Soil Fertility & Plant Nutrition E. Katsalirou Spring 2015 Εδάφη Εδαφικές ιδιότητες και παράγοντες που επηρεάζουν την διαχείριση των εδαφών
Τιείναιτοέδαφος Αέρας 25% Νερό 25% Ανόργανα Συστατικά Άμμος Ιλύς Άργιλος Οργανική Ουσία 5% Οργανική Ουσία Φυτικής Μικροβιακής Ζωικής προέλευσης υπολείμματα Ανόργανα Συστατικά 45% Εδαφικό προφίλ Αξιοσημείωτες διαφορές ως προς: Βάθοςεπιφανειακού ορίζοντα Χρώμα ΟργανικήΟυσία Άργιλο
Παράγοντες εδαφογένεσης Μητρικό Υλικό Κλίμα Τοπογραφία Βιόσφαιρα Χρόνος Βιόσφαιρα(Μικροοργανισμοί) Δέσμευση Ν από τα ψυχανθή(rhizobium) Αποσύνθεση οργανικών υλικών Φυτικά υπολείμματα Οργανικές ενώσεις Ασθένειες Ανοργανοποίηση και ακινητοποίηση θρεπτικών στοιχείων
Μικροοργανισμοί εδάφους Μικροοργανισμοίσταεπιφανειακά30 cm εδάφους (Metting, 1993) Οργανισμός Άτομα/ g εδάφους Βιομάζα(kg/ha) Ιοί 10 10 10 11 Βακτήρια 10 8-10 9 300-3000 Ακτινομύκητες 10 7-10 8 300-3000 Μύκητες 10 5-10 6 500 5000 Άλγη 10 3-10 6 10 1500 Πρωτόζωα 10 3-10 5 5 200 Νηματώδεις 10 1-10 2 1 100 Γαιοσκώληκες 10-1000 Μικροοργανισμοί εδάφους Ανοργανοποιούν και ακινητοποιούν θρεπτικά για τα φυτά στοιχεία Οργανική ύλη (οργανικές ενώσεις) Μη αφοµοιώσιµη µορφή θρεπτικού στοιχείου Ανοργανοποίηση Ακινητοποίηση Ανόργανα θρεπτικά στοιχεία Αφοµοιώσιµη (διαθέσιµη) µορφή θρεπτικού στοιχείου
Παράγοντες που επηρεάζουν τη μικροβιακή δραστηριότητα Θερμοκρασία 27-32 ο C Υγρασία Ιδανική κοντά στην υδατοϊκανότητα Αερισμός Επηρεάζεται από την υγρασία ΕδαφικόpH 6-7 τοιδανικό Οργανικά ουσία/υπολείμματα Διαθέσιμητροφή πηγήc & θρεπτικών Μικροβιακή δραστηριότητα εδάφους Το έδαφος διαθέτει μηχανισμούς προστασίας των μικροοργανισμών του Μικροβιακοί πληθυσμοί αντιστέκονται στις μεταβολές Ο καλύτερος τρόπος διατήρησης της μικροβιακής δραστηριότητας του εδάφους είναι η διατήρηση των εισροών σε οργανικά υπολείμματα Γενικά η προσθήκη θρεπτικών(λίπανση) επιδρά θετικά στη μικροβιακή δραστηριότητα
Γιατίταεδάφηδιαφέρουνωςπροςτην παραγωγικότητά τους; Τα εδάφη χαρακτηρίζονται από χωρική παραλλακτικότητα στις φυσικές και χημικές τους ιδιότητες Ακόμη και εντός ομοιόμορφου αγροτεμαχίου Η παραλλακτικότητα αυτή αποτελεί και την αιτία εφαρμογής πολύ συστηματικών ή«εντατικών» ως προς την πυκνότητα μεθόδων δειγματοληψίας Φυσικές Ιδιότητες του εδάφους που επηρεάζουν την παραγωγικότητά του Παραγωγικότητα εδάφους
Βάθος ριζοστρώματος Καλλιέργεια Βάθος ριζών (m) Βάθος κύριας ζώνης εφοδιασμού Σιτάρι 1,2 1,8 90 cm(80% ριζών) Αραβόσιτος 1,2 2,25 60 cm(75% ριζών) Σόργο 1,35 1,8 105 cm (75% ριζών) Άλφαλφα > 6 105 cm (50% ριζών) Bromus sterilis (στείρα βρώμη) 1,65 1,95 105 cm (75% ριζών) Δομή του εδάφους Αρχιτεκτονική των εδαφικών τεμαχιδίων Συγκρότηση εδαφικών τεμαχιδίων σε μεγαλύτερες μονάδες(συσσωματώματα) Επηρεάζει σημαντικά την διαπερατότητα και το πορώδες του εδάφους και συνεπώς την ανάπτυξη του ριζικού συστήματος Επηρεάζει την αντίσταση στην δημιουργία επιφανειακής κρούστας Η δομή καταστρέφεται από. Η δομή βελτιώνεται από.
