Βιολογική καλλιέργεια γλυκού σόργου [Sorghum bicolor (L.) Moench] για παραγωγή βιομάζας: η επίδραση της έλλειψης νερού στην εδαφική υγρασία σε φυσιολογικές παραμέτρους και στις αποδόσεις της καλλιέργειας

Abstract

The cultivation of sweet sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench] is considered a proposed energy crops in order to be used in the production of bio - ethanol in Mediterranean ecosystems. Water consists a resource in shortage in these ecosystems and its use must be organized according to cultivation needs. Sweet sorghum crops in western Greece during summer frequently undergoes water deprivation therefore, field studies have been conducted in the University of Patras farm during the agricultural periods 2003 - 2004 & 2004 - 2005 aiming the study of the influence of two manipulation of soil fertility and levels of irrigation as well as a Sevier of parameters such as: The crops yields in biomass, sugar and growth rates « Crop Growth Rate », CGR and « Leaf Area Index », LAI. Furthermore the influence of two manipulation of soil fertility on the photosynthetic activity of plant leaves has been studied. The needs of the crop in water have been calculation of evapotranspiration according to Penman-Monteith ( FAO model ) and the proposed model by researchers Derca and Liakata in the soil climatic conditions of Patras University ( Rion ). Simultaneously the data have been compared to measurements of transpiration with the Sap Flow method. The factor - soil fertility manipulation - was determined as «conventional» and «biological» manipulation while for every combination three repetitions were made. For agricultural period 2003-2004 and for an irrigation level Ι1=420 mm «full irrigation» the yields in fresh biomass ( stems and leaves ) were with the «conventional» manipulation of 8,71±0,2 Kgm-2 and with the «biological» manipulation of the soil 8,6±0,06 Kgm-2 respectively. The yields dry biomass were respectively with the «conventional» manipulation of the soil 2,29±0,055 Kgm-2 and with the «biological» manipulation 2,4±0,036 Kgm-2 . For an irrigation level Ι2=170 mm the crop yield in fresh biomass ( stems and leaves ) were with the «conventional» manipulation of 8,29±1,2 Kgm-2 and with the «biological» 6,12±0,5 Kgm-2 respectively. The yields dry biomass were respectively with the «conventional» manipulation of the soil 2,76±0,367 Kgm-2 and with the «biological» 6,12±0,5 Kgm-2 respectively 2,04±0,18 Kgm-2. For the agricultural period 2004 - 2005 and with an irrigation level Ι1=515 mm the crop yields in fresh biomass were with the «conventional» soil 10,63±0,645 Kgm-2 total FB ( fresh biomass ) 9,47±0,6 Kgm-2 FB of stems (89,08%) και 3,94±0,17 Kgm-2 total DB (Dry biomass). Respectively with the «biological» soil manipulation 10,6±0,096 Kg m-2, 9,57±0,6 Kg m-2 (90,28%) and 3,96±0,42 Kg m-2. For irrigation level Ι2=303mm with the «conventional» manipulation 7,54±0,452 Kgm-2 total FB, 6,58±0,38 Kgm-2 FB of stems (87,26%) and 2,66±0,215 Kgm-2 total DB. Respectively with the «biological» manipulation 9,22±0,447 Kg m-2, 8,3±0,527 Kg m-2 (90,2%) and 3,13±0,209 Kg m-2. For irrigation level Ι3=230mm with the «conventional» manipulation 7,67±0,538 Kgm-2 total FB, 6,78±0,44 Kgm-2 FB of stems (87,26%) and 2,51±0,23 Kgm-2 total DB. Respectively with the «biological» manipulation 7,89±0,13 Kg m-2, 6,9±0,17 Kg m-2 (90,2%) and 2,76±0,052 Kg m-2. Statistical processing of the results (ANOVA) showed that there are no significant differences in crops biomass yields between the two soil manipulations on the contrary. Significant differences were established between the different irrigation levels in addition, the influence of the irrigation schedule on the variations of soil moisture were examined for the three irrigation levels.

