0 ΑΡΗΣΟΣΔΛΔΗΟ ΠΑΝΔΠΗΣΖΜΗΟ ΘΔΑΛΟΝΗΚΖ ΥΟΛΖ ΓΔΧΠΟΝΗΑ ΣΟΜΔΑ ΔΓΓΔΗΧΝ ΒΔΛΣΗΧΔΧΝ, ΔΓΑΦΟΛΟΓΗΑ ΚΑΗ ΓΔΧΡΓΗΚΖ ΜΖΥΑΝΗΚΖ ΔΡΓΑΣΖΡΗΟ ΔΓΑΦΟΛΟΓΗΑ Μεηαπηπρηαθή Δηδίθεπζε Δδαθνινγίαο θαη Γηαρείξηζεο Δδαθηθψλ Πφξσλ «ΑΞΗΟΛΟΓΖΖ ΣΟΤ ΓΗΑ ΑΝΗΟΝΗΚΖ ΡΖΣΗΝΖ ΔΚΥΤΛΗΕΟΜΔΝΟΤ ΦΧΦΟΡΟΤ Χ ΓΔΗΚΣΟΤ ΓΗΑΘΔΗΜΟΤ ΦΧΦΟΡΟΤ ΣΧΝ ΔΓΑΦΧΝ» Μεηαπηπρηαθή Γηαηξηβή ΝΗΚΟΛΑΟ Α. ΛΑΡΚΟ Γεσπφλνο Δπηβιέπσλ Β. Κεξακίδαο Οκφηηκνο Καζεγεηήο Θεζζαινλίθε, 2010
1 Στους γονείς μου Αλέξανδρο και Δήμητρα και στον αδερφό μου Φίλιππο
2 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Με την ολοκλήρωση της μεταπτυχιακής μου διατριβής, θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον κ. Βησσαρίωνα Κεραμίδα, επιβλέποντα καθηγητή της παρούσας διατριβής, για την υπόδειξη του θέματος, το ενδιαφέρον, τη καίρια και συνεχή καθοδήγηση του τόσο κατά την διάρκεια όσο και κατά την συγγραφή αυτής. Κατ επέκταση, εκφράζω θερμές ευχαριστίες στο προσωπικό του Εργαστηρίου Εδαφολογίας, ιδιαίτερα τους καθηγητές και υποψήφιους διδάκτορες, οι οποίοι με προθυμία και ευχαρίστηση προσέφεραν την γνώση και εμπειρία τους, οι οποίες απεδείχθησαν πολύτιμες, για την εκπόνηση της μεταπτυχιακής μου διατριβής. Ν. Α. Λάρκος
3 ΠΔΡΗΔΥΟΜΔΝΑ ει. ΔΗΑΓΧΓΖ - ΚΟΠΟ 5 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 1: ΑΝΑΚΟΠΖΖ ΒΗΒΛΗΟΓΡΑΦΗΑ 9 1.1 Γεληθά πεξί θσζθφξνπ 1.2 πκβαηηθέο κέζνδνη πξνζδηνξηζκνχ δηαζέζηκνπ θσζθφξνπ 13 1.3 Αληνληθέο Ηνληναληαιιαθηηθέο Ρεηίλεο 14 1.3.1 Ηδηφηεηεο ησλ ξεηηλψλ ζε ζρέζε κε ηελ παξαιαβή ηνπ εδαθηθνχ 15 θσζθφξνπ 1.3.2 Σξφπνο δξάζεσο ησλ ξεηηλψλ 16 1.3.3 Δμέιημε ησλ ξεηηλψλ 17 1.4 Ζ ζρέζε αλάπηπμεο Mitscherlich Bray 19 1.5 Μελζτεσ με τθν χριςθ ιοντοανταλλακτικϊν ρθτινϊν 22 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 2: ΤΛΗΚΑ ΚΑΗ ΜΔΘΟΓΟΗ 24 2.1 Δδάθε 2.2 Αληνληθέο Ηνληναληαιιαθηηθέο Ρεηίλεο - PRS 25 2.3 Βηνινγηθφ Πείξακα 25 2.4 Μέζνδνη 27 2.4.1 Αλαιχζεηο ραξαθηεξηζκνχ 2.4.2 Αλαιχζεηο γνληκφηεηαο 30 2.4.3 Απνηέθξσζε Γηαιπηνπνίεζε θπηηθψλ ηζηψλ 37 2.4.4 Δμαγσγή Δθρχιηζε θαη πξνζδηνξηζκφο P ησλ αληνληθψλ ξεηηλψλ 38 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 3: ΑΠΟΣΔΛΔΜΑΣΑ ΤΕΖΣΖΖ 39 3.1 Γεδνκέλα πνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ γηα ηελ απάληεζε ησλ ηεζέλησλ εξσηεκάησλ 3.2 Δπζχγξακκεο ζπζρεηίζεηο ηεο πξνζιήςεσο P θαη ηεο ηθαλφηεηαο 41 ηξνθνδνζίαο ησλ θπηψλ κε P. 3.2.1 πζρεηίζεηο κεηαμχ πξνζιήςεσο P θαη Ρεηίλεο P, γηα ηα 43 αζβεζηνχρα θαη φμηλα εδάθε.
4 3.3 Δπζχγξακκεο ζπζρεηίζεηο κεηαμχ ζπγθεληξψζεσο P ζηε θπηνκάδα θαη 45 ηθαλφηεηαο ηξνθνδνζίαο κε P (Ρεηίλε P) 3.4 πζρεηίζεηο κεηαμχ πξνζιήςεσο P θαη Olsen P θαη ζχγθξηζε απηψλ κε 47 αλάινγεο ζπζρεηίζεηο φηαλ σο θξηηήξην δηαζεζηκφηεηαο θσζθφξνπ ήηαλ ν Resin P. 3.5 ρέζεηο κεηαμχ ηνπ Ρεηίλε P θαη ησλ απνδφζεσλ πξνζδηνξηζκφο ηνπ 50 θξηζίκνπ νξίνπ. 3.5.1 Δθαξκνγή ηεο εμηζψζεσο Mitscherlich Bray 3.5.2 Γηαγξάκκαηα Cate Nelson 54 3.6 πζρεηίζεηο κεηαμχ απνιχησλ πνζψλ P θαηά Olsen θαη Ρεηίλε P. 55 Eδαθηθά ζπζηαηηθά πνπ επεξεάδνπλ ηελ ηθαλφηεηα εθνδηαζκνχ ησλ θπηψλ κε P. ΤΜΠΔΡΑΜΑΣΑ 56 ΠΔΡΗΛΖΦΖ 57 ABSTRACT 58 ΒΗΒΛΗΟΓΡΑΦΗΑ 59
5 ΔΗΑΓΧΓΖ ΚΟΠΟ Γηα ηε επίηεπμε ηεο γεσξγηθήο παξαγσγήο αιιά θαη ηελ απνθπγή ππνβαζκίζεσο ηνπ εδάθνπο είλαη αλαγθαία ε κειέηε ησλ θπζηθνρεκηθψλ ηδηνηήησλ ελφο εδάθνπο πνπ πξφθεηηαη λα θαιιηεξγεζεί. Ζ κειέηε απηή ζπλίζηαηαη ζηελ πνζνηηθή θαη πνηνηηθή αλάιπζε ησλ δηαθφξσλ παξαγφλησλ θαη ηδηνηήησλ πνπ νξίδνπλ ηελ Παξαγσγηθφηεηα ηνπ, δειαδή, ηελ ηθαλφηεηα ηνπ εδάθνπο λα δίλεη ηθαλνπνηεηηθέο εζνδείεο ζε έλα ζπγθεθξηκέλν ζχζηεκα γεσξγηθήο εθκεηάιιεπζεο. Έλαο απφ ηνπο παξάγνληεο ηεο Παξαγσγηθφηεηαο ελφο εδάθνπο είλαη θαη ε Γνληκφηεηά ηνπ, δειαδή, ε δπλαηφηεηα ηνπ εδάθνπο λα παξέρεη ζξεπηηθά ζηνηρεία ζην θπηφ ζε ηθαλνπνηεηηθέο πνζφηεηεο θαη κε επαξθψο γξήγνξν ξπζκφ, αθνξά δειαδή θπξίσο ηελ ρεκεία ησλ απαξαηηήησλ ή νπζησδψλ ζξεπηηθψλ ζηνηρείσλ θαη ηδηαίηεξα ηνλ πξνζδηνξηζκφ ησλ πνζψλ ησλ δηαζέζηκσλ ζξεπηηθψλ ζηνηρείσλ ζην έδαθνο. Σα νπζηψδε ζξεπηηθά ζηνηρεία θαηαηάζζνληαη ζε δπν κεγάιεο θαηεγνξίεο : α) ηα καθξνζηνηρεία ή καθξνζξεπηηθά C, Ζ, Ο, P, N, K, Ca, Mg, S θαη β) ηα κηθξνζηνηρεία ή κηθξνζξεπηηθά Fe, Mn, Zn, Cu, Mo, B, Cl. Δθηφο ηνπ C, ε πξφζιεςε ησλ ππνινίπσλ ζξεπηηθψλ γίλεηαη απφ ην εδαθηθφ δηάιπκα, ππφ κνξθή ηφλησλ (ην Ζ θαη ην Ο παξαιακβάλνληαη ππφ κνξθή H 2 Ο), ηα νπνία κπνξεί λα είλαη ηφληα απηψλ θαζαπηψλ ησλ ζηνηρείσλ π.ρ. Ca ++, Cu ++, Zn ++ ή ηνληθέο κνξθέο ξηδψλ ηνπο π.ρ NO - 3, SO -- 4, NH + 4, H 2 PO - 4, HPO -- 4. Τπφ ηελ επξεία έλλνηα ε παξνχζα δηαηξηβή αθνξά ηε κειέηε ηνπ δηαζέζηκνπ θσζθφξνπ ν νπνίνο φπσο θαη φια ηα εδαθηθά ζξεπηηθά ζηνηρεία, απαληάηαη ηφζν ζηελ ζηεξεά θάζε ηνπ εδάθνπο ζε κεγαιχηεξεο πνζφηεηεο, φζν θαη ζην εδαθηθφ δηάιπκα κε δηάθνξεο κνξθέο ζε κηθξφηεξεο πνζφηεηεο. ηελ θχζε ν θψζθνξνο απαληάηαη πάληνηε κε ηελ πεληαζζελή ηνπ κνξθή θαη ζπλεπψο ζηα θπζηθά θσζθνξηθά νξπθηά πεξηέρεηαη κε ηελ νξζνθσζθνξηθή ηνπ κνξθή ( PO 3-4 ). ην εδαθηθφ δηάιπκα απαληάηαη κε ηελ κνξθή ησλ νξζνθσζθνξηθψλ αληφλησλ, H 2 PO - 4, HPO 2-4 θαη PO 3-4, νη αλαινγίεο ησλ νπνίσλ ξπζκίδνληαη απφ ην εδαθηθφ ph. ηηο ζπλήζεηο ηηκέο ph ηνπ εδάθνπο (ph=5,5 8,4), ζην εδαθηθφ δηάιπκα επηθξαηνχλ ηα ηφληα H 2 PO - 4 θαη HPO 2-4. Τπφ ηελ ζηελή θαη ζπγθεθξηκέλε έλλνηα, ε παξνχζα δηαηξηβή αθνξά ηελ κειέηε ηεο ρξήζεσο αληνληθψλ ξεηηλψλ σο ελαιιαθηηθήο κεζφδνπ πξνζδηνξηζκνχ δηαζεζίκνπ θσζθφξνπ έλαληη ησλ ζπλήζσλ ζπκβαηηθψλ κεζφδσλ.
