Αξιολόγηση του παραγωγικού δυναμικού και της αισθητικής αξίας του Lotus corniculatus L. για αναβάθμιση του λιβαδικού τοπίου

Abstract

Grazing and drought are two very important factors in the last decades, because the climatic conditions had changed, especially in Meditterannean zone and drought is increased and the production is reduced; while the intensity of grazing is increased as well. Lotus corniculatus L., one of the most desirable plant for the pastures, is considered as a “cosmopolitan“ plant with wide ecological spectrum as well as a drought resistant plant participating at high percentage in rangelands. This ecological behavior of Lotus corniculatus L., suggests a phenotypic plasticity which arises a very high researching interest. That is why the aims of this thesis were: 1) The study of the plant’s ecophysiological mechanisms which work under the theory of “sink - source“ 2) Whether these mechanisms affected the productivity of the pastures under the synergy of grazing and drought. 3) Approaching the aesthetic value of Lotus corniculatus L. as a component of the pastures. For the realization of the previous “aims“, plants of Lotus corniculatus L were sowed in giffy - pots and were transplanted in 24,5 L pots in order to obtain the same leaf area in every pot. The statistic plan in the field was the randomized block with two factors: a) Water at two levels: “in water“ plants W, “in rain“ plants R, b) Grazing (cutting) at four levels: [(1ο level, C0, cutting in July), (2ο level, C1, cutting in May), (3ο level, C2, cutting May and June), (4ο level, C3, cutting in May, June and July)]. The experiment had the following treatments: C0W, C1W, C2W, C3W, C0R, C1R, C2R, C3R. Leaf area index, weight of leaf, weight of the upper part of the plant, specific leaf area, specific leaf weight, leaf area ratio and drought production coefficient were measured and calculated. Also, leaf water potential, osmotic potential, turgor, relative water content and stomatal conductance were measured and calculated. The results showed that in the plants of C3R treatment, weight and leaf area were higher than those of the plants of C3W treatment, a fact that suggested that the frequent cutting, combined with drought, affected the polarised system “sink - source“ in Lotus corniculatus L. resulting in the remaining of photosynthesis products at the leaves. Thus, the leaf area was increased, implying at the same time an increase of drought production coefficient. This unexpected behavior of C3R treatment of Lotus corniculatus L. would be contributed to hydrodynamic plasticity. Indeed, both treatments C3R and C3W, changed the osmotic potential and the turgor, in relation to relative water content, with the same way, a fact not observed in the other treatments. Furthermore, the turgor maintainance, due to high difference, between water potential and osmotic potential changes, seemed to be holded at the same level in C3R and C3W treatments. The arised question is whether the mechanism of osmotic adjustment or/and the module elasticity of cell wall intervenes to high turgor maintainance. The results suggested that the mechanism of osmotic adjustment seemed to have very small contribution to turgor maintainance in C3R treatment. Converselly, the module elasticity mechanism, seemed to be the only mechanism which affected the turgor. In the other treatments, the most important intervened mechanism was mainly the osmotic adjustment. It is evindent, that the frequent cutting changed the intervened mechanism of turgor maintainance from osmotic adjustment to module elasticity. On the other hand, this turgor maintainance resulted in high stomatal conductance, followed by high photosynthetic efficiency and finally by increased production. Indeed, the stomatal conductance in C1R and C2R treatments remained at high values, because of the mechanism of osmotic adjustment, though in C3R treatment the high value of stomatal conductance was due to module elasticity. Leaf area ratio might be used as an index of “ocular” quality or aesthetic value of a pasture and the base of the ecological value of grasses for restoration, reclamation of pastures.