Τύποι εδαφικής δομής Επιθυμητοί τύποι Κυβοειδής Κοκκώδης Λιγότερο Επιθυμητοί τύποι Πλακοειδής Πρισματική Στυλοειδής Φαινόμενο ειδικό βάρος εδάφους Τοβάροςτηςμονάδαςόγκουξηρούεδάφους συμπεριλαμβανομένων των πόρων και της οργανικής ύλης Η μέση τιμή για καλλιεργούμενο μέσης σύστασης έδαφος κυμαίνεταιαπό1,1 ως1,4 Mg m -3 Τα συμπιεσμένα εδάφη έχουν μεγαλύτερες τιμές Επιθυμητές τιμές για ικανοποιητική ανάπτυξη των φυτών: Αργιλώδηεδάφη: < 1,4 Mg m -3 Αμμώδηεδάφη: > 1,6 Mg m -3
Συμπίεση εδάφους Συμπίεση εδάφους
Πορώδες και διαπερατότητα εδάφους Πορώδες = ο συνολικός όγκος πόρων του εδάφους(30-60%) Καθορίζει την αποθηκευτική ικανότητα εδάφους σε νερό και αέρα Καθορίζει την κίνηση του νερού και του αέρα στο έδαφος Διαπερατότητα= ευκολίαήδυσκολίαμετηνοποίατονερό, οαέραςκαιοιρίζεςτωνφυτώνδιαπερνούντοέδαφος Αφορά και την ευκολία κίνησής τους μεσα στο έδαφος Επηρεάζει την πρόσληψη και τη στράγγιση νερού Επηρεάζονται από μηχανική σύσταση, δομή, οργανική ουσία και συμπίεση εδάφους Τρίγωνο Μηχανικής Σύστασης
Μηχανικής Σύστασης Ομάδα Εδαφών Χονδρόκοκκα(Αμμώδη) Κλάση Μηχανικής Σύστασης Αμμώδη Πηλοαμμώδη Αίσθηση για εκτίμηση με τη εμπειρική μέθοδο Αίσθηση των κόκκων, δεν πλάθεται σε μορφή κορδέλας, δεν αφήνει υπόλειμμα στα χέρια Αμμοπηλώδη Μέσης Σύστασης(Πηλώδη) Πηλώδη Ιλυοπηλώδη Ιλυώδη Αμμοαργιλοπηλώδη Λεπτόκοκκα(Αργιλώδη) Ιλυοαργιλοπηλώδη Αργιλοπηλώδη Αμμοαργιλώδη Ιλυοαργιλώδη Αργιλώδη Αίσθηση των κόκκων, πλάθεται σε κορδέλα αλλά σπάζει σε μικρά κομμάτια Απαλήαίσθησησανζύμηαπόαλεύρι, δεν πλάθεται σε κορδέλα, σπάζει σε κομμάτιαμήκους< 1,3 cm Σχηματίζουν κορδέλα η οποία σπάζει σε τμήματα> 2 cm Σχηματίζουν μακριές εύπλαστες κορδέλεςμήκους 5 cm Εδαφικά τεμαχίδια Άμμος -Ιλύς-Άργιλος
Τα ορυκτά της αργίλου Καολινίτης ΧαμηλήCEC Μικρή ικανότητα συγκράτησης υγρασίας Όχι εκτατή δομή Μοντμοριλονίτης Εκτατή δομή(διόγκωση συρρίκνωση) Υψηλή CEC Μεγάλη ικανότητα συγκράτησης υγρασίας Ιλλίτες(π.χ. βερμικουλίτης) Απουσία διόγκωσης συρρίκνωσης Ικανοποιητική γονιμότητα Ικανοποιητική ικανότητα συγκράτησης υγρασίας Το νερό του εδάφους Νερό βαρύτητας: Η ποσότητα νερού που αντιστοιχεί μεταξύ των κορεσμού και υδατοϊκανότητας Διαθέσιμο Νερό: το νερό που συγκρατείται με τριχοειδείς δυνάμεις και είναι η ποσότητα νερού μεταξύ υδατοϊκανότητας και σημείου μόνιμης μάρανσης Κορεσμός(0 atm) Το νερό στραγγίζει άμεσα 100% Διαθέσιμο νερό 0% Μη διαθέσιμο νερό Υδατοϊκανότητα(~ 0,33 atm) Διαχείριση νερού μέσω των αρδεύσεων Ελάχιστο νερό Νερό διαθέσιμο στα φυτά σε συνθήκες στρες Σημείο Μόνιμης Μάρανσης(~15 atm) Μηδιαθέσιμογιαταφυτάνερό Ξηρό έδαφος (ξήρανσηστους105 ο C)