6 Οη ζπλεζέζηεξα ρξεζηκνπνηνχκελεο κέζνδνη πξνζδηνξηζκνχ ηνπ δηαζέζηκνπ θσζθφξνπ ησλ εδαθψλ είλαη εθείλεο πνπ ρξεζηκνπνηνχλ ρεκηθά αληηδξαζηήξηα (νμέα, βάζεηο, άιαηα) ή κείγκαηα απηψλ, νη νπνίεο φκσο παξνπζηάδνπλ ζνβαξά κεηνλεθηήκαηα. Δίλαη δπλαηφλ λα πξνζδηνξίδνπλ κέξνο ηνπ εδαθηθνχ θσζθφξνπ πνπ δελ είλαη άκεζα δηαζέζηκν ζηα θπηά, πεξηνξίδνληαη απφ ηελ εδαθηθή παξαιιαθηηθφηεηα θαη ζπλήζσο δελ είλαη θαηάιιειεο γηα εδάθε φπνπ εθαξκφδνληαη κε πδαηνδηαιπηά ιηπάζκαηα φπσο νη θσζθνξίηεο. Σα ηζρπξφηεξα επηρεηξήκαηα θαηά ηεο ρξήζεσο ρεκηθψλ εθρπιηζηηθψλ ζπλνςίδνληαη εηο ηα εμήο : α) ηα ρεκηθά εθρπιηζηηθά δελ εθηηκνχλ ηνλ ξπζκφ ειεπζεξψζεσο θσζθφξνπ απφ ηε ζηεξεά θάζε ηνπ εδάθνπο θαη ηεο ηξνθνδνζίαο ησλ θπηψλ κε θψζθνξν, β) δελ αληαλαθινχλ ηηο θπζηθέο ζπλζήθεο νχηε ηνλ ηξφπν αλαπιεξψζεσο ησλ απσιεηψλ ζε θψζθνξν ηνπ εδαθηθνχ δηαιχκαηνο, γ) είλαη δπλαηφλ λα πξνθαιέζνπλ αλαθαηαλνκή ησλ δηαθφξσλ κνξθψλ εδαθηθνχ θσζθφξνπ, δ) ζηνρεχνπλ ζε ζπγθεθξηκέλεο κνξθέο εδαθηθνχ θσζθφξνπ, άξα θάζε εθρπιηζηηθφ πξννξίδεηαη γηα ζπγθεθξηκέλν ηχπν εδαθψλ θαη ε) ζην έδαθνο δελ ππάξρνπλ ηζρπξά ρεκηθά αληηδξαζηήξηα νχηε νη ξίδεο ησλ θπηψλ εθθξίλνπλ παξφκνηα. Γηα ηνπο παξαπάλσ ιφγνπο, ηα ηειεπηαία ρξφληα νη πξνζπάζεηεο ησλ εδαθνιφγσλ έρνπλ ζηξαθεί ζηε ρξήζε πιηθψλ πνπ αληηθαηνπηξίδνπλ ηηο θπζηθέο εδαθηθέο ζπλζήθεο θαη πξνζνκνηάδνπλ ηε δξάζε ησλ ξηδψλ ησλ θπηψλ φζνλ αθνξά ηνλ πξνζδηνξηζκφ ησλ δηαζεζίκσλ κνξθψλ ησλ ζξεπηηθψλ ζηνηρείσλ. Σέηνηα πιηθά είλαη νη ηνληναληαιιαθηηθέο ξεηίλεο. Οη ξεηίλεο είλαη νξγαληθά πνιπκεξή πνπ θέξνπλ κεγάιν αξλεηηθφ θνξηίν (εάλ πξφθεηηαη λα εθηηκεζνχλ νη δηαζέζηκεο κνξθέο ζξεπηηθψλ πνπ απαληνχλ ζε κνξθή θαηηφλησλ) ή ζεηηθφ θνξηίν ζηελ πεξίπησζε εθηηκήζεσο ηνπ δηαζέζηκνπ θσζθφξνπ (θσζθνξηθά αληφληα). ηελ δεχηεξε πεξίπησζε φηαλ ε ξεηίλε έιζεη ζε επαθή κε ην πγξφ έδαθνο πξνζξνθά ηα θσζθνξηθά αληφληα ηνπ εδαθηθνχ δηαιχκαηνο δηαηεξψληαο ρακειή ηελ ζπγθέληξσζε ηνπο ζε απηφ. Λφγσ ηεο ηζνξξνπίαο κεηαμχ πγξήο θαη ζηεξεήο θάζεο, ε ζηεξεά θάζε θηλεηνπνηεί πξνζξνθεκέλα θσζθνξηθά αληφληα πξνο ην εδαθηθφ δηάιπκα γηα λα αλαπιεξψζεη ηηο απψιεηεο, απηά πξνζξνθψληαη εθ λένπ απφ ηελ ξεηίλε θαη ε δηαδηθαζία επαλαιακβάλεηαη κέρξηο φηνπ εμαληιεζνχλ ηα απνζέκαηα θσζθφξνπ πνπ εχθνια κεηαβαίλνπλ ζηελ πγξή θάζε. Γειαδή, ε ξεηίλε δξα φπσο νη ξίδεο ησλ θπηψλ ρσξίο ηελ παξεκβνιή θάπνησλ ρεκηθψλ αληηδξαζηεξίσλ θαη εθηηκά θαη ηνλ ξπζκφ απειεπζεξψζεσο θσζθφξνπ θαη ηξνθνδνζίαο ηνπ ζηα θπηά.
7 Έλα ζεκαληηθφ πιενλέθηεκα ησλ ηνληναληαιιαθηηθψλ ξεηηλψλ, εθηφο ηνπ φηη πξνζνκνηάδνπλ ηελ δξάζε ησλ ξηδψλ θαη αληαλαθινχλ πηζηφηεξα ην εδαθηθφ πεξηβάιινλ, είλαη φηη επξίζθνπλ εθαξκνγή ζε επξεία θαηεγνξία εδαθψλ ζε αληίζεζε κε ηα ρεκηθά εθρπιηζηηθά πνπ, φπσο αλαθέξζεθε, έρνπλ ζρεδηαζηεί γηα ζπγθεθξηκέλε θαηεγνξία εδαθψλ. Με ηηο ζεκεξηλέο ηερληθέο ε ξεηίλε είλαη ελζσκαησκέλε ζε πιαζηηθή κεκβξάλε ζπγθεθξηκέλεο επηθάλεηαο θαη ζηεξεσκέλε ζε πιαζηηθφ πιαίζην. Δηζάγεηαη ζην έδαθνο ηνπ αγξνχ ή ζε έδαθνο ζε γιάζηξεο ζην εξγαζηήξην ή ζε ζεξκνθήπην θαη κεηά ηελ παξακνλή ηεο γηα νξηζκέλν ρξφλν, εμάγεηαη απφ ην έδαθνο, ν πξνζξνθεκέλνο θσζθφξνο ζηε ξεηίλε εθρπιίδεηαη κε αληαιιαγή κε έλα άιιν αληφλ (ζπλήζσο Cl - ) θαη κεηξάηαη πνζνηηθά. Ζ ηθαλφηεηα ησλ εδαθψλ λα εθνδηάδνπλ ηα θπηά κε θψζθνξν εθθξάδεηαη σο mg ή κg P/ επηθάλεηα ξεηίλεο / ζπγθεθξηκέλν ρξφλν. Ο ρξφλνο παξακνλήο ηεο ξεηίλεο ζην έδαθνο είλαη ζπλήζσο 15 εκέξεο (ζχκθσλα κε ηηο νδεγίεο ησλ θαηαζθεπαζηψλ). Οη ηνληναληαιιαθηηθέο ξεηίλεο έρνπλ ρξεζηκνπνηεζεί απφ νξηζκέλνπο εξεπλεηέο σο ελαιιαθηηθή ιχζε έλαληη ησλ ζπκβαηηθψλ εθρπιηζηηθψλ γηα ηελ απφθηεζε δεηθηψλ δηαζεζίκσλ κνξθψλ ελφο ζξεπηηθνχ ζηνηρείνπ. Οη δείθηεο απηνί ζε πνιιέο πεξηπηψζεηο ζπζρεηίδνληαλ κε ηελ πξφζιεςε ηνπ ζξεπηηθνχ ή ηηο απνδφζεηο εμίζνπ ηθαλνπνηεηηθά κε ή θαιιίηεξα απφ ηνπο δείθηεο ησλ ζπκβαηηθψλ εθρπιηζηηθψλ. Δλ ηνχηνηο, ε ρξήζε ησλ ξεηηλψλ δελ έρεη εθαξκνζζεί ζε επξεία θιίκαθα γηα αλαιχζεηο ξνπηίλαο γηα ηνπο εμήο ιφγνπο : α) απαηηεί κεγάινπο ρξφλνπο εθαξκνγήο, β) είλαη πξνβιεκαηηθφο ζε πνιιέο πεξηπηψζεηο ν δηαρσξηζκφο ηνπο απφ ην έδαθνο, γ) θαηαζηξέθεηαη ε ξεηίλε ή ν ππνδνρέαο ηεο θαηά ηελ επαθή ηεο κε ην έδαθνο θαη δ) ην ζπνπδαηφηεξν, δελ ππάξρνπλ ιεπηνκεξείο κειέηεο είηε εξγαζηεξηαθέο ή ζηνλ αγξφ ζρεηηθέο κε ηε βαθμολόγηζη ηηρ κεζφδνπ ησλ ξεηηλψλ. Με βάζε ηα αλσηέξσ, ε παξνχζα δηαηξηβή απνζθνπνχζε ζηελ αμηνιφγεζε ηεο αληνληθήο ξεηίλεο (ζε κνξθή κεκβξαλψλ ξεηίλεο) σο κέζνπ απνθηήζεσο ελφο αμηφπηζηνπ δείθηε ηεο ηθαλφηεηαο ησλ εδαθψλ λα εθνδηάδνπλ ηα θπηά κε θψζθνξν. Απηφ έγηλε κε έλα πείξακα κε 20 εδάθε ζε δνρεία θαη πεηξακαηηθφ θπηφ ην rye grass (Lolium perenne L.). πγθεθξηκέλα νη ζθνπνί ηεο δηαηξηβήο πνπ ηίζεληαη ζε κνξθή εξσηήζεσλ, ήηαλ: 1) Υπάρχει ικανοποιθτικι ςυςχζτιςθ μεταξφ τθσ ικανότθτασ των εδαφϊν να εφοδιάηουν τα φυτά με φϊςφορο, όπωσ αυτι εκτιμάται με τθ χριςθ ανιονικϊν
8 μεμβρανϊν, και τθσ προςλιψεωσ φωςφόρου από τα φυτά, τθσ ςυγκεντρϊςεωσ φωςφόρου ςτθ βιομάηα ι των αποδόςεων; 2) Μπορεί θ ικανότθτα των εδαφϊν να εφοδιάηουν τα φυτά με P, να δϊςει ζνα κρίςιμο όριο το οποίο να διαχωρίηει τα εδάφθ ςε εκείνα που κα αντιδράςουν ι δεν κα αντιδράςουν ςτθ φωςφορικι λίπανςθ (βακμολόγθςθ τθσ μεκόδου); Γχν άιινη δεπηεξεχνληεο ζθνπνί ηεο δηαηξηβήο ήηαλ: α) Τπάξρεη ζπζρέηηζε κεηαμχ ησλ απνιχησλ πνζψλ P, πνπ παξαιακβάλνληαη απφ ηελ αληνληθή ξεηίλε, θαη απηψλ πνπ εθρπιίδνληαη κε ην ζπκβαηηθφ εθρπιηζηηθφ ηνπ Olsen; β) Τπάξρεη ζπζρέηηζε κεηαμχ ηεο ηθαλφηεηαο ησλ εδαθψλ λα εθνδηάδνπλ ηα θπηά κε θψζθνξν θαη ησλ ζπζηαηηθψλ ηνπ εδάθνπο πνπ επεξεάδνπλ ηελ ρεκεία ηνπ θσζθφξνπ (άξγηινο, CaCO 3, ph, νξγαληθή νπζία, ειεχζεξα νμείδηα Fe);
9 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 1. ΑΝΑΚΟΠΖΖ ΒΗΒΛΗΟΓΡΑΦΗΑ 1.1 Γεληθά πεξί θσζθφξνπ Ο θσζθφξνο ηεο ζηεξεάο θάζεο ηνπ εδάθνπο βξίζθεηαη ζε ρεκηθή ηζνξξνπία, κε ηνλ θσζθφξν ηνπ εδαθηθνχ δηαιχκαηνο, φπσο θαίλεηαη ζην ρήκα 1(Larsen, 1967). ηεξεά θάζε δχζθνια θηλεηνπνηήζηκνο θψζθνξνο εχθνια θηλεηνπνηήζηκνο θσζθφξνο Φσζθφξνο εδαθηθνχ δηαιχκαηνο ρήκα 1. Μνξθέο εδαθηθνχ P θαη ε κεηαμχ ηνπο ηζνξξνπία. ηελ θαηεγνξία ηνπ δχζθνια θηλεηνπνηήζηκνπ θψζθνξνπ αλήθνπλ ν νξγαληθφο θσζθφξνο, νη δπζδηάιπηεο αλφξγαλεο θσζθνξηθέο ελψζεηο θαη κέξνο ηνπ πξνζξνθεκέλνπ θσζθφξνπ. Ζ πξφζιεςε απηψλ ησλ κνξθψλ θσζθφξνπ απφ ηα θπηά είλαη πνιχ δχζθνιε θαη ν ξπζκφο πξφζιεςεο, εαλ ζπκβαίλεη, είλαη πνιχ αξγφο. πλεπψο δελ ζπλεηζθέξεη ζηελ ζξέςε ηνπ θπηνχ ηθαλνπνηεηηθά. Οη κνξθέο απηέο απνηεινχλ πεξίπνπ ην 99% ηνπ νιηθνχ θσζθφξνπ ηνπ εδάθνπο θαη απηφ γηαηί ν θσζθφξνο πξνζξνθάηαη ζηε ζηεξεά θάζε ηνπ εδάθνπο θαη δεζκεχεηαη πνιχ εχθνια θαη ηζρπξά ή αδξαλνπνηείηαη κε ζρεκαηηζκφ ηδεκάησλ ιφγσ ηεο κεγάιεο ρεκηθήο ηνπ ζπγγέλεηαο κε ηα δηζζελή (Ca, Mg ) θαη ηα ηξηζζελή θαηηφληα ( Al, Fe ). πλνπηηθά νη δηάθνξνη κεραληζκνί δεζκεχζεσο αθηλεηνπνηήζεσο ηνπ θσζθφξνπ, φπσο αλαθέξνληαη απφ ηνπο Sample θαη ζπλεξγάηεο (1980) είλαη : 1) θαηαβχζηζε ησλ θσζθνξηθψλ κε ηφληα ηνπ εδαθηθνχ δηαιχκαηνο Ca, Mg, Al, Fe ζε δπζδηάιπηεο ελψζεηο, 2) ζρεκαηηζκφο ηδήκαηνο κε ηα αληαιιάμηκα θαηηφληα Ca, Mg, Al, Fe ζηελ επηθάλεηα ησλ νξπθηψλ,
