Soil Fertility & Plant Nutrition E. Katsalirou Spring 2015 Γονιμότητα Εδάφους & Θρέψη Φυτών Άζωτο (Ν)
Άζωτο(Ν) Αέρας 78% Ν Μηδιαθέσιμηγιαταφυτάμορφή Ν-ούχος λίπανση Απαιτείται σε > ποσότητες (Ν=2-6% βιομάζας φυτών) Ν: το στοιχείο που λείπει συχνότερα(περιοριστικός παράγοντας) Απώλειες με έκπλυση (πρόβλημα για το περιβάλλον) Προσλαμβάνεται από τα φυτά με τις μορφές: ΝΟ 3- (νιτρική) ΝΗ 4+ (αμμωνιακή) ΟρόλοςτουΝστοφυτό Συστατικό των: Πρωτεϊνών (6,25 x %N στις καλλιέργειες) (5,7 x %N για το σιτάρι) Χλωροφύλλης Ενζύμων και άλλων συστατικών Απαραίτητο για αναπνοή, ανάπτυξη και αναπαραγωγή Αύξησηκαρπούκαιβιομάζαςγιαταμηψυχανθή Αύξηση ριζικού συστήματος και της αποτελεσματικότητας χρήσης νερού
Πρόσληψη θρεπτικών και παραγωγή βιομάζας στο καλαμπόκι Συμπτώματα τροφοπενίας Ν Χλώρωση(γενικόκιτρίνισμα) φύλλων. Ξεκινά από την κορυφή του φύλλου και επεκτείνεται στη βάση του Επιβράδυνσηανάπτυξης, καχεκτικά φυτά Τα συμπτώματα εμφανίζονται πρώτα στα παλαιά φύλλα (ευκίνητο) Μείωση αδερφώματος στα σιτηρά Μείωση περιεκτικότητας σε πρωτεΐνη
Συμπτώματα τροφοπενίας Ν Συμπτώματα τροφοπενίας Ν
Τροφοπενία Ν στα ψυχανθή; Ελεγχος ριζών για ενεργά φυμάτια
Κύκλος Ν Βροχόπτωση 1,5 5 kg N/acre/έτος Βραχυπρόθεσμα: ασήμαντο ποσό Μακροπρόθεσμα: Πολύ σημαντικό Το περισσότερο Ν αποτίθεται με τις καταιγίδες (κεραυνούς) Οι χιονοπτώσεις συνεισφέρουν ελάχιστα Ανοργανοποίηση Οργανική ουσία εδάφους ΠηγήγιατοπερισσότεροεδαφικόΝ 5% Ν, 1-3% αποδίδεται ετησίως 5-15 kgν/ έτοςγιακάθε1% οργανικήςουσίας Ο ρυθμός ανοργανοποίησης επηρεάζεται από: Σύστημα καλλιέργειας Θερμοκρασία Υγρασία Εισροές Ν προηγούμενων ετών
Διακύμανση Θερμοκρασίας εδάφους(10 cm) Ψυχανθή Συμβιωτική δέσμευση Μηδική, τριφύλλι, φασόλια κλπ. Συμβιωτική σχέση με βακτήρια του γένους Rhizobium Το φυτό παρέχει ενέργεια (υδατάνθρακες) ΤαβακτήριαδεσμεύουνΝ 2 από την ατμοσφαιρα και το μετατρέπουνσεnh 4
Προσθήκες Ν από διαφορετικές καλλιέργειες ψυχανθών Προσθήκες θρεπτικών με την κοπριά Ποικίληπεριεκτικότητασεθρεπτικά(προέλευση, % υγρασίας κλπ) Το έτος εφαρμογής μπορέι να προστεθεί: Ν= 25-90% Ρ= 50-100 % Κ> 85% ΑεριοποίησηΝΗ 3 ανηκοπριάδενενσωματωθεί στο έδαφος
Διαθεσιμότητα ανόργανου Ν(%) με συστήματα διαχείρισης κόπρου Χρόνος μεταξύ εφαρμογής και ενσωμάτωσης Διαθεσιμότητα οργανικού Ν(%) μετά την εφαρμογή του
Υπολογισμος θρεπτικών από την προσθήκη της στερεής κοπριάς Ανοργανοποίηση/ Ακινητοποίηση Φυτικά υπολ. ψυχανθών Κοπριά Οργανική ουσία εδάφους < C/N λόγος Οργανικό Ν (µη διαθέσιµο) ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ Ε ΑΦΟΥΣ Ανόργανο Ν (διαθέσιµο) > C/N λόγος Υπολείµµατα καλαµποκιού Στελέχη σόργου Στελέχη σιτου
