποκλεισμός των ιόντων, 2) έλεγχος της ιονικής λήψης από τις ρίζες και μεταφορά στα φύλλα, 3) αππέκριση των ανεπιθύμητων ιόντων αλάτων στα χυμοτόπια, 4) σύνθεση των συμβατών διαλυτών για ωσμωτική εξισσορόπηση στο κυτόπλασμα, 5) αλλαγές στην αλληλουχία των βιοχημικών αντιδράσεων της φωτοσύνθεσης, 6) αλλαγή στη δομή των μεμβρανών, 7) επαγωγή των αντιοξειδωτικών ενζύμων, και 8) επαγωγή των ορμονών των φυτών. Σύμφωνα με τους Maas και Hoffman (1977) η ανοχή στα άλατα μπορεί να εκφρασθεί ποσοτικά μέσω μοντέλων που αποδίδουν το επίπεδο αλατότητας στο οποίο αρχικά παρατηρείται πτώση παραγωγής (τιμές EC κατώτατων ορίων) καθώς και τον ρυθμό μείωσης της παραγωγής ανά μονάδα αύξησης της EC. Ένα φυτό θεωρείται "προσαρμοσμένο" στην αλατότητα όταν ισχύει τουλάχιστον μία από τις ακόλουθες περιπτώσεις μετά από την φάση της προσαρμογής του: α) όταν πραγματοποιείται μια αύξηση στο μέσο σχετικό ποσοστό ανάπτυξης των φυτών των μεταχειρίσεων με αλατότητα, έτσι ώστε η αύξηση αποκαθίσταται με μια αξία λίγο πολύ παρόμοια με αυτήν των φυτών ελέγχου, 43

β) τα φυτά έχουν αποκτήσει την ικανότητα να ολοκληρωθεί ο βιολογικός τους κύκλος σε ένα αλατούχο περιβάλλον στο οποίο τα μη-προσαρμοσμένα φυτά δεν θα ήταν ικανά να επιβιώσουν (Poljakoff-Mayber και Lerner, 1999). 1.2.2. Η αλατότητα στο έδαφος Ορισμός Αλατούχο έδαφος ορίζεται το έδαφος που έχει τόση υψηλή συγκέντρωση διαλυτών αλάτων ώστε να έχει επιπτώσεις στην ανάπτυξη των φυτών. Η συγκέντρωση των αλάτων σε ένα έδαφος προσδιορίζεται από την ηλεκτρική του αγωγιμότητα (Munns, 1999). Η αλατότητα δημιουργείται μέσω των φυσικών ή ανθρωπίνων διαδικασιών συσσώρευσης διαλυμένων αλάτων στο εδαφικό νερό σε σημείο που εμποδίζει την ανάπτυξη των φυτών (Munns, 1999). Το πρόβλημα της αλατότητας προκύπτει όταν στην καλλιέργεια των ημιάγονων ή ξηρών εδαφών τα χώματα είναι ήδη αλατούχα ή γιατί γίνεται πότισμα με υφάλμυρο νερό, το οποίο προσθέτει αλατότητα στο χώμα. Επιπλέον, η υπερβολική χρήση των χημικών λιπασμάτων και της άρδευσης έχει μετατρέψει εκατοντάδες εκτάρια των καλλιεργημένων εύφορων εδαφών σε αλατούχα εδάφη. Οι αντιδράσεις των φυτών στην αλατότητα εξαρτώνται από τα είδη αλάτων (θειικά και χλωριούχα άλατα ) που συμβάλλουν στην αλατότητα καθώς επίσης και τις συνολικές συγκεντρώσεις των ηλεκτρολυτών (Alam, 1999). Η νατρίωση είναι ένα δευτερεύον αποτέλεσμα της αλατότητας στα αργιλώδη εδάφη, όπου η διύλιση μέσω των φυσικών ή των ανθρώπινων διαδικασιών έχει ξεπλύνει τα διαλυτά άλατα στο υπέδαφος, και άφησε το νάτριο συνδεδεμένο στα αρνητικά φορτία του αργίλου (Munns, 1999). Το νερό άρδευσης που περιέχει ανόργανα άλατα σε υψηλότερες συγκεντρώσεις από αυτές που αντιστοιχούν στις ανάγκες των φυτών σε θρεπτικά στοιχεία θεωρείται χαμηλής ποιότητας. Γενικά, η ολική περιεκτικότητα του αρδευτικού νερού σε άλατα αποτελεί το σημαντικότερο κριτήριο για προσδιορισμό της ποιότητας του. Αυξημένες συγκεντρώσεις αλάτων στο νερό άρδευσης έχουν ως αποτέλεσμα την ανύψωση της αλατότητας στην περιοχή της ρίζας. Έτσι, το νερό άρδευσης, με βάση την περιεκτικότητα του σε άλατα μπορεί να