10 3) ζρεκαηηζκφο ρεκηθνχ δεζκνχ κε ηηο νκάδεο Al-OH θαη Fe-OH ησλ φμππδξνμεηδίσλ αξγηιίνπ θαη ζηδήξνπ θαη ηδίσλ νκάδσλ ησλ αθκψλ ησλ αξγηιηνππξηηηθψλ νξπθηψλ. 4) πξνζξφθεζε ζηελ επηθάλεηα ηνπ ειεχζεξνπ CaCO 3 κε ζρεκαηηζκφ δπζδηάιπησλ θσζθνξηθψλ αζβεζηίσλ θαη 5) ειεθηξνζηαηηθή έιμε ησλ θσζθνξηθψλ απφ ηα ζεηηθά θνξηία ηεο αξγίινπ. Ακέζσο γίλεηαη αληηιεπηφ φηη ζε φια ηα εδάθε ε πξνζξφθεζε ηνπ θσζθφξνπ είλαη έληνλε θαη ηα απνζέκαηα θσζθφξνπ πνπ ζρεκαηίδνληαη κεηά απφ ζπλερείο θσζθνξηθέο ιηπάλζεηο είλαη ζεκαληηθά. Ο νξγαληθφο θσζθφξνο ζπκπιεξψλεη ην πνζνζηφ ηνπ δχζθνια θηλεηνπνηήζηκνπ θψζθνξνπ. Ο εχθνια θηλεηνπνηήζηκνο θσζθφξνο (labile P) απνηειεί ην ελαπνκείλαλ 1% ηνπ νιηθνχ θσζθφξνπ θαη είλαη άκεζα δηαζέζηκνο γηα πξφζιεςε απφ ηα θπηά θαη ζπλίζηαηαη απφ θσζθφξν ζπλδεδεκέλν κε ειεθηξνζηαηηθέο έιμεηο, κε ηε ζηεξεά θάζε ηνπ εδάθνπο, κέξνο ηνπ πξνζξνθεκέλνπ θσζθφξνπ θαη απφ ζρεηηθά επδηάιπηεο θσζθνξηθέο ελψζεηο. Απηφλ αθξηβψο ηνλ θσζθφξν πξνζπαζνχκε λα πξνζδηνξίζνπκε κε ηηο δηάθνξεο εξγαζηεξηαθέο κεζφδνπο. Πξηλ απφ ηελ εγθαηάζηαζε κηαο θαιιηέξγεηαο ή ζε ήδε εγθαηεζηεκέλε θαιιηέξγεηα, είλαη απαξαίηεην λα πξνζδηνξηζζνχλ νξηζκέλεο ηδηφηεηεο ηνπ εδάθνπο πνπ επεξεάδνπλ ηελ ζπκπεξηθνξά ησλ θπηψλ (π.ρ. ph, αιαηφηεηα) θαη θπξίσο ην επίπεδν ησλ δηαζέζηκσλ ζξεπηηθψλ ζην έδαθνο ψζηε λα θαζνξηζζεί ε ιηπαληηθή πνιηηηθή. Ο ηειεπηαίνο πξνζδηνξηζκφο παξαδνζηαθά γίλεηαη θπξίσο κε ηελ βνήζεηα ρεκηθψλ εθρπιηζηηθψλ (ή ζπκβαηηθψλ κεζφδσλ φπσο ζπλήζσο ιέγνληαη) ηα νπνία παξαιακβάλνπλ απφ ην έδαθνο ηελ κνξθή ηνπ ζξεπηηθνχ ζηνηρείνπ πνπ πηζηεχεηαη ή είλαη γλσζηφ φηη επηθξαηεί θαη είλαη αθνκνηψζηκε απφ ηα θπηά, επεξεάδεη άκεζα ηελ ζξέςε ηνπο θαη ζπλεπψο ραξαθηεξίδεη ηελ γνληκφηεηα ηνπ εδάθνπο σο πξνο ζην ζηνηρείν απηφ. Χο αθομοιώζιμη ή διαθέζιμη κνξθή ελφο ζξεπηηθνχ ζηνηρείνπ, νξίδεηαη εθείλε πνπ κπνξεί λα πξνζεγγίζεη ηηο ξίδεο ηνπ θπηνχ θαη λα πξνζιεθζεί κε ξπζκφ ηθαλφ λα επεξεάζεη ηελ αλάπηπμή ηνπ. Σν ηδαληθφ εθρπιηζηηθφ δηαζεζίκσλ ζξεπηηθψλ απαηηεί ηε ιήςε αληηπξνζσπεπηηθνχ δείγκαηνο εδάθνπο ψζηε νη ηηκέο πνπ ζα απνθηεζνχλ, λα αληηθαηνπηξίδνπλ ηελ πξαγκαηηθή εηθφλα ηνπ αγξνχ θαη λα πξνζθέξνπλ αμηφπηζηεο ζπζηάζεηο θαιιηεξγεηηθήο δηαρείξηζεο. Δπηπιένλ, πξέπεη λα πιεξνί θάπνηα ραξαθηεξηζηηθά ψζηε λα κπνξεί λα ραξαθηεξηζηεί εμ νινθιήξνπ σο ηδαληθφ. Πξέπεη α) λα εθρπιίδεη αλ είλαη δπλαηφλ φια ηα ζξεπηηθά ηαπηφρξνλα, β) λα έρεη εθαξκνγή
11 ζε φινπο ηνπο ηχπνπο ησλ εδαθψλ, γ) λα δίλεη επαλαιήςηκα θαη αθξηβή απνηειέζκαηα, πνπ θαηαιιήισο εξκελεπκέλα λα θαζνξίδνπλ ηελ ιηπαληηθή αγσγή, δ) λα είλαη απιφ ζηελ εθαξκνγή, θζελφ, κε ρξνλνβφξν, θαη ε) λα έρεη ζεσξεηηθή βάζε ψζηε λα εθηηκά ηηο πξαγκαηηθά δηαζέζηκεο κνξθέο ησλ ζξεπηηθψλ ζην έδαθνο γηα ηα θπηά (Peck θαη Sνltanpour,1990). Υσξίο ην ηειεπηαίν ραξαθηεξηζηηθφ είλαη ακθίβνιν αλ ηα άιια κπνξνχλ λα πξαγκαηνπνηεζνχλ. Απαξαίηεηε πξνυπφζεζε γηα ηελ εξκελεία ησλ απνηειεζκάησλ κηαο κεζφδνπ, ψζηε λα απνηειεί αμηφπηζην δηαγλσζηηθφ θξηηήξην ηεο γνληκφηεηαο ηνπ εδάθνπο σο πξνο ην ζξεπηηθφ ζηνηρείν πνπ εθρπιίδεη, είλαη ε βαθμολόγηζη ηεο, δειαδή, ε δηαπίζησζε αλ ηα πνζά ηνπ ζξεπηηθνχ πνπ εθρπιίδνληαη ζπζρεηίδνληαη κε ηελ ζπκπεξηθνξά ηνπ θπηνχ. Με ηνλ φξν ζπζρεηίδνληαη, ελλνείηαη φηη απμαλφκελνπ ηνπ δηαζέζηκνπ ζξεπηηθνχ ζηνηρείνπ, φπσο πξνζδηνξίδεηαη κε ζπγθεθξηκέλε κέζνδν, απμάλνληαη νη απνδφζεηο ή εδάθε κε ίδηα ηηκή δηαζέζηκνπ ζηνηρείνπ κε ηε ζπγθεθξηκέλε κέζνδν λα δίλνπλ ίδηεο απνδφζεηο. ηαηηζηηθά ε ζπζρέηηζε δείρλεηαη απφ ηνλ πςειφ ζπληειεζηή ζπζρεηίζεσο πνπ πξέπεη λα είλαη πιεζηέζηεξα ζηε κνλάδα. Με ηελ βαζκνιφγεζε νξίδεηαη θαη ε θξίζηκε ηηκή ηνπ ζξεπηηθνχ ζηνηρείνπ. Γεπηεξεχνπζεο πξνυπνζέζεηο, φπσο αλαθέξζεθε είλαη ε κέζνδνο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη λα είλαη γξήγνξε, θζελή θαη πξαθηηθά εθαξκφζηκε. πλήζσο, ε βαζκνιφγεζε, μεθηλά κε πεηξάκαηα ζε γιάζηξεο ζην ζεξκνθήπην ή ζαιάκνπο αλάπηπμεο ψζηε λα ειαρηζηνπνηεζεί ε επίδξαζε άιισλ κεηαβιεηψλ, απνκνλψλνληαο ηελ ζρέζε κεηαμχ ηνπ πξνζδηνξηδφκελνπ πνζνχ ηνπ ζξεπηηθνχ θαη ηνπ παξάγνληα αλάπηπμεο ηνπ θπηνχ πνπ κπνξεί λα είλαη ε αχμεζε ηεο θπηνκάδαο, ε απφδνζε ή ε πξφζιεςε ηνπ ζξεπηηθνχ. Με απηφλ ηνλ ηξφπν γίλεηαη εθηθηή ε ρξήζε πνιιψλ ηχπσλ εδαθψλ κε έλα κεγάιν εχξνο ραξαθηεξηζηηθψλ, γεγνλφο ζεκαληηθφ γηα ηελ αμηνπηζηία ησλ απνηειεζκάησλ πνπ ιακβάλνληαη. Σα πεηξάκαηα επαλαιακβάλνληαη ζε ζπλζήθεο αγξνχ ψζηε λα απνθηήζνπλ ξεαιηζηηθή ζεκαζία. Οη Fixen θαη Grove (1990) ζπλνςίδνληαο ηα απνηειέζκαηα απφ έλα κεγάιν αξηζκφ κειεηψλ ζπζρέηηζεο θαη βαζκνιφγεζεο, πνπ αθνξνχζαλ ηνλ δηαζέζηκν θψζθνξν θαηέιεμαλ ζην ζπκπέξαζκα φηη ηα πνζά ηνπ πξνζδηνξηδφκελνπ δηαζεζίκνπ θσζθφξνπ κε ηηο ζπκβαηηθέο κεζφδνπο είλαη απνιχησο θαηάιιεια γηα ηελ πξφβιεςε ηεο αληίδξαζεο ηεο θαιιηέξγεηαο ζηελ ιίπαλζε, πζηεξνχλ φκσο ζηελ πξφβιεςε ηνπ κεγέζνπο ηεο αληίδξαζεο θαη ηνπ ξπζκνχ κε ηνλ νπνίν απαηηείηαη λα εθνδηάδεηαη ε θαιιηέξγεηα κε θψζθνξν ψζηε λα επηδείμεη κέγηζηε νηθνλνκηθή απφδνζε ζε νπνηαλδήπνηε ρξνληά ή αγξφ.
12 Σα κεηνλεθηήκαηα ησλ ζπκβαηηθψλ κεζφδσλ, φπσο αλαθέξζεθε θαη ζηελ Δηζαγσγή, είλαη ηα εμήο: α) ε δηαγλσζηηθή ηνπο ηθαλφηεηα πεξηνξίδεηαη απφ ηελ εδαθηθή παξαιιαθηηθφηεηα, β) ε δξάζε ηνπο δελ είλαη πιήξσο θαηαλνεηή φζνλ αθνξά ηελ εθιεθηηθφηεηα ηνπο θαη πξνζδηνξίδνπλ ζηαηηθά ηελ δηαζεζηκφηεηα ηνπ ζξεπηηθνχ θαη φια απηά ζε δηαηαξαγκέλα εδαθηθά δείγκαηα θαη γ) δελ αληαλαθινχλ ηηο θπζηθέο εδαθηθέο ζπλζήθεο. Δπηπιένλ κεηνλεθηήκαηα ππάξρνπλ θαη ζε φρη θαη ηφζν εκθαλείο παξακέηξνπο ηεο εδαθνινγηθήο αλάιπζεο. Γηα παξάδεηγκα, ζηελ πξνηεηλφκελε ιίπαλζε πνπ πξνθχπηεη κέζσ κηαο κεζφδνπ, νη Olson θαη ζπλεξγάηεο (1987) βξήθαλ δηαθνξέο ζην θφζηνο ησλ πξνηεηλφκελσλ ιηπάλζεσλ πνπ δφζεθαλ απφ ηέζζεξα δηαθνξεηηθά εξγαζηήξηα παξφιν πνπ νη εθηηκήζεηο ηεο παξαγσγήο ήηαλ παξφκνηεο. Σν γεγνλφο απηφ ζπλέβε ιφγσ ηεο δηαθνξεηηθήο θηινζνθίαο ζηελ εξκελεία ηεο κεζφδνπ κεηαμχ ησλ εκπνξηθψλ θαη παλεπηζηεκηαθψλ εξγαζηεξίσλ. Μέζσ ζπληεξεηηθφηεξεο ηαθηηθήο ηα παλεπηζηεκηαθά εξγαζηήξηα ζπληζηνχλ ιηπάλζεηο πνπ λα δηαηεξνχλ ηα επίπεδα ηνπ ζξεπηηθνχ ζπζηαηηθνχ ζην έδαθνο ζε επαξθή επίπεδα, ζην φξην φπνπ πάλσ απφ ην νπνίν δελ ππάξρεη πηζαλφηεηα αληίδξαζεο ηεο θαιιηέξγεηαο ζηελ ιίπαλζε Γη απηνχο ηνπο ιφγνπο, νη εδαθνιφγνη έρνπλ ζηξαθεί ζηελ αλαδήηεζε ελαιιαθηηθψλ κεζφδσλ πνπ πξνζνκνηάδνπλ ηε δξάζε ησλ ξηδψλ ησλ θπηψλ, ρσξίο ηε ρξήζε ηζρπξψλ αληηδξαζηεξίσλ θαη πνπ λα έρνπλ γεληθφηεξε εθαξκνγή. Μηα ηέηνηα κέζνδνο είλαη ε ρξήζε ηνληναληαιιαθηηθψλ ξεηηλψλ. Ζ ρξήζε ησλ ηνληναληαιιαθηηθψλ ξεηηλψλ ζηεξίδεηαη ζηελ αξρή ηεο δεμακελήο κε άπεηξε ρσξεηηθφηεηα γηα ην ζξεπηηθφ ζηνηρείν παξφκνηα κε εθείλε ησλ θπηηθψλ ξηδψλ. Οη ξίδεο, φπσο αλαθέξζεθε θαη ζηελ Δηζαγσγή, πξνζιακβάλνληαο ζπλερψο ην ζξεπηηθφ απφ ην εδαθηθφ δηάιπκα, δηαηεξνχλ ρακειή ηε ζπγθέληξσζε ηνπ ζ απηφ αλαγθάδνληαο ηε ζηεξεά θάζε ηνπ εδάθνπο λα ειεπζεξψζεη λέεο πνζφηεηεο ηνπ ζξεπηηθνχ νη νπνίεο πξνζιακβάλνληαη εθ λένπ απφ ηηο ξίδεο κέρξηο φηνπ εμαληιεζνχλ ηα απνζέκαηα πνπ εχθνια κπνξνχλ λα κεηαβνχλ ζην εδαθηθφ δηάιπκα. Οη ξεηίλεο κε ηελ πιεζψξα ησλ ζεηηθψλ ηνπο θνξηίσλ, ζηελ πεξίπησζε ηνπ θσζθφξνπ, φηαλ έιζνπλ ζε επαθή κε ην έδαθνο δξνπλ φπσο ε ελεξγφο ξίδα ησλ θπηψλ. Σν γεγνλφο απηφ, ζεσξεηηθά, επηηξέπεη κφλν ζην πνζφ ηνπ εδαθηθνχ θσζθφξνπ πνπ κπνξεί λα αληηδξάζεη ζε κηα ηέηνηα δεμακελή λα κεηξεζεί, θαη πνπ αλαινγεί ζην ίδην πνζφ πνπ αληηδξά κε ηελ δπλακηθή ζην έδαθνο δεμακελή, δειαδή, ηελ ελεξγφ ξίδα ηνπ θπηνχ. Παξφια απηά, ε επηδησθφκελε αλαινγία δελ είλαη εμ νινθιήξνπ εθηθηή γηαηί ε ξίδα θαη νη κηθξννξγαληζκνί ηνπ