Ικανότητα Συγκράτησης Υγρασίας Το νερό έλκεται από τα εδαφικά τεμαχίδια Συγκρατείται υπό μορφή υμενίων γύρω τους ενάντια στις δυνάμεις βαρύτητας Το μόρια νερού που βρίσκονται πολύ κοντά στα εδαφικά τεμαχίδια συγκρατούνται ισχυρότερα Πορώδες διάστημα Στην Υδατοϊκανότητα: Στράγγιση νερού λόγω βαρύτητας ελαχιστοποιείται Υμένιο νερού Δυνάμεις επιφανειακής τάσης Εδαφικό τεμαχίδιο Ικανότητα Συγκράτησης Υγρασίας Σημείο Μόνιμης Μάρανσης Ρίζα φυτού Στο Σημείο Μόνιμης Μάρανσης: Τα τεμαχίδια της αργίλου συγκρατούν το νερό με δυνάμεις μεγαλύτερες απόαυτέςπουμπορούννα εφαρμόσουν οι ρίζες για να προσλάβουν νερό Υμένιο νερού Εδαφικό τεμαχίδιο Δυνάμεις επιφανειακής τάσης
Ικανότητα Συγκράτησης Υγρασίας και Μηχανική Σύσταση 12,5 10,0 7,5 5,0 2,5 Υδατοϊκανότητα ιαθέσιµο νερό ιαθέσιµο Νερό Σημείο Μόνιμης Μάρανσης Αμμώδες Μέσης Σύστασης Αργιλώδες Διαθέσιμη υγρασία σε διαφορετικά εδάφη Inch = 2,54 cm, Foot = 30,5 cm
Διάβρωση Η διάβρωση μετακινεί μεμονωμένα εδαφικά τεμαχίδιαμετηβοήθειατουνερούήτουαέρα Απόσπαση και μετακίνηση εδαφικών τεμαχιδίων Αποκόλληση = απόσπαση τεμαχιδίων από το σώματουεδάφους λόγω: πτώσης των σταγόνων νερού χτύπημα από άλλα εδαφικά τεμαχίδια βάδισμα ζώων διέλευσητροχοφόρωνκλπ.
Διάβρωση από το νερό Επιφανειακή(sheet erosion): το έδαφος διαβρώνεται ομοιόμορφα κατά μήκος της κλίσης του Αυλακωτή(rill erosion): δημιουργία δικτύου μικρών τυχαία κατανεμημένων ρυακιών Χαραδρωτική(gully erosion): αυξανόμενης της διάρκειαςκαιτηςέντασηςτηςβροχόπτωσης, αυξάνεταιοόγκοςτουνερούτοοποίο συγκεντρώνεται και ρέει σχηματίζοντας μικρές χαράδρες και φαράγγια Επιφανειακή και αυλακωτή διάβρωση
Χαραδρωτική διάβρωση Εξίσωση υπολογισμού απωλειών εδάφους από διάβρωση A = R * K * LS * C * P R:οσυντελεστήςδιαβρωτικότηταςτηςβροχόπτωσης(rainfall erosivity factor) K:οσυντελεστήςδιαβρωσιµότηταςτουεδάφους(soil erodibility factor) LS:οτοπογραφικόςσυντελεστής(L τοµήκοςκλιτύος(slope length) και S η κλίση κλιτύος(the slope gradient)) C:οσυντελεστήςφυτοκάλυψης(cover and management factor P: ο συντελεστής διαχείρισης εδαφών κατά της διάβρωσης (support practice factor)
Αιολική διάβρωση Αιολική διάβρωση Παρόμοιαμετηνδιάβρωσηαπόνερό Οαέραςμόνομεταφέρει Τρεις τύποι μεταφοράς- μετακίνησης Αιώρηση Αναπήδηση Σύρσιμο στην επιφάνεια (ερπισμός) Εφόσον τα εδαφικά τεμαχίδια μπουν σε κίνηση προκαλούν απόξεση και λείανση των επιφανειών και σπάσιμο των εδαφικών συσσωματωμάτων
Αιολική διάβρωση Τααμμώδηεδάφηείναιπιοευάλωτα(φτωχή συσσωμάτωσηλόγω <% οργανικήουσίας& αργίλου) Επιδείνωση αιολικής διάβρωσης Κακή δομή Χαλαρή επιφάνεια Απουσία βλάστησης Ξηρασία Πρόληψη αιολικής διάβρωσης Ανεμοφράκτες Συστήματα ελάχιστης καλλιέργειας Εδαφοκάλυψη Επίδραση εδαφοκάλυψης στην διάβρωση