διακριθεί σε ποιοτικές κατηγορίες. Η περιεκτικότητα του νερού σε άλατα εκφράζεται σε μονάδες είτε ηλεκτρικής αγωγιμότητας (EC σε ds/m), είτε ppm είτε γραμμοϊσοδυνάμων ανά λίτρο (meq/lt) (Λυκοσκούφης, 2003). Τα πιο κοινά κατιόντα που συνδέονται με την εδαφική αλατότητα είναι Ca 2+, Mg 2+, και Na +, ενώ τα ανιόντα είναι Cl -, SO 4 2-, και HCO 3 -. Στην ίδια περίπτωση, το Κ + και το NO 3 - που ενσωματώνονται στο χώμα μέσω της υπερβολικής λίπανσης μπορεί να συμβάλουν στην αλατότητα, και όταν το ph του μέσου είναι μεγαλύτερο 44

από 9, το CO 3 2- γίνεται ένα σημαντικό ανιόν. Υπερβολική ποσότητα Na + προκαλεί την επιδείνωση της φυσικής δομής του χώματος και μπορεί να είναι τοξικό για τα φυτά. Το χλώριο (Cl) και το βόριο (Β) είναι επίσης τοξικά. Το βόριο λαμβάνει ιδιαίτερη προσοχή, επειδή έχει βρεθεί σε διάφορα υφάλμυρα νερά, αλλά η τοξικότητα βορίου δεν θεωρείται επίδραση της αλατότητας (Alam, 1999). Ο Sonneveld (1995) έκανε μια σύγκριση μεταξύ της ποσότητας νερού και διαθέσιμου αζώτου στο χώμα και σε υπόστρωμα θερμοκηπίων λαμβάνοντας υπόψη την συνολική πρόσληψη αζώτου από μια υψηλής παραγωγικότητας καλλιέργεια ντομάτας. Διαπίστωσε ότι για την καλλιέργεια που αναπτύσσεται στο χώμα, μόνο το ένα τέταρτο περίπου (27%) του συνολικά απαραίτητου αζώτου είναι πραγματικά διαθέσιμο στο χώμα (διαθέσιμο άζωτο 1875 mmol m -2 ) ενώ στο σύστημα με τον πετροβάμβακα μόνο ένα μικρό ποσοστό του συνολικά απαιτούμενου N (3.3%) είναι διαθέσιμο (230 mmol m -2 ) για τα φυτά σε μία δεδομένη στιγμή. Αυτά τα στοιχεία υποδηλώνουν ότι αφ' ενός η ανάπτυξη στα υποστρώματα απαιτεί ακριβέστερη λίπανση και αφ' ετέρου ότι ο έλεγχος των διαλυμάτων στα υποστρώματα είναι ευκολότερος και πιο γρήγορος στα συστήματα εκτός εδάφους έναντι του εδάφους των θερμοκηπίων. Επίσης, αναφέρεται ότι απαιτούνται περίπου 8 φορές περισσότερα λιπάσματα για να αλλάξουν τη συγκέντρωση στο εδαφολογικό διάλυμα του ανώτερου στρώματος του εδάφους ενός θερμοκηπίου απ ό,τι σε ένα σύστημα με υπόστρωμα τον πετροβάμβακα. Για τις καλλιέργειες που αναπτύσσονται στο έδαφος η επιλογή της ανακύκλωσης των απορροών δεν είναι δυνατή, έτσι οι καλλιεργητές πρέπει να εστιάσουν στον περιορισμό της χορηγούμενης ποσότητας λιπασμάτων αλλά και νερού με στόχο την μείωση των απορροών θρεπτικών ουσιών. Η μείωση των συγκεντρώσεων των θρεπτικών ουσιών στο εδαφικό απορρέον νερό απαιτεί ένα πρόγραμμα λίπανσης στο οποίο η χρήση των λιπασμάτων να είναι προσεκτικά συντονισμένη και όσο το δυνατόν πιο κοντά στην ελάχιστη απαραίτητη ποσότητα ώστε να έχουμε τη μέγιστη παραγωγή της επιθυμητής ποιότητας (Sonneveld, 2000). 1.2.4. Η επίδραση της αλατότητας στην ανάπτυξη και την παραγωγή των φυτών Είναι ευρέως γνωστό ότι η αλατότητα είναι ο σημαντικότερος περιβαλλοντικός παράγοντας που περιορίζει την ανάπτυξη και την παραγωγή των φυτών. (Bernstein, 1976). Τα φυτά που αναπτύσσονται σε αλατούχα εδάφη αντιμετωπίζουν πρόβλημα με την υψηλή συγκέντρωση αλάτων στο εδαφικό διάλυμα (υψηλή οσμωτική πίεση και χαμηλό υδατικό δυναμικό) και με τις υψηλές συγκεντρώσεις τοξικών ιόντων, όπως του χλωρίου και του νατρίου (Gunes et al., 1992). Πρόβλημα αλατότητας μπορεί να συμβεί και σε συστήματα υδροπονικών καλλιεργειών λόγω της συσσώρευσης αλάτων που περιέχονται στο νερό άρδευσης. Η 45