13 κηθξνπεξηβάιινληνο ησλ ξηδψλ κπνξνχλ λα αιιάμνπλ ηελ δηαζεζηκφηεηα ηνπ θσζθφξνπ ζηελ ξηδφζθαηξα. Απνηεινχλ φκσο ηελ πιεζηέζηεξε πξνζέγγηζε ηνπ πεξηβάιινληνο ησλ ξηδψλ. 1.2 πκβαηηθέο κέζνδνη πξνζδηνξηζκνχ δηαζέζηκνπ θσζθφξνπ ήκεξα, ππάξρνπλ νθηψ (νη πιένλ ζπλήζεηο) ζπκβαηηθέο κέζνδνη πξνζδηνξηζκνχ ηνπ δηαζέζηκνπ θσζθφξνπ (Πίλ. 1), φπνπ ε θάζε κηα έρεη πξνηαζεί γηα ζπγθεθξηκέλε θαηεγνξία εδαθψλ. Ζ εξκελεία απηψλ θαζνξίδεηαη απφ ηελ θαηεγνξία εδαθψλ γηα ηελ νπνία πξνηάζεθαλ θαη ζπρλά ηα πξνζδηνξηδφκελα πνζά ηνπ δηαζέζηκνπ θσζθφξνπ δελ ζπζρεηίδνληαη ηθαλνπνηεηηθά κεηαμχ ησλ δηαθφξσλ κεζφδσλ πξνζδηνξηζκνχ εθηφο θαη αλ ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ εδάθνπο είλαη παξφκνηα. Απφ ηηο πιένλ ρξεζηκνπνηνχκελεο μερσξίδνπλ απηέο ησλ Bray θαη Kurtz, (1945) ηνπ Mehlich, (1953) θαη ηνπ Olsen θαη ζπλεξγαηψλ, (1954). Ζ κέζνδνο πνπ πξνηάζεθε απφ ηνπο Bray θαη Kurtz ην 1945 έρεη δχν παξαιιαγέο, ηελ Bray P1 θαη ηελ Bray P2. Ζ πξψηε ρξεζηκνπνηεί σο εθρπιηζηηθφ έλα κίγκα δηαιπκάησλ NH 4 F 0,03N θαη HCl 0,025N θαη ε δεχηεξε κίγκα NH 4 F 0,03N θαη HCl 0,1N. Αληίζηνηρα, ζπληζηψληαη γηα ρξήζε ζε φμηλα εδάθε κε ph < 6,8, κέηξηαο ζχζηαζεο, θαη γηα φμηλα εδάθε φπνπ ε θχξηα ιηπαληηθή πεγή ππήξμαλ νη θσζθνξίηεο ή ην κεγαιχηεξν πνζνζηφ ηνπ P ζπλαληάηαη κε δηάθνξεο κνξθέο θσζθνξηθνχ Al θαη Fe θαη δεπηεξεπφλησο Ca. Βαζίδεηαη ζηελ δηαιπηνπνίεζε ηνπ εδαθηθνχ P κε ηελ δξάζε ησλ H + θαη ζηελ ηθαλφηεηα ηνπ F - λα κεηψλεη ηελ ελεξγφηεηα ηνπ Al 3+ θαη, ζε κηθξφηεξε έληαζε, ηνπ Ca 2+ θαη Fe 3+ ζην ζχζηεκα. Πίλαθαο 1. πκβαηηθέο κέζνδνη πξνζδηνξηζκνχ δηαζεζίκνπ θσζθφξνπ ΚΟΙΝΟ ΕΚΥΤΛΙΣΙΚΟ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΟΝΟΜΑ AB-DTPA Bray P1 Bray P2 Mehlich 1 Mehlich - 3 Egner Morgan Olsen 1M NH 4 HCO 3 + 0.005M DTPA (ph = 7.5) 0,025 N HCl + 0,03 N NH 4 F 0,1 N HCl + 0,03 N NH 4 F 0,05M HCl+ 0,0125M H 2 SO 4 0,015M NH 4 F + 0,2M CH 3 COOH + 0.25M NH 4 NO 3 + 0,013M HNO 3 + 0.001M EDTA 0,02 N Ca lactate + 0,02 N HCl 0,54N HOAc + 0,7 N Na OAc (ph= 4.8) 0,5 M NaHCO 3 (ph=8,5) Soltanpour and Schwab (1977) Bray and Kurtz(1945) a Bray and Kurtz(1945) b Mehlich(1953) Mehlich(1984) Egner et al. (1960) Morgan(1941) Olsen et al. (1954)
14 Έλα κίγκα νμέσλ είλαη θαη απηφ πνπ πξνηάζεθε απφ ηνλ Mehlich ην 1953. πλίζηαηαη απφ HCl 0,05N θαη H 2 SO 4 0,025N θαη νλνκάδεηαη επίζεο θαη σο Mehlich No1 (αθνινχζεζε παξαιιαγή ηνπ ην 1984 Mehlich No3) ή θαη σο εθρπιηζηηθφ Βφξεηαο Καξνιίλαο. Κπξίσο, ρξεζηκνπνηείηαη γηα φμηλα, ph < 6,5, εδάθε, ρακειήο Η.Α.Κ (<10 cmol/kg) κε ρακειφ πνζνζηφ νξγαληθήο νπζίαο, θάησ ηνπ 5%. Γελ είλαη θαηάιιειε γηα εδάθε αιθαιηθήο αληηδξάζεσο. Παξνκνίσο κε ηηο κεζφδνπο Bray, βαζίδεηαη ζηελ δηαιπηνπνίεζε φισλ ησλ κνξθψλ ησλ θσζθνξηθψλ αζβεζηίσλ θαη δεπηεξεπφλησο ησλ θσζθνξηθψλ αξγηιίσλ θα ζηδήξσλ. Σν εθρπιηζηηθφ πνπ πξφηεηλαλ νη Olsen θαη ζπλεξγάηεο (1954) είλαη έλα αιθαιηθφ δηάιπκα NaHCO 3 0,5M, ξπζκηζκέλν ζε ph 8,5. Πξνηάζεθε γηα αζβεζηνχρα, αιθαιηθήο ή νπδέηεξεο αληίδξαζεο εδάθε φπνπ ν εδαθηθφο P ζπλαληάηαη θπξίσο ζε κνξθή θσζθνξηθψλ αζβεζηίσλ, ηα νπνία θαιείηαη λα - 2- δηαιπηνπνηήζεη. Οθείιεη ηελ δξάζε ηνπ ζηελ παξνπζία ησλ ηφλησλ HCO 3 θαη CO 3. Σα πξψηα αληηθαζηζηνχλ ηα πξνζξνθεκέλα θσζθνξηθά ηφληα απνδίδνληαο ηα ζην εδαθηθφ δηάιπκα. Δπηπιένλ ηα ηφληα CO 2-3 θαηαβπζίδνπλ ηα ηφληα Ca 2+ σο αδηάιπην CaCO 3 κεηψλνληαο ηελ ελεξγφηεηα ηνπο, βνεζψληαο ηελ δηαιπηνπνίεζε ησλ θσζθνξηθψλ αζβεζηίσλ. Ζ δηαηήξεζε ηνπ ph ζην 8,5 είλαη θαίξηαο ζεκαζίαο γηα ηελ εμαγσγή αμηφπηζησλ απνηειεζκάησλ. Ζ εξκελεία ησλ απνηειεζκάησλ ηνπ εθρπιηζηηθνχ Olsen θαη ε θαηάηαμε ησλ εδαθψλ βάζε απηήο, βνεζά ζηελ ράξαμε ηεο ιηπαληηθήο ηαθηηθήο θαηά ηελ δηάξθεηα ηεο θαιιηεξγεηηθήο πεξηφδνπ. ε γεληθέο γξακκέο, πνζά θσζθφξνπ ζην έδαθνο θάησ απφ 10 mg/kg δείρλνπλ κεγάιε πηζαλφηεηα αληίδξαζεο ζηελ θσζθνξηθή ιίπαλζε, κεηαμχ 10-15 mg/kg πηζαλή αληίδξαζε ζηελ ιίπαλζε θαη πάλσ απφ 15 mg/kg πνιχ κηθξή ή θακία αληίδξαζε ζηελ ιίπαλζε. Ζ κέζνδνο Olsen εθαξκφδεηαη σο κέζνδνο ξνπηίλαο γηα ηα ειιεληθά εδάθε θαη γηα απηφ ρξεζηκνπνηήζεθε ζηελ παξνχζα δηαηξηβή σο κέζνδνο ζπγθξίζεσο. 1.3 Αληνληθέο Iνληναληαιιαθηηθέο Ρεηίλεο Οη ξεηίλεο αλήθνπλ ζηνπο ζπλζεηηθνχο νξγαληθνχο αληαιιαθηήξεο. Δίλαη πνιπκεξή νξγαληθά κφξηα πνπ πεξηέρνπλ ζηαζεξέο ελεξγέο θαηηνληθέο ή αληνληθέο νκάδεο νη νπνίεο πξνζδίδνπλ ζεηηθφ ή αξλεηηθφ θνξηίν ζε απηέο. ηεξνχληαη ραξαθηεξηζηηθήο θξπζηαιιηθήο δνκήο, εληνχηνηο ζηηο αληηδξάζεηο αληαιιαγήο
15 ζπκπεξηθέξνληαη θαζφια φκνηα πξνο ηα θξπζηαιιηθά ζψκαηα. Ζ παξαζθεπή ηνπο, φπσο είλαη ινγηθφ, γίλεηαη κε πνιπκεξηζκφ κνλνκεξψλ νξγαληθψλ κνξίσλ κε δχν κεζφδνπο (Kunin, 1958). Ζ πξψηε κέζνδνο ζπλίζηαηαη ζηε δηαηήξεζε ζηα κνλνκεξή ησλ ππαξρφλησλ ελεξγψλ νκάδσλ θαη ζηελ ζπλέρεηα θαη ζηα πνιπκεξή. Ζ δεχηεξε κέζνδνο ζπλίζηαηαη ζηελ δεκηνπξγία ηνπ πνιπκεξνχο θαη ζηελ ζπλέρεηα ηελ πξνζζήθε λέσλ ελεξγψλ νκάδσλ. Με ηελ πξψηε κέζνδν ιακβάλεηαη ξεηίλε ε νπνία είλαη πξαγκαηηθά νκνγελέο ζχζηεκα. Ο ζθειεηφο ησλ ξεηηλψλ δεκηνπξγείηαη κε πνιπκεξηζκφ ηνπ ζηπξνιίνπ θαη εηζαγσγή γεθπξψλ δηβηλπινβελδνιίνπ (DVB). Τςειή πεξηεθηηθφηεηα ζε DVB δίλεη ζπκπαγή, ζηαζεξή αιιά θάπσο εχζξαπζηε δνκή. Υακειή πεξηεθηηθφηεηα δίλεη κηα αλνηθηή θαη πην πξνζβάζηκε δνκή. Δπφκελν είλαη ε πξψηε λα ρξεηάδεηαη πεξηζζφηεξν ρξφλν λα αιιειεπηδξάζεη κε ην έδαθνο. Οη αληνληθέο ξεηίλεο είλαη δχν θαηεγνξηψλ (Dorfner, 1973): 1) Αζζελνχο βαζηθνχ ραξαθηήξα ξεηίλεο κε ελεξγφ νκάδα ηελ ακηλννκάδα. 2) Ηζρπξά βαζηθνχ ραξαθηήξα ξεηίλεο κε ελεξγφ νκάδα ην ηεηαξηνηαγέο ακκψλην. Δάλ ηα ηξία ζζέλε ηνπ Ν εμνπδεηεξψλνληαη απφ κεζπιηθέο νκάδεο έρνπκε ηνλ Σχπν I,, πνπ είλαη θαη ν ζπλεζέζηεξνο. Αλ ππάξρεη θαη κηα αηζπιηθή νκάδα, έρνπκε ηνλ Σχπν II,, πνπ δελ έρεη κεγάιε εθαξκνγή. πλήζσο ζηηο εθαξκνγέο ησλ ξεηηλψλ ζηα εδάθε ρξεζηκνπνηνχληαη ε θαηεγνξία 2, Σχπνο I. 1.3.1 Ηδηφηεηεο ησλ ξεηηλψλ ζε ζρέζε κε ηελ παξαιαβή ηνπ εδαθηθνχ θσζθφξνπ Έρεη δεηρζεί φηη ζε αξθεηέο πεξηπηψζεηο, ηα πνζά ηνπ θσζθφξνπ πνπ παξαιακβάλνληαη απφ ην έδαθνο κε αληνληθέο ξεηίλεο εμαξηψληαη απφ ην είδνο ηνπ αληφληνο κε ην νπνίν είλαη θνξηηζκέλεο. Γηα ξεηίλεο κε αληφλ ρισξίνπ ηφζν ην πνζφ ην Ρ πνπ εθρπιίδεηαη φζν θαη ην ph ηνπ ζπζηήκαηνο θπκαίλνληαη κε ην είδνο ηεο ξεηίλεο θαη ηελ αλαινγία εδάθνπο / λεξνχ. Αληίζεηα ξεηίλεο κε φμηλν αλζξαθηθφ αληφλ ζηαζεξνπνηνχλ ην ζχζηεκα έηζη ψζηε ην πνζφ ηνπ Ρ θαη ην ph ηνπ ζπζηήκαηνο είλαη ζρεδφλ αλεμάξηεηα απφ ην είδνο ηεο ξεηίλεο θαη ηελ αλαινγία εδάθνπο / λεξνχ (Amer et al., 1955, Sibbesen, 1978). Όζν πεξηζζφηεξν ρξφλν ε ξεηίλε ρισξηφλησλ αθήλεηαη λα αιιειεπηδξάζεη κε ην έδαθνο, εκπινπηίδνληαο ην εδαθηθφ δηάιπκα κε ηφληα ρισξίνπ, ηφζν ε εθρχιηζε ηνπ Ρ κεηψλεηαη. Σν ίδην ζπκβαίλεη θαη κε ηηο ξεηίλεο
