Επίδραση της χημικής και της οργανικής λίπανσης στις φυσικοχημικές ιδιότητες του εδάφους, στην υγρασία και στην απόδοση κλώνου λεύκης Ι-214

Abstract

The present research deals with the effect of sewage sludge, as organic fertilizer and chemical fertilization on the physical and chemical properties of soil, in the moisture and in the yield of poplar clone I-214. Sewage sludge was the solid portion, which remains after wastewater treatment of city of Thessaloniki, while as chemical fertilization was used complex N - P - K (11 - 15 - 15). The amendment of two fertilization were on poplar plantations, Populus x euramericana (Dode) Guiner cv. - 214, which planted on the bund of artificial river bed of Axios river, near the city of Kufalia, 30 km westwards of Thessaloniki city, in north Greece. The experiment began in 1998 and for this aim five experimental plots of 0,3 ha were established. Plots had the form of rectangle parallelogram, having the big side parallel to riverbed and the small side vertical to it. Two of them were used as control; while in the other three of them, organic and chemical fertilization were amendment. In each plot poplars were planted on 6 m x 6 m spacing and they were 6 and 7 years old. Before sewage sludge and chemical fertilization application, a heavy machine was applied a subsoiling. The sludge was applied uniformly on the surface of the plot area by a small machine, in one dose 50 m3/ha, in solid form and the concentrations of the potential toxic elements (PTEs) in the form of heavy metals, such as zinc, copper, cadmium, lead and nickel, were below the limits setting by E.C. for sludge use in agricultural land. The complex inorganic fertilizer was applied by hands in one dose 750 kg/ha, at the same year. Physical properties of soil such as, soil texture, bulk density, field capacity, wilting point, available water, were determined before the application of sludge, immediately afterwards of it (after 2 months) and 18 months later, in order to estimate the effects of fertilization. These happened also with chemical properties such as, pH, salinity, electric conductivity, organic matter, N, P, exchangeable cations and heavy metals. Monthly range of available water was measured in depth until 1 meter, from April to October for two years in all plots, to determine the effect of fertilizers on it. At the same time monthly range of nutrients on leaves and branches in poplars were determined. Finally all trees were numbered and the breast diameter (dbh) and, height were measured, before the application of fertilizers, one year after it and two years after it, to find out the effect of them on yield of poplar.