αλατότητα είναι πιο σοβαρή στα μικρού όγκου μέσα ανάπτυξης της ρίζας που χρησιμοποιούνται στις εκτός εδάφους καλλιέργειες, επειδή η συσσώρευση των αλάτων συμβαίνει πιο γρήγορα. Ιδιαίτερα, όταν οι καλλιέργειες αναπτύσσονται σε κλειστά συστήματα, με ανακύκλωση του θρεπτικού διαλύματος, η συσσώρευση των αλάτων είναι πιο γρήγορη και πιο έντονη (Sonneveld et al., 1999). Ο Sonneveld (2000) διέκρινε δύο κύριες ομάδες επιδράσεων, δηλαδή επιδράσεις λόγω ανισορροπιών θρέψης και επιδράσεις που προέρχονται από την τοξικότητα. Η επιδράσεις της αλατότητας στην θρέψη υποδηλώνουν ότι η ανάπτυξη της καλλιέργειας επηρεάζεται από διαταραχές στην πρόσληψη ή την μεταφορά και ανακατανομή στα διάφορα φυτικά όργανα των ιόντων που είναι σημαντικά για την ανάπτυξη των φυτών. Τα τοξικά αποτελέσματα της αλατότητας δημιουργούνται μέσω της υπερβολικής απορρόφησης ενός ιδιαίτερου ιόντος. Οι Savvas και Lenz (1994) αναφέρουν ότι σε μία καλλιέργεια μελιτζάνας εκτός εδάφους, η EC αυξήθηκε από 2,1 σε 8,1 ds m -1 με την προσθήκη NaCl στο θρεπτικό διάλυμα και τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το μοντέλο των Maas and Hoffman (1977) ισχύει επίσης και στην υδροπονία. Ο προσδιορισμός της επίδρασης της αλατότητας στην ανάπτυξη και την παραγωγή ισχύει μόνο για τις καλλιέργειες που λαμβάνουν θρεπτικά διαλύματα με επαρκείς θρεπτικές συγκεντρώσεις. Εάν σε ένα θρεπτικό διάλυμα η συγκέντρωση ορισμένων θρεπτικών στοιχείων είναι ανεπαρκής σε μερικές θρεπτικές ουσίες αλλά η EC ανέρχεται στις ενδεδειγμένες τιμές, λόγω της παρουσίας ή της πρόσθετης προσθήκης ενός ιδιαίτερου άλατος (π.χ. NaCl, Κ 2 SO 4, Ca(NO 3 ) 2, κ.λπ.) θα εμφανιστούν θρεπτικές διαταραχές (Savvas, 2001). Ο βαθμός μείωσης της παραγωγής εξαρτάται από την συνολική συγκέντρωση αλάτων στο περιβάλλων των ριζών, το είδος των αλάτων, την ανθεκτικότητα του συγκεκριμένου φυτικού είδους ή και ποικιλίας στην αλατότητα (Cusido et al., 1987, Chartzoulakis και Klapaki, 2000, Botia et al., 1998, Cornillon και Palloix, 1996), τον τρόπο διαχείρισης της άρδευσης (Plaut, 1997), το στάδιο ανάπτυξης των φυτών, την διάρκεια έκθεσης των φυτών στην αλατότητα (del Amor et al., 1999, 2001), και τις επικρατούσες κλιματικές συνθήκες (Cornillon και Palloix, 1996, Sonneveld 1988, Pasternak, 1987). Η αλατότητα ελαττώνει την απόδοση των καλλιεργούμενων καρποδοτικών λαχανικών μέσω κυρίως της μείωσης του μεγέθους των καρπών και λιγότερο μέσω της μείωσης του αριθμού των καρπών ανά φυτό (Plaut, 1997). Οι Maurogiannopoulos et al. (2002) και οι del Amor et al. (2001) αναφέρουν ότι σε επίπεδα υψηλής αλατότητας η παραγωγή της τομάτας περιορίζεται εξαιτίας της μείωσης τόσο του αριθμού των καρπών ανά φυτό, όσο και του μέσου βάρους των καρπών, επισημαίνουν ότι η αλατότητα περιορίζει κυρίως το μέσο βάρος του καρπού. Οι Carvajal et al. (1999) αναφέρουν μεγαλύτερη μείωση του αριθμού των καρπών ανά φυτό. 46