16 ησλ φμηλσλ αλζξαθηθψλ αληφλησλ κε ηελ δηαθνξά φηη απηά ηζνξξνπνχλ κε ην ζχζηεκα δηνμείδην ηνπ άλζξαθα αλζξαθηθφ νμχ δηζαλζξαθηθφ αλζξαθηθφ θαηαιήγνληαο ζε κείσζε ή αχμεζε ηνπ ph. Δπηπξφζζεηα, ηα φμηλα αλζξαθηθά ηφληα ηζνξξνπνχλ κε εθείλα πνπ είλαη πξνζξνθεκέλα ζηηο επηθάλεηεο ησλ εδαθηθψλ θνιινεηδψλ. Απηφ έρεη σο απνηέιεζκα ηελ απειεπζέξσζε θσζθνξηθψλ αληφλησλ ελ κέξεη ιφγσ απινχ αληαγσληζκνχ θαη ελ κέξεη γηαηί κεηαηνπίδεηαη ην θνξηίν ησλ εδαθηθψλ ηεκαρηδίσλ πεξηζζφηεξν πξνο ην αξλεηηθφ. Φαίλεηαη πσο ξεηίλεο πνπ είλαη θνξεζκέλεο κε φμηλα αλζξαθηθά ηφληα ππεξηεξνχλ εθείλσλ κε ηφληα ρισξίνπ γηαηί δελ επεξεάδνληαη απφ ηελ πνζφηεηα ηνπ εδάθνπο νχηε απφ ηνλ ηχπν ηεο ξεηίλεο (ηχπνο 1 ή ηχπνο 2). Δπηπιένλ ε απειεπζέξσζε ηνπο απφ ηελ ξεηίλε νκνηάδεη ηηο θαλνληθέο, ρεκηθέο ζπλζήθεο πνπ επηθξαηνχλ ζηελ ελεξγφ ξηδφζθαηξα. Μειέηεο δείρλνπλ πσο νη ξίδεο ζπγθεληξψλνπλ φμηλα αλζξαθηθά ηφληα απμάλνληαο ην ph ηεο ξηδφζθαηξαο ζε φμηλα θαη νπδέηεξα εδάθε θαη κεηψλνληαο ην ζε αιθαιηθά. Απηφ ίζσο λα έρεη ζρέζε κε ηελ πξφζιεςε θσζθφξνπ απφ ηα θπηά. Παξά ηα εκθαλή πιενλεθηήκαηα ησλ ξεηηλψλ πιήξσο θνξηηζκέλσλ κε δηζαλζξαθηθά ηφληα, ζπλήζσο ζηελ πξάμε ρξεζηκνπνηνχληαη ξεηίλεο θνξηηζκέλεο κε έλα κίγκα ρισξηφλησλ θαη δηζαλζξαθηθψλ ηφλησλ. 1.3.2 Σξφπνο δξάζεσο ησλ ξεηηλψλ Σν θαηλφκελν πνπ ιακβάλεη ρψξα θαηά ηελ παξαιαβή ησλ ζξεπηηθψλ ζηνηρείσλ απφ ηα θπηά θαζψο θαη θαηά ηελ παξαιαβή ηνπο απφ ηηο ξεηίλεο είλαη ε ηνληθή αληαιιαγή. Ζ ηνληθή αληαιιαγή είλαη κηα ακθίδξνκε, ζηνηρεηνκεηξηθή θαη γξήγνξε αληίδξαζε φπνπ ηζνδχλακεο πνζφηεηεο ηφλησλ αληαιιάζζνληαη κεηαμχ ζηεξεάο θάζεσο ηνπ εδάθνπο θαη εδαθηθνχ δηαιχκαηνο. Σν εδαθηθφ δηάιπκα βξίζθεηαη πάληα ζε ηζνξξνπία κε ηελ ζηεξεά θάζε ηνπ εδάθνπο επνκέλσο κε ηελ δηαηάξαμε απηήο ηεο ηζνξξνπίαο θαη ηελ απνκάθξπλζε θάπνηνπ ζξεπηηθνχ, θηλεηνπνηνχληαη νη εθεδξείεο γηα λα ηελ απνθαηαζηήζνπλ. Λέγνληαο εθεδξείεο ελλννχληαη ηα ηφληα πνπ βξίζθνληαη δεζκεπκέλα κε θάπνην κεραληζκφ ζηελ ζηεξεά θάζε θαη απνηεινχλ ην κεγαιχηεξν κέξνο απηψλ ζην έδαθνο. Απφ απηφ ην γεγνλφο θαίλεηαη ν ζεκαληηθφο ξφινο ηνπ εδάθνπο θαη ηδίσο ηεο αξγίινπ ζηελ πξνκήζεηα ζξεπηηθψλ ζηα θπηά θαηά ηελ δηάξθεηα ηεο θαιιηεξγεηηθήο πεξηφδνπ. Ο ηξφπνο θαη ε έληαζε κε ηελ νπνία ζπγθξαηνχληαη, κέζσ απηψλ ησλ κεραληζκψλ, θαζνξίδνπλ ηελ ηθαλφηεηα θάζε εδάθνπο λα ηθαλνπνηεί ηεο αλάγθεο ηεο θαιιηέξγεηαο ζε ζξεπηηθά.
17 Ζ εθξφθεζε ηνπ θσζθφξνπ απφ ηελ ζηεξεά θάζε ηνπ εδάθνπο είλαη απνηέιεζκα ηεο ρακειήο ηνπ ζπγθέληξσζεο ζην εδαθηθφ δηάιπκα ε νπνία δηαηεξείηαη ζε απηφ ην επίπεδν κέζσ ηεο δξάζεο ηεο ξεηίλεο. Ζ ξεηίλε κε ηελ πιεζψξα ησλ ζεηηθψλ θνξηίσλ ιεηηνπξγεί σο δεμακελή κε άπεηξε ρσξεηηθφηεηα, ε νπνία πξνζξνθά ζπλερψο ηα θσζθνξηθά ηφληα κεηαηνπίδνληαο ηζρπξά ηελ αληίδξαζε πξνο ηελ πιεπξά ηνπ εδαθηθνχ δηαιχκαηνο. Σν θαηλφκελν ππνβνεζείηαη απφ ηελ αθζνλία ησλ ηφλησλ πνπ είλαη θνξηηζκέλε ε ξεηίλε ( ηα νπνία αληαιιάζζνληαη κε θσζθνξηθά ηφληα ρεκεηνξνθεκέλα ζηηο επηθάλεηεο ησλ νμεηδίσλ Al Fe. Δπηπιένλ ππνβνεζείηαη θαη ε δηαιπηνπνίεζε δπζδηάιπησλ θσζθνξηθψλ αιάησλ. Τπελζπκίδνληαο ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ ηδαληθνχ εθρπιηζηηθνχ (ζει 10 θαη 11) γίλεηαη αληηιεπηφ φηη ν ηξφπνο δξάζεσο ησλ ξεηηλψλ ελαξκνλίδεηαη κε ην θχξην ραξαθηεξηζηηθφ δειαδή, έρεη ζεσξεηηθή βάζε, δειαδή ε δξάζε ηνπο είλαη παξφκνηα κε ηελ δξάζε ησλ ελεξγψλ ξηδψλ θαη αληαλαθιά πηζηφηεξα ην εδαθηθφ πεξηβάιινλ. Δπηπιένλ, γίλεηαη αληηιεπηφ φηη ε ρξήζε κηθηψλ ξεηηλψλ (θαηηνληθψλ αληνληθψλ) πιεξεί ην πξψην ραξαθηεξηζηηθφ ηεο ηαπηφρξνλεο εθρπιίζεσο πνιιψλ ζξεπηηθψλ θαη κπνξεί λα εθαξκνζζεί ζε εδάθε πνπ αληηπξνζσπεχνπλ έλα κεγάιν εχξνο ηδηνηήησλ. Δπίζεο, ε ρξήζε ηνπο, έθαλε αθελφο εθηθηή ηελ αθαίξεζε απφ ηελ κεζνδνινγία, βεκάησλ πνπ ήηαλ πεγέο ιαζψλ θαη αθεηέξνπ ε εθαξκνγή ηνπο κε απζηεξά πξσηφθνιια αλάιπζεο αχμεζαλ ηελ αθξίβεηα θαη κείσζαλ ηνλ ρξφλν ηεο αλάιπζεο. Ζ θαηάξγεζε εξγαηνσξψλ, ρεκηθψλ δηαιπκάησλ, εξγαζηεξηαθνχ ρψξνπ, αλαισζίκσλ θαη απαηηεηηθψλ βεκάησλ ζηελ κεζνδνινγία επέηξεςε λα κεησζεί θαη ην θφζηνο κηα εδαθνινγηθήο αλάιπζεο δεκηνπξγψληαο αθφκα έλα πιενλέθηεκα έλαληη ησλ ζπκβαηηθψλ κεζφδσλ. Σέινο, απφ άπνςε ρξφλνπ πνπ ρξεηάδεηαη ε ξεηίλε γηα λα αιιειεπηδξάζεη κε ηα εδαθηθά ηεκαρίδηα ίζσο λα είλαη καθξχο γηα αλαιχζεηο ξνπηίλαο. Γεληθψο νη δηάθνξεο κειέηεο νδεγνχλ ζην ζπκπέξαζκα πσο νη ηνληναληαιιαθηηθέο ξεηίλεο παξέρνπλ έλα δείθηε δηαζέζηκνπ ζξεπηηθνχ ίζεο ή κεγαιχηεξεο αμηνπηζηίαο εθείλνπ ησλ ζπκβαηηθψλ εθρπιηζηηθψλ (βι. ηκήκα 1.5) Έηζη, πξνζεγγίδνπλ πηζηφηεξα ην ηδαληθφ εθρπιηζηηθφ δηαζεζίκνπ ζξεπηηθνχ. 1.3.3 Δμέιημε ησλ ξεηηλψλ Σν 1955 νη Amer θαη ζπλεξγάηεο πξφηεηλαλ ηελ κέζνδν ησλ αληνληθψλ ηνληναληαιιαθηηθψλ ξεηηλψλ, νη νπνίεο αλακηγλχνληαλ απεπζείαο κε πνζφηεηα
18 εδάθνπο ζην εξγαζηήξην θαη παξαιάκβαλαλ κεηξήζηκεο πνζφηεηεο εδαθηθνχ θσζθφξνπ νη νπνίεο ζπζρεηίδνληαλ, ζε κεγαιχηεξν απφ ηηο ζπκβαηηθέο κεζφδνπο βαζκφ, κε ηελ πξφζιεςε ηνπ απφ ηα θπηά. Ήηαλ κηα κέζνδνο ήπηα, πνπ δελ επεξέαδε δξαζηηθά ηηο εδαθηθέο ηδηφηεηεο ηνπ δείγκαηνο θαη πνπ πνιχ ηθαλνπνηεηηθά πξνζνκνίαδε ηελ δξάζε ησλ ξηδψλ σο πξνο ηελ πξφζιεςε ηνπ θσζθφξνπ απφ απηέο. Οη ξεηίλεο απηέο κέρξη ην 1978 (Sibbesen,1978) ρξεζηκνπνηνχληαλ ζην εξγαζηήξην κε ηελ κνξθή θφθθσλ (κε δηάκεηξν > 0,4mm) θαη αλακηγλχνληαλ απεπζείαο κε ην ιεπηνθνληνπνηεκέλν έδαθνο. Ο δε δηαρσξηζκφο ησλ ξεηηλψλ γηλφηαλ κε θνζθίληζκα ηνπ αησξήκαηνο απφ δηθηπσηφ πιέγκα κε δηάκεηξν νπψλ 0,35mm. Ο ηξφπνο φκσο απηφο ρεηξηζκνχ ηεο ξεηίλεο δεκηνχξγεζε έλα κεγάιν αξηζκφ πξαθηηθψλ πξνβιεκάησλ. Ο ίδηνο φκσο ν Sibbesen (1977) είρε ηξνπνπνηήζεη ηελ κέζνδν εγθιείνληαο ηε ξεηίλε ζε δηθηπσηφ πιαζηηθφ ζαθνπιάθη ψζηε λα είλαη εχθνινο ν δηαρσξηζκφο απφ ην έδαθνο θαη ε παξαιαβή ηνπ θσζθφξνπ πνπ είρε πξνζξνθεζεί ζε απηφλ. Με απηφλ ηνλ ηξφπν φκσο θαη πάιη ε δηαρείξηζε ησλ ξεηηλψλ ήηαλ δχζθνιε, κε ηε πξνεηνηκαζία θαη ην ζθίζηκν ησλ ζπζθεπαζηψλ λα είλαη ηα θχξηα απφ ηα πξνβιήκαηα. Δπί πιένλ, απφ αλαιπηηθήο άπνςεο, ην πιχζηκν ηνπο ήηαλ αλεπαξθέο, ε επαθή ηνπο κε ηα εδαθηθά ηεκαρίδηα δελ ήηαλ ζπλερήο, ηεκαρίδηα ξηδψλ θαη εδάθνπο εγθισβίδνληαλ παξεκπνδίδνληαο ηελ πεξαηηέξσ αλάιπζε θαη ηέινο ην δείγκα ηνπ εδάθνπο πνπ ρξεζηκνπνηείην ήηαλ δηαηαξαγκέλν. Με απηά ηα κεηνλεθηήκαηα ιπκέλα, ε κέζνδνο ησλ ξεηηλψλ κπνξνχζε λα γίλεη αθφκα πην αμηφπηζην θαη θαηάιιειν εξγαιείν γηα ηνλ πνζνηηθφ πξνζδηνξηζκφ ησλ ζξεπηηθψλ ζηνηρείσλ ζην έδαθνο. Ρεηίλεο κε ηελ κνξθή κεκβξαλψλ, κεξηθέο απφ ηηο νπνίεο ζπγθξαηνχληαη εληφο πιαζηηθψλ ζεθψλ, έρνπλ πξνζθάησο εκθαληζηεί (Mallarino θαη Atia, 2005, Nuernberg et al. 1998, Abrams θαη Jarrell, 1992) βειηηψλνληαο ην φιν ζθεπηηθφ πνπ πεξηβάιεη ηελ κέζνδν. Δηζάγνληαη απεπζείαο ζε πγξφ έδαθνο ζηνλ αγξφ ή ζε γιάζηξα ζην εξγαζηήξην πξνθαιψληαο ηελ κηθξφηεξε δπλαηή δηαηάξαμε θαη θάλνληαο ηεο θαηαιιειφηεξεο γηα αλαιχζεηο ξνπηίλαο. πγθεθξηκέλα, δελ αιινηψλνπλ ηελ δνκή ηνπ εδάθνπο, ε δηζδηάζηαηε ηνπο θχζε εμαζθαιίδεη κέγηζηε δηαζέζηκε επηθάλεηα γηα ξφθεζε θσζθφξνπ θαη ππάξρεη ζηελή επαθή κεηαμχ ηεο ξεηίλεο θαη ηνπ εδάθνπο. Ζ δηάξθεηα ηεο παξακνλήο ηνπο ζην έδαθνο κπνξεί λα θπκαίλεηαη απφ 15 ιεπηά ζε εξγαζηεξηαθνχο ειέγρνπο ρσξίο λα κεηψλεηαη ε αθξίβεηα ηεο πξνζδηνξηδφκελεο δηαζεζηκφηεηαο ηνπ θσζθφξνπ, κέρξη 15 εκέξεο ζε πεηξάκαηα ζηνλ αγξφ. Τπάξρεη ζπλερψο δηάρπζε ησλ θσζθνξηθψλ ηφλησλ κεηαμχ ηνπ εδαθηθνχ δηαιχκαηνο θαη