Το Lotus corniculatus L., ένα από τα πολυτιμότερα και τα πλέον επιθυμητά λιβαδικά είδη, θεωρείται «κοσμοπολίτικο» είδος με εντυπωσιακώς ευρέα οικολογικά όρια ανοχής, τα οποία του προσδίδουν ικανότητα συμμετοχής στη λιβαδοπονική σύνθεση των ποολίβαδων, τα οποία βρίσκονται υπό τις συνθήκες ξηρασίας - βόσκησης. Οι δύο αυτοί παράγοντες τις τελευταίες δεκαετίες αποκτούν εξαιρετική σπουδαιότητα, αφενός διότι οι κλιματικές αλλαγές, σε παγκόσμια κλίμακα και ιδιαιτέρως στη Μεσογειακή ζώνη, επιτείνουν τη ξηρασία και μειώνουν την παραγωγή και αφετέρου η ζήτηση κτηνοτροφικών προϊόντων αυξάνει παρασύροντας συνακόλουθα σε αύξηση και την ένταση της βοσκήσεως. Τα ευρέα οικολογικά όρια του Lotus corniculatus L., και η συμμετοχή του σε έντονα βοσκόμενα λιβάδια, υποδηλώνει ιδιαίτερη οικοφυσιολογική πλαστικότητα προσαρμογής η οποία ευλόγως προσελκύει ερευνητικό ενδιαφέρον και καθιστά αυτή τη συμπεριφορά το αντικείμενο ανάλυσης αυτής της διατριβής στόχοι της οποίας ήταν: 1) Η μελέτη των οικοφυσιολογικών μηχανισμών προσαρμογής, που το φυτό διαθέτει και που λειτουργούν σύμφωνα με τη θεωρία “sink - source“ , 2) Κατά πόσο οι μηχανισμοί αυτοί επηρεάζουν την παραγωγική διαδικασία ώστε να συμβάλλουν στη βελτίωση των υποβαθμισμένων λιβαδιών καθώς και 3) Προσέγγιση της αισθητικής αξίας του Lotus corniculatus L. Για την επίτευξη των παραπάνω σκοπών, χρησιμοποιήθηκαν φυτάρια του Lotus corniculatus L. που φυτεύθηκαν με σπορά σε σύστημα γλαστριδίων (giffy - pots) και στη συνέχεια μεταφυτεύθηκαν σε γλάστρες 24,5 L χωρητικότητας, στοχεύοντας σε ομοιόμορφη φυλλική επιφάνεια για κάθε γλάστρα. Η πειραματική διάταξη των γλαστρών στον αγρό ήταν το πλήρες τυχαιοποιημένο σχέδιο, με δυπαραγοντικό πειραματικό σχεδιασμό: α) Υδατική δίαιτα σε δύο επίπεδα: (άρδευση W - βροχή R) και β) κοπή σε τέσσερα επίπεδα: [ (1ο επίπεδο - μάρτυρας, C0, κοπή τον Ιούλιο), (2ο επίπεδο - κοπή μία φορά, C1, κοπή τον Μάϊο), (3ο επίπεδο - κοπή δύο φορές, C2, κοπή τον Μάϊο και Ιούνιο), (4ο επίπεδο -κοπή τρεις φορές, C3, κοπή τον Μάϊο, Ιούνιο και Ιούλιο)]. Το πείραμα είχε τους εξής χειρισμούς: C0W, C1W, C2W, C3W, C0R, C1R, C2R, C3R. Μετρήθηκαν και υπολογίσθηκαν: α) οι αυξητικοί παράμετροι όπως: δείκτης φυλλικής επιφάνειας, βάρος φύλλου, βάρος υπέργειου τμήματος φυτού, ειδική φυλλική επιφάνεια, ειδικό φυλλικό βάρος, συντελεστής φωτοσυνθετικής επιφάνειας και δείκτης ξηρανθεκτικής αποτελεσματικότητας β) οι υδροδυναμικοί παράμετροι όπως: υδατικό δυναμικό, οσμωτικό δυναμικό, σπαργή και σχετικό υδατικό περιεχόμενο και γ) η φυσιολογική παράμετρος: στοματική αγωγιμότητα. Τα επιτευχθέντα αποτελέσματα έδειξαν ότι τόσο το βάρος όσο και η φυλλική επιφάνεια του C3 χειρισμού των υπό βροχή φυτών ήταν μεγαλύτερα από το βάρος και την φυλλική επιφάνεια του C3 χειρισμού των υπό άρδευση φυτών, γεγονός που συνηγορεί για την υπόθεση ότι οι τρεις κοπές προκαλούν υπό συνθήκες ξηρασίας αλλαγή της διπολικότητας “sink - source“ , με αποτέλεσμα τα προϊόντα της φωτοσυνθέσεως να μη μεταφέρονται σ’ άλλα μέρη του φυτού αλλά να παραμένουν στα φύλλα αυξάνοντας την φυλλική επιφάνεια. Αυτό επάγει αύξηση του δείκτη ξηρανθεκτικής αποτελεσματικότητας στον χειρισμό των τριών κοπών C3. Η οικοφυσιολογική αυτή προσαρμογή του φυτού σηματοδότησε και μία υδροδυναμική πλαστικότητα κυρίως για το χειρισμό των τριών κοπών, κατά τον οποίο η μεταβολή του υδατικού δυναμικού, του οσμωτικού δυναμικού και η σπαργή σε σχέση με το σχετικό υδατικό περιεχόμενο των υπό βροχή φυτών ήταν εντυπωσιακά παρόμοια με τη μεταβολή του υδατικού δυναμικού, του οσμωτικού δυναμικού και της σπαργής, σε σχέση με το σχετικό υδατικό περιεχόμενο των υπό άρδευση φυτών. Ο μηχανισμός της ενεργούς οσμωρύθμισης φαινόταν να έχει πολύ μικρή συμμετοχή στον χειρισμό των τριών κοπών C3, εν αντιθέσει προς τους άλλους χειρισμούς, ενώ ο μηχανισμός της ελαστικότητας των κυτταρικών τοιχωμάτων φαινόταν να συμμετέχει κατά αποκλειστικότητα στον C3 χειρισμό, γεγονότα που ερμηνεύουν την υδροδυναμική πλαστικότητα του Lotus corniculatus L. όταν κόβεται τρεις φορές κατά την αυξητική περίοδο. Από την άλλη μεριά οι ανωτέρω μηχανισμοί συμβάλλουν στη διατήρηση της σπαργής με αποτέλεσμα στη διατήρηση της στοματικής συσκευής ανοιχτής και κατ’ ακολουθία αύξηση της φωτοσυνθετικής αποτελεσματικότητας. Όντως τ’ αποτελέσματα έδειξαν ότι στον C1 και C2 χειρισμό, λόγω της μειώσεως του υδατικού δυναμικού, υπήρξε αύξηση της σπαργής και επομένως αύξηση της στοματικής αγωγιμότητας λόγω του μηχανισμού της οσμωρυθμίσεως . ενώ στον C3 χειρισμό, υπήρξε λόγω του μηχανισμού της ελαστικότητας των κυτταρικών τοιχωμάτων διατήρηση της σπαργής. Ο δείκτης φωτοσυνθετικής επιφάνειας ολοκληρώνοντας την αποτελεσματικότητα των αυξητικών παραμέτρων σε ένα απλό λόγο φωτοσυνθετικής επιφάνειας ανά μονάδα βάρους, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως δείκτης οπτικής ποιότητας ή αισθητικής αξίας ενός ποολίβαδου και τη βάση εκτιμήσεως της οικολογικής αξίας των λιβαδικών φυτών για αναβάθμιση λιβαδικού τοπίου.