Η παρούσα έρευνα ασχολείται με την επίδραση της οργανικής και της χημικής λίπανσης στις φυσικοχημικές ιδιότητες του εδάφους, στην υγρασία και στην απόδοση του κλώνου λεύκης Ι - 214. Το οργανικό λίπασμα προέρχονταν από το στερεό υπόλειμμα της επεξεργασία των υγρών αστικών λυμάτων του βιολογικού καθαρισμού Θεσσαλονίκης, ενώ ως χημικό λίπασμα χρησιμοποιήθηκε το σύνθετο N - P - K (11 - 15 - 15). Η εφαρμογή των δύο λιπάνσεων έγινε σε φυτείες λεύκης Populus x euramericana (Dode) Guiner cv. Ι - 214, οι οποίες φύονταν στο ανάχωμα τεχνητής κοίτης του Αξιού ποταμού, στην περιοχή της πόλης των Κουφαλίων 30 χιλιόμετρα δυτικά της πόλης της Θεσσαλονίκης. Η έρευνα άρχισε το 1998 και για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν 5 δειγματοληπτικές επιφάνειες έκτασης 0,3 ha έκαστη, σχήματος ορθογωνίου παραλληλογράμμου, έχοντας τη μεγάλη πλευρά παράλληλα προς την κοίτη του ποταμού και τη μικρή κάθετα προς αυτή. Οι δύο εκ των πέντε επιφανειών χρησιμοποιήθηκαν ως μάρτυρες, ενώ στις άλλες τρεις εφαρμόστηκαν οι χειρισμοί της οργανικής και της χημικής λίπανσης. Ο φυτευτικός σύνδεσμος των λευκών ήταν 6 X 6, ενώ η ηλικία τους ήταν 6 και 7 ετών. Εφαρμόστηκε οργανικό λίπασμα 50 m3/ha σε μία δόση το έτος 1998 με τη βοήθεια μικρού ελκυστήρα και χημικό λίπασμα 750 kg/ha σε μία δόση κατά το ίδιο έτος χειρονακτικά. Οι φυσικές ιδιότητες του εδάφους (μηχανική σύσταση, φαινομενική πυκνότητα, υδατοϊκανότητα, σημείο μόνιμου μαρασμού, διαθέσιμη υγρασία) προσδιορίστηκαν πριν την εφαρμογή του οργανικού λιπάσματος, αμέσως μετά την εφαρμογή του (δύο μήνες μετά) και 18 μήνες μετά, για να διαπιστωθούν οι επιπτώσεις του. Το ίδιο συνέβη και με τις χημικές ιδιότητες, όπως το pH, τα ανθρακικά άλατα, την αλατότητα, την οργανική ουσία, το άζωτο, το φώσφορο, τα εναλλακτικά κατιόντα και τα ιχνοστοιχεία. Η μηνιαία πορεία της υγρασίας του εδάφους μετρήθηκε σε βάθος ως 1 μέτρο, κατά τη διάρκεια και των δύο αυξητικών περιόδων τόσο στο μάρτυρα, όσο και στις οργανικά λιπανθείσες επιφάνειες, με σκοπό να διαπιστωθεί η επίπτωση της οργανικής λίπανσης σε αυτή. Επίσης προσδιορίστηκαν οι μηνιαίες μεταβολές των θρεπτικών στοιχείων στα φύλλα και στα κλαδιά των δέντρων της λεύκης, κατά τη διάρκεια δύο αυξητικών περιόδων, στις οργανικά λιπασμένες επιφάνειες και στους μάρτυρες. Τέλος μετρήθηκε η στηθιαία διάμετρος και το ύψος των δέντρων στους μάρτυρες και στις λιπανθείσες επιφάνειες, πριν την εφαρμογή των λιπασμάτων και στο τέλος κάθε αυξητικής περιόδου για δύο συνεχόμενα έτη, ώστε να διαπιστωθούν οι επιπτώσεις των χειρισμών στην απόδοση των λευκών. Από την εμπεριστατωμένη επεξεργασία των αποτελεσμάτων που διενεργήθηκε, εξήχθησαν χρήσιμα συμπεράσματα, τα οποία αναφέρονται συνοπτικά ακολούθως. Η εφαρμογή των στερεών αστικών λυμάτων (sewage sludge - ιλύς) του βιολογικού καθαρισμού Θεσσαλονίκης ως οργανικό λίπασμα στο έδαφος, επιδρά σημαντικά στην καλύτερη κατανομή της παρατηρούμενης διαθέσιμης υγρασίας ανά εδαφική στρώση, στα ανώτερα στρώματα του εδάφους ως 60 cm. Η εφαρμογή της ιλύος σε ποσότητα 50 m3/ha σε εδάφη ελαφράς μηχανικής σύστασης, ουδεμία μεταβολή επιφέρει σε αυτή και στη φαινομενική πυκνότητα. Η προσθήκη της ιλύος είναι δυνατόν να αυξήσει αρχικά κατά τους πρώτους μήνες την ηλεκτρική αγωγιμότητα του εδάφους, λόγω των περιεχομένων υδατοδιαλυτών αλάτων σε αυτή. Με το πέρασμα του χρόνου όμως παρατηρείται ελάττωση αυτής σε αποδεκτά επίπεδα, διότι αρχίζει η έκπλυση τους. Η προσθήκη ιλύος, οξύτητας παρόμοιας με αυτή του εδάφους στο οποίο εφαρμόζεται, δε μεταβάλει καθόλου την αντίδρασή του. Η οργανική ουσία του εδάφους αυξάνεται με την προσθήκη της ιλύος, μέχρι βάθους 40 cm, δύο μήνες μετά την εφαρμογή της. Μετά το πέρας σημαντικού χρονικού διαστήματος, 18 μηνών, παρατηρείται ελάττωσή της, αλλά συνήθως παραμένει σε υψηλότερα επίπεδα από αυτά των εδαφών που δεν έχουν λιπανθεί. Η ποσότητα του αζώτου στα εδάφη που δέχτηκαν την ιλύ, αυξάνει σημαντικά δύο μήνες μετά την εφαρμογή, ενώ μετά την πάροδο ενός συγκεκριμένου χρονικού διαστήματος (18 μηνών) μειώνεται, αλλά εξακολουθεί να κυμαίνεται σε υψηλότερα επίπεδα από τα μη λιπανθέντα εδάφη. Η προσθήκη της ιλύος αυξάνει σημαντικά την ποσότητα του φωσφόρου στα εδάφη, δύο μήνες μετά την εφαρμογή της. Ο εφοδιασμός του εδάφους με φώσφορο διατηρείται και μετά από σημαντικό χρονικό διάστημα, όπως αυτό των 18 μηνών. Η επίπτωση της εφαρμογής της ιλύος στα εναλλακτικά κατιόντα του εδάφους ποικίλει. Στο κάλιο δεν παρατηρείται ουδεμία μεταβολή, σε αντίθεση με το ασβέστιο, το νάτριο και το μαγνήσιο όπου αυξάνονται. Η απόθεση 50 m3/ha ιλύος προερχόμενης από το βιολογικό καθαρισμό Θεσσαλονίκης, σε έδαφος ελαφράς μηχανικής σύστασης με υψηλό pH, περίπου 8, στο οποίο φύονται λεύκες, δεν επιφέρει αύξηση των συγκεντρώσεων των βαρέων μετάλλων στο έδαφος πάνω από τα ανώτατα επιτρεπόμενα όρια. Ο χειρισμός της εφαρμογής των στερεών αστικών λυμάτων (sewage sludge - ιλύς) προερχόμενων από το βιολογικό καθαρισμό Θεσσαλονίκης, καθώς και ο χειρισμός της εφαρμογής ορυκτού λιπάσματος (11 - 15 - 15), σε φυτεία ταχυαυξούς είδους (λευκοκαλλιέργεια), ουδεμία μεταβολή επέφερε στην απόδοση των δέντρων (διάμετρο και ύψος), σε σύγκριση με τα δέντρα που δε δέχτηκαν κανένα χειρισμό, λόγω της έλλειψης επαρκούς ποσότητας διαθέσιμου νερού. Παρόλη την αύξηση της γονιμότητας του εδάφους, δεν αυξήθηκε η παραγωγικότητά του. Η αντικατάσταση εξ’ ολοκλήρου των ορυκτών λιπασμάτων από τα οργανικά, που προέρχονται από τους βιολογικούς καθαρισμούς, δε μπορεί να στοιχειοθετηθεί με τα στοιχεία που προέκυψαν από την παρούσα έρευνα. Η περιοχή έρευνας ταξινομείται στη μέτρια ποιότητα τόπου από πλευράς εδαφολογικών και αυξητικών κριτηρίων, καθώς και από πλευράς γαιοκαταλληλότητας εφαρμογής ιλύος αστικών λυμάτων.