19 επηθάλεηαο ηεο κεκβξάλεο, ε δε αληνρή ηνπο θαη ε επθνιία ζηε δηαρείξηζε θαζψο θαη ε επαλαιεςηκφηεηα ηνπο επηηξέπνπλ εθηελείο δεηγκαηνιεςίεο ζε ζηελά ρσξηθά θαη ρξνληθά πιαίζηα ιφγσ ηεο επαηζζεζίαο ηνπο λα παξαθνινπζνχλ αθφκα θαη ξαγδαίεο, ζε κηθξνθιίκαθα, αιιαγέο ηεο ζπγθέληξσζεο ηνπ θσζθφξνπ ζην εδαθηθφ δηάιπκα. Δπηπιένλ, έρνπλ ηελ δπλαηφηεηα λα ρξεζηκνπνηνχληαη εμίζνπ θαιά θαη ζε πδαηηθά πεξηβάιινληα φπσο απηά ιηκλψλ θαη πνηακψλ απνθεχγνληαο πεγέο ιαζψλ θαη επηκφιπλζεο ησλ δεηγκάησλ (Edwards et al, 1993). Δπεθηείλνληαο ηελ ζπδήηεζε, αμίδεη λα αλαθεξζεί φηη εθηφο ησλ ηνληναληαιιαθηηθψλ ξεηηλψλ, ππάξρεη αθφκε κία πξνζέγγηζε βαζηζκέλε ζηελ ίδηα ζεσξεηηθή βάζε, δειαδή, απηήο ηεο δεμακελήο θσζθφξνπ κε άπεηξε ρσξεηηθφηεηα πνπ απνηειεί θαη απηή κηα πξνζνκνίσζε ηεο δξάζεο ησλ ξηδψλ κε ηελ επηδίσμε, θαηά παξφκνην ηξφπν κε ηηο ξεηίλεο, ηελ απφθηεζε απνηειεζκάησλ θαη εμαγσγή ζπκπεξαζκάησλ πνπ πθίζηαληαη ζε ζπλζήθεο πεδίνπ. Ζ κέζνδνο νλνκάδεηαη P i test (Van der Zee et al., 1987, Menon et al., 1990, Sharpley, 1991) θαη ρξεζηκνπνηεί κεκβξάλεο εκπνηηζκέλεο κε νμείδηα ζηδήξνπ νη νπνίεο ιεηηνπξγνχλ ζαλ ζρεδφλ αθφξεζηε δεμακελή γηα ηνλ θσζθφξν ηνπ εδάθνπο. Μεηψλνληαο ηελ ζπγθέληξσζε ηνπ ζην εδαθηθφ δηάιπκα ζε ακειεηέεο πνζφηεηεο δεκηνπξγείηαη κηα δηαθνξά ζπγθέληξσζεο ελεξγνπνηψληαο ηελ εθξφθεζε θσζθφξνπ απφ ηηο επηθάλεηεο ησλ εδαθηθψλ ηεκαρηδίσλ θαηά ηνλ ίδην αθξηβψο ηξφπν ηεο δξάζεσο ησλ ξεηηλψλ. Οη κεκβξάλεο, θαηά ηελ πξνεηνηκαζία ηνπο ζην εξγαζηήξην, εκβαπηίδνληαη ζε ππθλφ δηάιπκα FeCl 3 ζε NH 4 OH ή ζε αηκνχο ακκσλίαο. Έρνπλ ππάξμεη πνιιέο εξγαζίεο (Myers et al, 1995., Perrot θαη Wise, 1993., Bramley θαη Roe, 1993) πνπ ζρεηίδνληαη κε ηνλ ηξφπν πξνεηνηκαζίαο ησλ κεκβξαλψλ, γηαηί απνηειεί έλα θαίξην ζεκείν ηεο φιεο κεζφδνπ, θαζψο επίζεο θαη έλα εξγαιείν γηα ζθνπνχο έξεπλαο. Ζ ρξήζε κεκβξαλψλ κε νμείδηα ζηδήξνπ, ζε ζπλδπαζκφ κε ηελ ρξήζε ησλ ξεηηλψλ, δείρλνπλ πσο νη ηερληθέο πξνζνκνίσζεο ηεο δξάζεο ησλ ξηδψλ θαηαθηνχλ ζπλερψο έδαθνο ζηνλ ηνκέα ηνπ πξνζδηνξηζκνχ ησλ δηαζέζηκσλ κνξθψλ ζξεπηηθψλ. 1.4 Ζ ζρέζε αλάπηπμεο Mitscherlich Bray Πνζνηηθή ζπζρέηηζε ησλ απνδφζεσλ θαη ηεο δηαζεζηκφηεηαο ελφο πεξηνξηζηηθνχ γηα ηελ αλάπηπμε ζξεπηηθνχ ζπζηαηηθνχ, φπσο είλαη ν θψζθνξνο, γεληθά έρνπλ βαζηζηεί ζηελ ππφζεζε πψο φηαλ φινη νη άιινη παξάγνληεο αχμεζεο είλαη ζηαζεξνί ή κε πεξηνξηζηηθνί ηφηε ηζρχεη ε πην θάησ ζρέζε,
20 φπνπ y είλαη ε απφδνζε θαη x ην δηαζέζηκν ζξεπηηθφ. Ζ ππφζεζε επηβεβαηψλεηαη πεηξακαηηθά κέζα απφ πνιιέο έξεπλεο ραξάζζνληαο ηελ θακπχιε, κεηαμχ δηαζέζηκσλ πνζψλ θάπνηνπ ζξεπηηθνχ φπσο απηφ πξνζδηνξίδεηαη απφ ρεκηθή αλάιπζε θαη ηεο απφδνζεο ηεο θαιιηέξγεηαο θαη εθθξάδνληαο ηελ ζρέζε καζεκαηηθά. Δπίζεο, ζπκθσλεί θαη κε ηνλ λφκν ησλ θζηλνπζψλ επηζηξνθψλ, φπνπ κε αχμεζε ηνπ πνζνχ ηνπ ζξεπηηθνχ πνπ δηαηίζεηαη ε αχμεζε ηεο απφδνζεο αλά κνλάδα ηνπ ζξεπηηθνχ κεηψλεηαη. Ο Mitscherlich (1913) πεξηέγξαςε απηή ηελ ζρέζε κε κηα πξψηνπ βαζκνχ δηαθνξηθή εμίζσζε. ηελ ζπλέρεηα ππήξμαλ ηξνπνπνηήζεηο (Balba and Bray, 1956, Bray, 1944), φιεο φκσο ρξεζηκνπνίεζαλ σο αλεμάξηεηε κεηαβιεηή ηελ δηαζέζηκε πνζφηεηα ζξεπηηθνχ φπσο απηή εθηηκάηαη, σο απφιπην πνζφ, κε ηε ρξήζε θάπνηνπ ρεκηθνχ εθρπιηζηηθνχ. Καλνληθά γηα λα ηζρχεη θαζνιηθά ε πξνζέγγηζε απηή, ζα έπξεπε ην x λα πεξηγξάθεη ηηο πξαγκαηηθά δηαζέζηκεο ηηκέο ηνπ ζξεπηηθνχ, ζηελ πξάμε φκσο ιακβάλνπκε κηα εθηίκεζε απηψλ ησλ πξαγκαηηθψλ ηηκψλ, εθηίκεζε ε νπνία δηαθέξεη απφ έδαθνο ζε έδαθνο θαη απφ θαιιηέξγεηα ζε θαιιηέξγεηα θαη κνλαδηθή γηα έλα ζχζηεκα εδάθνπο θαιιηέξγεηα. Μηα ηέηνηα εθηίκεζε, γηα ηα δηαζέζηκα πνζά θσζθφξνπ, ιακβάλεηαη θαη κέζσ ησλ ηνληναληαιιαθηηθψλ ξεηηλψλ. ε νπνία ζπζρεηίδεηαη γξακκηθά κε ηα πνζά πνπ ππάξρνπλ δηαζέζηκα ζην έδαθνο. Ζ αληίδξαζε ηεο θαιιηέξγεηαο ζηα ππάξρνληα πνζά θσζθφξνπ πεξηγξάθεηαη κε κηα θακπχιε ε νπνία ππνζέηεη πσο, φηαλ έλα ζξεπηηθφ, x, είλαη ν κφλνο πεξηνξηζηηθφο παξάγνληαο αχμεζεο θαη νη ππφινηπνη βξίζθνληαη ζε επαξθή θαη ζηαζεξά επίπεδα, ηφηε ε αχμεζε ζηελ απφδνζε, dy, ηεο απφδνζεο y, ζε ζρέζε κε ηελ αχμεζε, dx, ηνπ επηπέδνπ ηνπ ζξεπηηθνχ, είλαη αλάινγε ηεο κέγηζηεο εζνδείαο, Α, φηαλ ην x βξίζθεηαη ζε επαξθή θαη ζηαζεξά επίπεδα. Ζ θακπχιε έρεη ινγαξηζκηθή κνξθή, φπνπ b ην αξρηθφ πνζφ ηνπ ζξεπηηθνχ ζην έδαθνο θαη c ζηαζεξά αλαινγίαο. Ζ εμίζσζε κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί θαζνιηθά γηα πξφβιεςε απνδφζεσλ θαιιηέξγεηαο αλεμαξηήησο ηεο δηαθχκαλζεο ησλ παξαγφλησλ αχμεζεο πνπ νθείινληαη ζηελ ρξνληθή πεξίνδν θαη ζην ζηάδην αλάπηπμεο ησλ θπηψλ. Δπίζεο κπνξεί λα
21 ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηελ θαζηέξσζε ελφο θξίζηκνπ νξίνπ ζξεπηηθνχ, ζέηνληαο σο απφδνζε ην 90%. Λακβάλνληαο ππφςε ηα δηαζέζηκα πνζά θσζθφξνπ σο αλεμάξηεηε κεηαβιεηή κπνξνχκε λα ηα ζπζρεηίζνπκε κε ηελ απφδνζε ηεο θαιιηέξγεηαο, ε εμίζσζε [3] γίλεηαη, ε νπνία είλαη ε εμίζσζε Mitscherlich Bray. Σν δηαζέζηκν πνζφ ηνπ ζξεπηηθνχ πξνζδηνξίδεηαη κε ηελ κέζνδν ησλ ξεηηλψλ, P r θαη εθθξάδεηαη σο απφιπηα πνζά P ζην έδαθνο. Απηφ ίζρπε κε ηνλ παιαηφηεξν ηξφπν πξνζδηνξηζκνχ ηνπ δηαζέζηκνπ P κε ξεηίλεο (δειαδή, απεπζείαο αλάκημε κε ην έδαθνο) φπνπ πξνζδηνξίδνληαλ ηα απφιπηα πνζά δηαζεζίκνπ P φπσο κε ηα ζπκβαηηθά εθρπιηζηηθά. Καη αλαινγία, σο αλεμάξηεηε κεηαβιεηή κπνξεί λα νξηζζεί ν ξπζκφο απειεπζεξψζεσο θσζθφξνπ ή ν ξπζκφο ηξνθνδνζίαο κε P, φπσο απηφο πξνζδηνξίδεηαη κε ηελ ηερληθή ησλ αληνληθψλ κεκβξαλψλ. Δπίζεο, κπνξεί λα ππνινγηζζεί θαη έλα θξίζηκν φξην πνπ λα δηαρσξίδεη ηα εδάθε ζε εθείλα πνπ ε θαιιηέξγεηα ζα αληηδξάζεη ή φρη ζηελ πξνζζήθε P. Ζ δηαθχκαλζε ηεο ζηαζεξάο αλαινγίαο c ζεσξείηαη σο ν ζεκαληηθφηεξνο πεξηνξηζηηθφο παξάγνληαο ηεο εμίζσζεο Mitscherlich - Bray. Ζ δηαθχκαλζε απηή νθείιεηαη ζηνλ απζαίξεην νξηζκφ ηεο αλεμάξηεηεο κεηαβιεηήο. Θεσξεηηθά, απηή ε ζηαζεξά έπξεπε λα ραξαθηεξίδεη κφλν ηνλ ξπζκφ κε ηνλ νπνίν αληαπνθξίλεηαη ε θαιιηέξγεηα ζηηο απμήζεηο ησλ δηαζέζηκσλ πνζψλ ηνπ ζξεπηηθνχ. Αλεμάξηεηα κε απηφ ην γεγνλφο, είλαη ζεκαληηθή πξαθηηθή λα μερσξίδνληαη νη παξάκεηξνη πνπ επεξεάδνπλ ηελ αλεμάξηεηε κεηαβιεηή x θαη απηέο πνπ επεξεάδνπλ ηελ ζηαζεξφηεηα ηεο εμεξηεκέλεο ψζηε λα βειηηψλεηαη ε ηθαλφηεηα πξφβιεςεο φισλ ησλ εμηζψζεσλ πνπ πξνέξρνληαη απφ ηνλ γεληθφ ηχπν. Απφ ηηο πνιιέο κεζφδνπο πξνζδηνξηζκνχ θαη εθηίκεζεο ηνπ δηαζεζίκνπ θσζθφξνπ ησλ εδαθψλ, μερσξίδνπλ, απηέο πνπ επηηπγράλνπλ κε επηηπρία ζηελ πξφβιεςε ηεο αληίδξαζεο ηεο θαιιηέξγεηαο θάησ απφ δηάθνξεο εδαθνθιηκαηηθέο ζπλζήθεο, αιιά, ηαπηφρξνλα είλαη θαηάιιειεο γηα αλαιχζεηο ξνπηίλαο. πκβαηηθέο κέζνδνη, ρξεζηκνπνηνχλ ρεκηθά αληηδξαζηήξηα ή κείγκαηα απηψλ, νη νπνίεο, φπσο αλαθέξζεθε παξνπζηάδνπλ ζνβαξά κεηνλεθηήκαηα. Αληίζεηα νη αληνληθέο ξεηίλεο πξνζνκνηάδνπλ ηε δξάζε ησλ ξηδψλ ησλ θπηψλ θαη ζεσξεηηθά ππφζρνληαη έλα πιένλ αμηφπηζην κέηξν εθηηκήζεσο ηεο ηθαλφηεηαο ησλ εδαθψλ λα εθνδηάδνπλ ηα θπηά κε P.