Ανοργανοποίηση και Ακινητοποίηση Ν Ανόργανο Ν C/N ~ 25/1 Ακινητοποίηση Ανοργανοποίηση C/N < ~ 25/1 Οργανικό Ν Το C/N επηρεάζει το ρυθμό της μικροβιακής δραστηριότητας Ακινητοποίηση Υπολείμματα με > C/N Άχυρο, στελέχη καλαμποκιού, υπολείμματα σόργου Δέσμευση διαθέσιμου Ν Ανοργανοποίηση Υπολείμματα με < C/N Μηδική, οργανική ουσία εδάφους, κοπριά Αποδέσμευση διαθέσιμου Ν Τυπικές τιμές C/N κοινών οργανικών υλικών
Αμμωνιοποίηση(ανοργανοποίηση Ν) και Νιτροποίηση Μετατροπή οργανικού Ν μέσω αμμωνιοποίησης και νιτροποίησης (μικροβιακές διεργασίες) σε διαθέσιμες για τα φυτά μορφές(ανόργανο) Επίδραση της θερμοκρασίας στο ρυθμό νιτροποίησης 25 ο C 10 ο C
Επίδραση χρόνου στο ρυθμό νιτροποίησης Επίδραση θερμοκρασίας εδάφους στη νιτροποίηση
Επίδραση Νιτροποίησης στο εδαφικό ph Κατά την μετατροπή αμμωνιακού Ν σε νιτρικό Ν (νιτροποίηση) ελευθερώνονται Η + στο εδαφικό περιβάλλον ΗτύχητουΝιτρικούΝστοέδαφος Χρησιμοποιείται από τα φυτά Διατηρείται στο έδαφος ως ανόργανο Ν Ακινητοποιείται σε οργανικό Ν(βιομάζα μικροοργανισμών) Απονιτροποίηση Έκπλυση
Απώλεια Ν μέσω απονιτροποίησης Προκαλείται από αναερόβιους μικροοργανισμούς ΠαίρνουνοξυγόνοαπότοΝΟ 3 - Σε θερμά, κορεσμένα εδάφη οι απώλεις καθίστανται σημαντικές Απώλεια Ν μέσω απονιτροποίησης σε πλημμυρισμένα εδάφη Το μέγεθος των απωλειών εξαρτάταιαπό: Θερμοκρασία Διάρκεια αναερόβιων συνθηκών Μπορεί να είναι πιο σημαντικές από τις απώλειες έκπλυσης σε μη αμμώδη εδάφη
Εκτίμηση απωλειών Ν από απονιτροποίηση Θερμοκρασία εδάφους( o C) 13-16 24-27 Χρόνος κατάκλυσης(d) 5 10 3 5 7 9 ΑπώλειεςΝ-ΝΟ 3 (%) 10 25 60 75 85 95 8 11kg N/ha/d χάνεταιόταντοέδαφος είναι θερμό και πλημμυρισμένο Μέτρα πρόληψης απωλειών Ν από απονιτροποίηση Βελτίωση συνθηκών στράγγισης εδάφους Καθυστέρηση εφαρμογής Ν-ούχου λίπανσης στα υγρά εδάφη Χρήση αναστολέων νιτροποίησης Αμμωνιακές πηγές Ν
Συνθήκες εδάφους& μικροβιακή δραστηριότητα Απώλειες Ν από έκπλυση ΚινητικότηταΝΗ 4 καινο 3 ιόντων Αμμωνιακά(ΝΗ 4+ ) Θετικό φορτίο Συγκρατούνται (έλκονται ) από αρνητικά φορτισμένα εδαφικά κολλοειδή Σχετικά δυσκίνητα Νιτρικά(ΝΟ 3- ) Αρνητικό φορτίο Απωθούνται από τα αρνητικά φορτισμένα κολλοειδή Κινούνται μέσα στο έδαφος προς όλες τις κατευθύνσεις