22 1.5 Μειέηεο κε ηελ ρξήζε ηνληναληαιιαθηηθψλ ξεηηλψλ Απφ ηα πξψηα πεηξάκαηα κε ρξήζε ησλ ηνληναληαιιαθηηθψλ ξεηηλψλ γηα ηελ απφθηεζε ελφο ξεαιηζηηθνχ δείθηε δηαζεζίκνπ θσζθφξνπ είρε θαλεί φηη νη ξεηίλεο ήηαλ έλα πνιχ ππνζρφκελν αμηφπηζην θαη απνδνηηθφ εξγαιείν ζηα ρέξηα ησλ εξεπλεηψλ πνπ κπνξνχζε λα δψζεη αμηφπηζηα θαη αθξηβή ζηνηρεία κε απνηέιεζκα ηελ ζσζηφηεξε δηαρείξηζε ηεο γεσξγηθήο παξαγσγήο. Σν 1992 νη Abrams θαη Jarrel ρξεζηκνπνίεζαλ ηεο ξεηίλεο γηα ηνλ πξνζδηνξηζκφ ελφο δείθηε βηνδηαζεζηκφηεηαο ηνπ θσζθφξνπ ζε θπηά θαιαξίδνο (Phalaris arundinacea) θαη κειέηεζαλ ηελ πξφζιεςε θσζθφξνπ απφ ηα θπηά, ηελ ζπγθέληξσζε ηνπ ζηνπο θπηηθνχο ηζηνχο θαη ηα νιηθά πνζά θσζθφξνπ ζην έδαθνο θαη βξήθαλ κηα πνιχ θαιή ζπζρέηηζε κεηαμχ ηεο πξφζιεςεο θαη ηνπ δείθηε. Δπηπιένλ, κέζσ κηαο εθζεηηθήο θακπχιεο, βξήθαλ επίζεο θαιή ζπζρέηηζε (r 2 = 0,973) κεηαμχ ηνπ δείθηε θαη ηνπ πνζνχ δηαζέζηκνπ θσζθφξνπ ζην έδαθνο φπσο πξνζδηνξηδφηαλ κε κία απφ ηηο θιαζηθέο κεζφδνπο πξνζδηνξηζκνχ ηνπ (ΑΒ DTPA). Με ηελ βνήζεηα ηνπ δείθηε δηαζεζηκφηεηαο πνπ εθηηκήζεθε κε ηελ βνήζεηα ησλ ηνληναληαιιαθηηθψλ ξεηηλψλ γίλεηαη πην θαηαλνεηή ε ρεκεία ηνπ θσζθφξνπ ζην έδαθνο θαη ε αληίδξαζε ηνπ θπηνχ ζηελ παξνπζία ηνπ. Οη Cooperband θαη Logan (1994) βειηίσζαλ θαη βαζκνλφκεζαλ ηελ κέζνδν πνπ πξφηεηλαλ ν Amer θαη ζπλεξγάηεο ην 1955 γηα ηνλ πξνζδηνξηζκφ ηνπ επθφισο θηλεηνπνηήζηκνπ θσζθφξνπ ζην έδαθνο, κε ρξήζε κεκβξαλψλ αληνληθψλ ξεηηλψλ. Με ηα πεηξάκαηα πνπ δηεμήγαγαλ, επηβεβαίσζαλ ηελ ηθαλφηεηα ησλ κεκβξαλψλ λα αληρλεχνπλ αθφκα θαη ξαγδαίεο αιιαγέο, πνπ ζπκβαίλνπλ ζε κηθξνθιίκαθα, ηνπ θσζθφξνπ ζην εδαθηθφ δηάιπκα ιφγσ ηεο δπλαηφηεηαο ηνπο λα πξνζιακβάλνπλ θσζθφξν απφ εδαθηθά δηαιχκαηα ρακειήο ζπγθέληξσζεο. Δπίζεο θαλέξσζαλ ηνλ ξφιν ηνπο σο έλα δπλακηθφ αληαιιάθηε θάησ απφ ζπλζήθεο ρακεινχ ph θαη πςειήο ζπγθξάηεζεο θσζθφξνπ εδάθνπο θαη επηβεβαίσζαλ ηελ πνιχ θαιή επαλαιεςηκφηεηα θαη επηιεθηηθφηεηα ηεο κεζφδνπ. πλερίδνληαο ηελ ρξήζε ησλ κεκβξαλψλ, νη Nuernberg et al. (1998), κειεηψληαο ηελ κέζνδν έδεημαλ πσο ε εθρχιηζε ηνπ εδαθηθνχ P δελ επεξεάδεηαη απφ ρξφλν αλάδεπζεο κεγαιχηεξνπ ησλ 15 ιεπηψλ, ηεο κεκβξάλεο κε ην εθινπζηηθφ δηάιπκα ην νπνίν ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ παξαιαβή ησλ θσζθνξηθψλ ηφλησλ απφ απηή (0.1M HCl ή 0.1M H 2 SO 4 ) θαη πσο ε ζπλήζεο πξνεηνηκαζία ηνπ εδαθηθνχ
23 δείγκαηνο (αεξνμήξαλζε, ήπηα ιεηνηξίβεζε θαη πέξαζκα απφ 2mm θφζθηλν) είλαη ηθαλνπνηεηηθή θαη δελ αιινηψλεη ηα απνηειέζκαηα. Οη Mallarino θαη Atia (2005) δηεμήγαγαλ κηα κειέηε ζπζρέηηζεο ηνπ θσζθφξνπ, πνπ πξνζδηνξίδεηαη κε ηελ κέζνδν ησλ κεκβξαλψλ ηνληναληαιιαθηηθψλ ξεηηλψλ θαη ηηο ζπκβαηηθέο κεζφδνπο, κε ηηο απνδφζεηο θαιιηέξγεηαο θαιακπνθηνχ. Σα απνηειέζκαηα ηνπο έδεημαλ, αθελφο ηελ θαηαιιειφηεηα ησλ ξεηηλψλ σο ρξήζηκν εξγαιείν ζηελ αεηθνξηθή γεσξγία θαη αθεηέξνπ φηη νη ξεηίλεο θαη ν Olsen P έρνπλ ηελ ίδηα δπλαηφηεηα πξφβιεςεο ηεο αληίδξαζεο ηεο θαιιηέξγεηαο ζηελ ιίπαλζε. Ήηαλ δπλαηή επίζεο θαη ε θαζηέξσζε ελφο θξηζίκνπ νξίνπ κε ηελ βνήζεηα ηνπ νπνίνπ κπνξνχζε λα νξηζζεί ε ιηπαληηθή ηαθηηθή θαηά ηελ θαιιηεξγεηηθή πεξίνδν. Άιιεο κειέηεο κε πεηξάκαηα ζε δνρεία θαη ζε κεξηθέο πεξηπηψζεηο ζηνλ αγξφ έδεημαλ φηη νη κεκβξάλεο ξεηηλψλ ή γεληθψο ν κε ξεηίλε εθρπιηδφκελνο θσζθφξνο παξείραλ έλα δείθηε δηαζεζίκνπ θσζθφξνπ ίζεο ε θαιιίηεξεο αμηνπηζηίαο εθείλνπ πνπ παξέρνληαλ κε ηε ρξήζε ζπκβαηηθψλ εθρπιηζηηθψλ ( van Raij, 1998, van Raij et al. 1986, Qian et al. 1992, Saggar et al. 1992, Qian and Schoenau, 2000, Qian and Schoenau, 2002, Stumborg and Schoenau, 2008). Δλ ηνχηνηο, ε ρξήζε ησλ ξεηηλψλ δελ απνιακβάλεη επξείαο απνδνρήο θαη ε πηνζέηεζε ηνπο ζε αλαιχζεηο ξνπηίλαο δελ έρεη επξέσο θαζηεξσζεί. Οη ιφγνη, πνπ αλαθέξζεθαλ θαη ζηελ Δηζαγσγή είλαη : α) πξαθηηθά πξνβιήκαηα πνπ ζρεηίδνληαη κε ηνπο κεγαιχηεξνπο ρξφλνπο παξακνλήο ζην έδαθνο, δπζθνιίεο ζην δηαρσξηζκφ ηεο ξεηίλεο απφ ηα εδαθηθά ηεκαρίδηα, θαηαζηξνθήο ηεο ξεηίλεο ή ηεο κεκβξάλεο θαηά ην ρξφλν παξακνλήο ηεο ζην έδαθνο θαη β) έιιεηςε ιεπηνκεξψλ θαη αμηφπηζησλ δεδνκέλσλ ζρεηηθψλ κε ηε βαθμολόγηζη ηνπο κε πεηξάκαηα ζε δνρεία ή ζηνλ αγξφ. Ο δεχηεξνο ιφγνο είλαη βαζηθφο θαη απαξαίηεηνο πξηλ θαζηεξσζεί ε ρξήζε ησλ ξεηηλψλ ζε αλαιχζεηο ξνπηίλαο γηα ηε ράξαμε ηεο ιηπαληηθήο ηαθηηθήο. Με βάζε ηα αλσηέξσ, θξίλεηαη ζθφπηκν λα αλαθεξζνχλ εθ λένπ νη θχξηνη ζθνπνί ηεο παξνχζαο δηαηξηβήο πνπ είλαη : 1) Υπάρχει ικανοποιθτικι ςυςχζτιςθ μεταξφ τθσ ικανότθτασ των εδαφϊν να εφοδιάηουν τα φυτά με φϊςφορο, όπωσ αυτι εκτιμάται με τθ χριςθ ανιονικϊν μεμβρανϊν, και τθσ προςλιψεωσ φωςφόρου από τα φυτά, τθσ ςυγκεντρϊςεωσ φωςφόρου ςτθ βιομάηα ι των αποδόςεων; 2) Μπορεί θ ικανότθτα των εδαφϊν να εφοδιάηουν τα φυτά με P, να δϊςει ζνα κρίςιμο όριο το οποίο να διαχωρίηει τα εδάφθ ςε εκείνα που κα αντιδράςουν ι δεν κα αντιδράςουν ςτθ φωςφορικι λίπανςθ (βακμολόγθςθ τθσ μεκόδου);
24 KΔΦΑΛΑΗΟ 2.ΤΛΗΚΑ ΚΑΗ ΜΔΘΟΓΟΗ 2.1 Δδάθε Γηα ηνπο ζθνπνχο ηνπ πεηξάκαηνο πάξζεθαλ δείγκαηα εδαθψλ απφ δηάθνξεο πεξηνρέο ηεο Βνξείνπ Διιάδνο φπσο θαίλεηαη ζηνλ Πίλαθα 2.1 Έγηλε δεηγκαηνιεςία επηθαλεηαθνχ ζηξψκαηνο εδάθνπο (0 30 cm) κε δεηγκαηνιήπηεο θαη ηα εδαθηθά δείγκαηα πέξαζαλ απφ φια ηα ζηάδηα πξνεηνηκαζίαο πξηλ ηελ αλάιπζε, ήηνη αεξνμήξαλζε, ήπηα ιεηνηξίβεζε ζε ηγδίν θαη ηέινο θνζθίληζκα κε ηελ βνήζεηα, αξρηθά, θφζθηλνπ νπψλ 6,35 mm απφ ην νπνίν πνζφηεηα 800 g ρξεζηκνπνηήζεθε γηα ην γέκηζκα ησλ πιαζηηθψλ δνρείσλ πνπ ζα δέρνληαλ ην πεηξακαηηθφ θπηφ (Lolium perenne L.) θαη 1300 g γηα ην γέκηζκα ησλ πιαζηηθψλ δνρείσλ πνπ ζα εηζάγνληαλ νη αληνληθέο ξεηίλεο (PRS Probes). Καηφπηλ, έλα κέξνο ηνπ εδάθνπο απηνχ πέξαζε απφ θφζθηλν νπψλ 2 mm ψζηε λα παξαιεθζεί ην θιάζκα πνπ ραξαθηεξίδεηαη σο ιεπηή γε, ζην νπνίν έγηλαλ φιεο νη ρεκηθέο αλαιχζεηο. Σα δείγκαηα απηά, κεηά ην πέξαο ηεο πξνεηνηκαζίαο, θπιάζζνληαλ ζε πιαζηηθά δνρεία κέρξη ηελ ζηηγκή ηεο αλάιπζεο. Πίλαθαο 2.1 Δδαθηθά δείγκαηα θαη πξνέιεπζε ηνπο. Έδαθορ Α 1 Α 2 Α 3 Α 4 Α 5 Α 6 Α 7 Α 8 Α 9 Α 10 Α 11 Α 12 Α 13 Α 14 Ο 1 Ο 2 Ο 3 Ο 4 Ο 5 Ο 6 Πποέλεςζη Αγξφθηεκα Γελδξνθνκηθφ Αγξφθηεκα Γεσξγία Βάβδνο Μεραληψλα Οηθηζκφο Αχξα Νέα Γσληά Διαηνρψξηα Βαζηιηθά Μνλή Γηνλπζίνπ Νέα Σξίγιηα Άγηνο Μάκαο Νέα άληα Νέα Μεζεκβξία 1 Πεδηλφ Γξνζάην Μεηαιιηθφ Γαιάηηζηα Γξπκφο Υέξζν Νέα Μεζεκβξία 2 Κεξαζηά * O σαπακηηπιζμόρ με ηο ππόθεμα Α ή Ο αναθέπεηαι ζηην ανηίδπαζη ηος κάθε δείγμαηορ ωρ αλκαλική και όξινη, ανηίζηοισα. Σο δείγμα Ο 3 έσει αλκαλικό ph (Πιν. 2.2) αλλά δεν πεπιέσει CaCO 3 γι αςηό ηος δόθηκε ο σαπακηηπιζμόρ Ο.
25 ηε ιεπηή γε έγηλαλ : α) αλαιχζεηο ραξαθηεξηζκνχ, ήηνη θνθθνκεηξηθή ζχζηαζε, ph ηνπ εδάθνπο, πνζνζηφ νξγαληθήο νπζίαο, πνζνζηφ ηνπ ειεχζεξνπ αλζξαθηθνχ αζβεζηίνπ (CaCO 3 ), β) αλαιχζεηο γνληκφηεηαο, ήηνη δηαζεζίκνπ θσζθφξνπ, δηαζεζίκνπ θαιίνπ, ληηξηθνχ θαη ακκσληαθνχ αδψηνπ, θαη γ) πξνζδηνξηζκφο ειεχζεξσλ θξπζηαιιηθψλ θαη άκνξθσλ νμεηδίσλ ζηδήξνπ. 2.2 Αληνληθέο Ηνληναληαιιαθηηθέο Ρεηίλεο - PRS (ην αθξσλχκην PRS ζεκαίλεη : πξνζνκνησηήο θπηηθψλ ξηδψλ Plant Root Simulator) Οη αληνληθέο ίνληναληαιιαθηηθέο ξεηίλεο, PRS, απνηεινχληαη απφ κηα κεκβξάλε, κε ελζσκαησκέλε ηελ ξεηίλε, ζηεξεσκέλε ζε πιαζηηθφ πιαίζην (ρήκα 2.1). Σν πιαίζην κε ηελ κεκβξάλε εηζάγεηαη ζην έδαθνο θαη παξακέλεη γηα ζπγθεθξηκέλν ρξφλν ζηε δηάξθεηα ηνπ νπνίνπ πξνζξνθά ηα θσζθνξηθά ηφληα πνπ ε ζηεξεά θάζε ηνπ εδάθνπο κπνξεί λα ειεπζεξψζεη θαη, φπσο έρεη πξναλαθεξζεί, πξνζνκνηάδεη ηα ραξαθηεξηζηηθά θαη ηελ δξάζε ησλ ξηδψλ. Μεηά ην πέξαο ηνπ ζπγθεθξηκέλνπ ρξφλνπ, ην πιαίζην εμάγεηαη απφ ην έδαθνο, κεηαθέξεηαη ζην εξγαζηήξην, ηα θσζθνξηθά αληφληα εθρπιίδνληαη θαη πξνζδηνξίδνληαη πνζνηηθά. ηελ παξνχζα δηαηξηβή ρξεζηκνπνηήζεθαλ αληνληθέο ξεηίλεο ζηπξνιίνπ (C 8 C 8 ) δηβηλπινβελδνιίνπ (C 10 C 10 ), ηζρπξά βαζηθνχ ραξαθηήξα, νη νπνίεο παξαζθεπάζηεθαλ κε πνιπκεξηζκφ πξνζζήθεο. Οη δε ελεξγέο ηνπο νκάδεο είλαη ην ηεηαξηνηαγέο ακκψλην, ηχπνπ 1, θαη ήηαλ θνξηηζκέλεο κε ηφληα ρισξίνπ θαη δηζαλζξαθηθψλ. 2.3 Βηνινγηθφ Πείξακα Γηα θάζε έλα απφ ηα εδάθε ππήξραλ πιαζηηθά δνρεία κε 800 g εδάθνπο κε θπηά κάξηπξεο (πιήξε ιίπαλζε) ζε δηπιή επαλάιεςε, δνρεία κε θπηά δείθηεο (πιήξεο ιίπαλζε πιελ θσζθφξνπ) επίζεο ζε δηπιή επαλάιεςε θαη δχν δνρεία πνπ πεξηείραλ ηηο αληνληθέο ξεηίλεο ρσξίο θπηά. Σν πεηξακαηηθφ θπηφ ήηαλ ην rye grass (Lolium perenne L). Έγηλαλ ζπλνιηθά 3 θνπέο, κία θάζε 30 εκέξεο. Μεηά απφ θάζε θνπή κεηξηφηαλ ην βάξνο ηεο παξαγφκελεο μεξήο θπηνκάδαο, γηλφηαλ πξνζδηνξηζκφο θσζθφξνπ ζε απηή θαη ππνινγηδφηαλ ε ζπγθέληξσζε ηνπ θσζθφξνπ θαη ην πνζφ ηνπ πνπ πξνζιήθζεθε απφ ην έδαθνο. ηα δνρεία πνπ εηζήρζεζαλ νη αληνληθέο ξεηίλεο κεηαθέξζεθαλ 1300 g εδάθνπο, ρσξίο ιίπαλζε, ψζηε λα εμαζθαιίδεηαη ε πιήξεο θάιπςε ηεο επηθάλεηαο ηεο ξεηίλεο κε ην έδαθνο. Οη αληνληθέο ξεηίλεο παξέκεηλαλ ζην έδαθνο γηα ρξνληθφ δηάζηεκα 15 εκεξψλ θαη ζηελ ζπλέρεηα εμάγνληαλ γηα λα
26 αθνινπζήζεη ε αλάιπζε ηνπο (1 ε πεξίνδνο). Καηφπηλ, λέεο ξεηίλεο ηνπνζεηήζεθαλ ζηα δνρεία θαη παξέκεηλαλ επί άιιεο 15 εκέξεο, ψζηε λα παξαθνινπζεζεί ρξνληθά ν ξπζκφο ειεπζεξψζεσο θσζθφξνπ (2 ε πεξίνδνο). ρήκα 2.1 ρεκαηηθή απεηθφληζε θαη δηαζηάζεηο ξεηίλεο PRS πλνιηθή επηθάλεηα ξφθεζεο = 17,5 cm 2 (ζπκπεξηιακβαλνκέλνπ θαη ησλ δχν πιεπξψλ ηεο κεκβξάλεο) ηα πιαζηηθά δνρεία, φπσο έρεη αλαθεξζεί, κεηαθέξζεθαλ 800 g απφ θάζε έδαθνο θαη ζπάξζεθε 1 g ζπφξνπ rye grass. Κάζε δνρείν είρε ζηε βάζε ηνπ πιαζηηθφ ππνδνρέα κέζσ ηνπ νπνίνπ γηλφηαλ ην πφηηζκα ησλ θπηψλ δηαηεξψληαο ηελ ζηάζκε ηνπ λεξνχ ζε απηφ ζε πεξίπνπ χςνο 2 cm θαζ φιε ηελ δηάξθεηα ηνπ πεηξάκαηνο. Με απηφ ηνλ ηξφπν ηα εδάθε δηαηεξνχληαλ ζηελ πδαηνρσξεηηθφηεηα ηνπο. Αλ ε επηθάλεηα ησλ εδαθψλ μεξαίλνληαλ ή παξαηεξνχληαλ επαλζίζεηο αιάησλ ην πφηηζκα γηλφηαλ θαη απφ πάλσ. Μηα εβδνκάδα κεηά ηελ ζπνξά, θάζε δνρείν ιηπάλζεθε κε 20 mg N ζε κνξθή NH 4 NO 3 θαη 20 mg Κ ζε κνξθή KNO 3. Δπίζεο πξνζηέζεθαλ θαη ηα κηθξνζηνηρεία Fe, Mn, Cu θαη B ζε πνζφηεηεο 4, 3, 3, 1 θαη 0,6 mg αληίζηνηρα θαη κε ηηο κνξθέο FeSO 4.7H 2 O, MnSO 4.4H 2 O, ZnSO 4.7H 2 O, CuSO 4.5H 2 O θαη H 3 BO 3. Ζ ιίπαλζε κε θψζθνξν ζηνπο κάξηπξεο έγηλε ζε πνζφηεηα 6 mg P ζην δνρείν κε ηελ κνξθή Ca(H 2 PO 4 ) 2.H 2 O. Σα δνρεία ηνπνζεηήζεθαλ ζε πιήξσο ηπραηνπνηεκέλε δηάηαμε θαη ε ηπραηνπνίεζε επαλαιακβαλφηαλ θάζε 15 εκέξεο. Σν ππέξγεην ηκήκα (1cm πάλσ απφ
27 ηελ επηθάλεηα ηνπ εδάθνπο) θνβφηαλ θάζε 30 εκέξεο θαη αθνινπζνχζε ε δχγηζε θαη ε αλάιπζε ηνπ φπσο αλαθέξεηαη ζην ηκήκα 2.4.3. 2.4 Μέζνδνη 2.4.1 Αλαιχζεηο ραξαθηεξηζκνχ Ο πξνζδηνξηζκφο ηεο θνθθνκεηξηθήο ζχζηαζεο έγηλε κε ηελ θιαζζηθή κέζνδν Βνπγηνχθνπ (Bouyoucos, 1962) ε νπνία ρξεζηκνπνηεί σο δηακεξηζηηθφ ην εμακεηαθσζθνξηθφ Na θαη ζηεξίδεηαη ζηελ κέηξεζε ηεο ππθλφηεηαο ηνπ αησξήκαηνο ηνπ εδάθνπο, κε ην ππθλφκεηξν Βνπγηνχθνπ, ε νπνία κεηαβάιιεηαη θαζψο ηα ζπζηαηηθά ηνπ εδάθνπο θαζηδάλνπλ. Πεξηιεπηηθά ν πξνζδηνξηζκφο εθηειείηαη σο εμήο: Πνζφηεηα εδάθνπο 50 ± 0,1g δπγίδεηαη θαη κεηαθέξεηαη ζηνλ ππνδνρέα ηνπ mixer. Πξνζηίζεληαη 10 ml δηαιχκαηνο πνιπθσζθνξηθνχ λαηξίνπ [(NaPO 3 ) 6 ] θαη πεξίπνπ 200 ml H 2 O, κε ηνλ νγθνκεηξηθφ θχιηλδξν θαη γίλεηαη αλάδεπζε ηνπ αησξήκαηνο ζην mixer γηα 5 min. Καηφπηλ, ην εδαθηθφ αηψξεκα κεηαθέξεηαη ζηνλ θχιηλδξν ηεο κεραληθήο αλάιπζεο θαη πξνζηίζεηαη H 2 O κέρξη ην 1L. Σν αηψξεκα αλαθηλείηαη θαιά ψζηε λα γίλεη νκνηνγελέο ζ φιν ην χςνο ηνπ θπιίλδξνπ. Μεηά ην πέξαο ηεο αλάδεπζεο, ζε πεξίπνπ 20 sec. ηνπνζεηείηαη ην ππθλφκεηξν κε πξνζνρή κέζα ζην αηψξεκα θαη ζε 44sec. απφ ην ηέινο ηεο αλάδεπζεο δηαβάδεηαη ε έλδεημε ηνπ ππθλνκέηξνπ, ζην ζεκείν πνπ ε επηθάλεηα ηνπ αησξήκαηνο ηέκλεη ην ππθλφκεηξν. Ζ 1 ε έλδεημε αληηζηνηρεί ζηελ ππθλφηεηα ηνπ αησξήκαηνο πνπ νθείιεηαη ζηελ ηιχ θαη ζηελ άξγηιν θαη εθθξάδεη g ηιχνο + αξγίινπ / L. Μεηά ηε ιήςε ηεο 1 εο έλδεημεο ηνπ ππθλνκέηξνπ, κεηξάηαη ε ζεξκνθξαζία ηνπ αησξήκαηνο κε ην ζεξκφκεηξν θαη ην αηψξεκα κέλεη ζε εξεκία. ηε ζπλέρεηα, 2h κεηά ην ηέινο ηεο αλάδεπζεο, ιακβάλεηαη ε 2 ε έλδεημε ηνπ ππθλνκέηξνπ, ε νπνία αληηζηνηρεί ζηελ ππθλφηεηα ηνπ αησξήκαηνο πνπ νθείιεηαη ζηελ άξγηιν θαη εθθξάδεη g αξγίινπ / L. Δπίζεο κεηξάηαη μαλά ε ζεξκνθξαζία ηνπ αησξήκαηνο, κε ην ζεξκφκεηξν. Ζ θαηάηαμε ηνπ εδάθνπο ζε κηα απφ ηηο 12 θιάζεηο θνθθνκέηξηθήο ζχζηαζεο γίλεηαη κε ηελ βνήζεηα ηνπ ηξηγψλνπ ηεο θνθθνκεηξηθήο ζχζηαζεο βάζε ησλ πνζνζηψλ ησλ θιαζκάησλ ηεο άκκνπ θαη ηεο αξγίινπ. Γηα ηνλ πξνζδηνξηζκφ ηεο νξγαληθήο νπζίαο ρξεζηκνπνηήζεθε ε κέζνδνο Walkley-Black ( 1934) ε νπνία είλαη κέζνδνο πγξήο νμείδσζεο θαη ζηεξίδεηαη ζηελ νμείδσζε ηνπ νξγαληθνχ άλζξαθα γηα ηνλ πξνζδηνξηζκφ ηεο νξγαληθήο νπζίαο ηνπ