Παράγοντες που επηρεάζουν την έκπλυση Ν Αμμώδη εδάφη Κάθετες διαδρομές κίνησης εδαφικού νερού (ρωγμές, στοές γαιοσκωλήκων) ΔόσειςεφαρμογήςΝ> αναγκών καλλιέργειας Ακατάλληλος χρόνος εφαρμογής ΛίπανσημεΝΟ 3 μορφές Ν Υπερβολική άρδευση ή πολλές& συχνές βροχοπτώσεις Υπερβολική άρδευση ή βροχοπτώσεις ΗρύπανσητωνυπογείωννερώνμεΝΟ 3 αποτελεί βασικό περιβαλλοντικό πρόβλημα και επηρεάζουν σημαντικά την διαχείριση της Ν-ούχου λίπανσης των καλλιεργειών
ΝΟ 3 στονερό: Περιβαλλοντικές& υγειονομικές ανησυχίες Μελάνιασμα μωρών(methemoglobinemia) Όριοτα10 ppm N-NO 3 Επιδράσεις στην υδρόβια ζωή Άλγη: Αυξημένη ανάπτυξη ΈλλειψηΟ 2 Συθήκες υπόξιας(dead zone στον κόλπο του Μεξικού) ΣτιςπηγέςΝΟ 3 περιλαμβάνονταιέκπλυσηκαι απορροή Ν Απώλειες Ν από Αεριοποίηση ΑπώλειααέριαςΝΗ 3 στηνατμόσφαιραμπορείνα συμβεί: Μη ενσωμάτωση μετά από επιφανειακή προσθήκη κοπριάς ή σκευασμάτων ουρίας Εφαρμογή άνυδρης αμμωνίας(φτωχή ή πολύ επιφανειακή ενσωμάτωση Θερμά, υγρά ή συνθήκες εξάτμισης στα εδάφη Αμμώδηεδάφη& υψηλόph No-till συστήματακαλλιέργειας (υπολείμματα, θερμότερα εδάφη, ενζυμικές διεργασίες)
Απώλειες Ν από Αεριοποίηση ΆνυδρηΝΗ 3 βασικόσυστατικόγια:
Επίδραση 20-ετούς εφαρμογής διαφορετικών Ν-ούχων λιπασμάτων στο έδαφος (Κάνσας, ΗΠΑ) Κοινά Ν-ούχα λιπάσματα ΝΙΤΡΙΚΟΑΜΜΩΝΙΟ(ΝΗ 4 ΝΟ 3, 34-0-0) Πλεονεκτήματα Όχι απώλειες αεριοποίησης Περιέχει άμεσα διαθέσιμο Ν-ΝΟ 3 Μειονεκτήματα Μειωμένη διαθεσιμότητα στην αγορά Τα ΝΟ 3 ιόντα του μπορεί να εκπλυθούν Υψηλό κόστος παραγωγής Διαβρωτικό για τα μέταλλα (γεωργικά εργαλεία μηχανήματα)
Κοινά Ν-ούχα λιπάσματα Ουρία(CO(NH 2 ) 2, 46-0 -0 Υψηλή περιεκτικότητα σε Ν Κυρίαρχο Ν-ούχο λίπασμα στην παγκόσμια αγορά Ικανοποιητικές φυσικές ιδιότητες και χαρακτηριστικά χειρισμού Σχετικά λίγα περιβαλλοντικά προβλήματα παραγωγής Μικρόκόστοςπαραγωγής/ μονάδαν Πιθανές απώλειες(αεριοποίηση) Δεν μπορεί να τοποθετηθεί κοντά στο σπόρο Παραγωγή Ουρίας
Αεριοποίηση Αμμωνίας Διαχείριση Ν-ούχου λίπανσης Μέθοδος εφαρμογής Χρόνος εφαρμογής Σύστημα καλλιέργειας Διαθέσιμος εξοπλισμός Εργατικά Προσωπική προτίμηση/άνεση Κόστος.
Επιλογές Διαχείρισης Ν-ούχου λίπανσης Καλύτερες επιλογές από αγρονομικής απόψεως Υπεδάφια εφαρμογή Κατά την καλλιεργητική περίοδο Εαρινή εφαρμογή Καλύτερες επιλογές από πρακτικής απόψεως Αποφυγή ρίσκου υψηλών απωλειών Ν Ενσωμάτωση λιπασμάτων(ιδιαίτερα ουρίας) Όχι φθινοπωρική εφαρμογή σε αμμώδη εδάφη Καθυστέρηση των φθινοπωρινών εφαρμογών ωσπου να ψυχθούν τα εδάφη Κατανόηση του κύκλου του Ν για καλύτερη διαχείριση Επίδραση ποσότητας& χρόνου εφαρμογής Ν στην απόδοση του σίτου (Κάνσας, ΗΠΑ)