Η καλλιέργεια του γλυκού σόργου [Sorghum bicolor (L.) Moench] θεωρείται ως μια από τις προτεινόμενες ενεργειακές καλλιέργειες προκειμένου να αξιοποιηθεί για την παραγωγή βιο-αιθανόλης στα Μεσογειακά οικοσυστήματα. Σ΄ αυτά τα συστήματα το νερό αποτελεί φυσικό πόρο υπό έλλειψη και η χρήση του θα πρέπει να γίνεται με σχεδιασμό σύμφωνα με τις ανάγκες των καλλιεργειών. Η καλλιέργεια του γλυκού σόργου στη Δ. Ελλάδα την περίοδο του θέρους συχνά υπόκειται σε υδατική καταπόνηση. Προς τούτο στο αγρόκτημα του Πανεπιστημίου Πατρών τις καλλιεργητικές περιόδους 2003-2004 & 2004-2005 εγκαταστάθηκαν πειράματα πεδίου με στόχο τη μελέτη της επίδρασης δύο χειρισμών της γονιμότητας του εδάφους και διαφορετικών επιπέδων άρδευσης και σε μια σειρά παραμέτρους όπως: Οι αποδόσεις της καλλιέργειας σε βιομάζα και σάκχαρα, στους δείκτες αύξησης, «Ρυθμός Aύξησης της Kαλλιέργειας, CGR», και «Δείκτη φυλλικής επιφάνειας LAI». Επίσης μελετήθηκε η επίδραση των δύο χειρισμών της γονιμότητας του εδάφους στη φωτοσυνθετική δραστηριότητα των φύλλων των φυτών. Υπολογίστηκαν οι ανάγκες της καλλιέργειας σε νερό με βάση τον υπολογισμό της εξατμισοδιαπνοής κατά Pemnan-Monteith (Μοντέλο FAO) και το προταθέν μοντέλο από τους ερευνητές Δέρκα και Λιακάτα στις εδαφοκλιματικές συνθήκες του Πανεπιστημίου Πατρών (Ρίον). Παράλληλα έγινε σύγκριση των δεδομένων με μετρήσεις της διαπνοής με τη μέθοδο της ροής των χυμών. Ο παράγοντας - χειρισμός της γονιμότητας του εδάφους - ορίστηκε ως «συμβατικός» και «βιολογικός» χειρισμός ενώ για κάθε συνδυασμό χειρισμών υπήρχαν τρεις επαναλήψεις. Για την καλλιεργητική περίοδο 2003-2004 και για το επίπεδο άρδευσης Ι1=420 mm (πλήρη άρδευση) οι αποδόσεις σε νωπή βιομάζα ( βλαστοί και φύλλα ) ήταν στο «συμβατικό» χειρισμό του εδάφους 8,71±0,2 Kgm-2 και στον «βιολογικό» χειρισμό του εδάφους 8,6±0,06 Kgm-2 αντίστοιχα. Οι αποδόσεις σε ξηρά βιομάζα ήταν αντίστοιχα για τον «συμβατικό» χειρισμό του εδάφους 2,29±0,055 Kgm-2 και για τον «βιολογικό» χειρισμό του εδάφους 2,4±0,036 Kgm-2 . Για το επίπεδο άρδευσης Ι2=170 mm οι αποδόσεις σε νωπή βιομάζα ( βλαστοί και φύλλα ) ήταν στο «συμβατικό» χειρισμό του εδάφους 8,29±1,2 Kgm-2 και στον «βιολογικό» χειρισμό του εδάφους 6,12±0,5 Kgm-2 αντίστοιχα. Οι αποδόσεις σε ξηρά βιομάζα ήταν αντίστοιχα για τον «συμβατικό» χειρισμό του εδάφους 2,76±0,367 Kgm-2 και για τον «βιολογικό» χειρισμό του εδάφους 2,04±0,18 Kgm-2 Για την καλλιεργητική περίοδο του 2004 - 2005 για το επίπεδο άρδευσης Ι1=515 mm οι αποδόσεις σε νωπή βιομάζα ήταν στο «συμβατικό» χειρισμό του εδάφους 10,63±0,645 Kgm-2 ολικής ΝΒ, 9,47±0,6 Kgm-2 ΝΒ στελεχών (ποσοστό 89,08%) και 3,94±0,17 Kgm-2 ολικής ΞΒ. Αντιστοίχως για το «βιολογικό» χειρισμό 10,6±0,096 Kg m-2, 9,57±0,6 Kg m-2 (ποσοστό 90,28%) και 3,96±0,42 Kg m-2. Για το επίπεδο άρδευσης Ι2=303mm στο «συμβατικό» χειρισμό 7,54±0,452 Kgm-2 ολικής ΝΒ, 6,58±0,38 Kgm-2 ΝΒ στελεχών (ποσοστό 87,26%) και 2,66±0,215 Kgm-2 ολικής ΞΒ. Αντιστοίχως για το «βιολογικό» χειρισμό 9,22±0,447 Kg m-2, 8,3±0,527 Kg m-2 (90,2%) και 3,13±0,209 Kg m-2. Για το επίπεδο άρδευσης Ι3=230mm στο «συμβατικό» χειρισμό 7,67±0,538 Kgm-2 ολικής ΝΒ, 6,78±0,44 Kgm-2 ΝΒ στελεχών (ποσοστό 87,26%) και 2,51±0,23 Kgm-2 ολικής ΞΒ. Αντιστοίχως για το «βιολογικό» χειρισμό 7,89±0,13 Kg m-2, 6,9±0,17 Kg m-2 (90,2%) και 2,76±0,052 Kg m-2. Στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων (ANOVA) έδειξε ότι δεν υπάρχουν σημαντικές διαφορές στις αποδόσεις σε βιομάζα μεταξύ των χειρισμών της γονιμότητας του εδάφους. Αντιθέτως διαπιστώθηκαν σημαντικές διαφορές στις αποδόσεις μεταξύ των επιπέδων άρδευσης. Επίσης μελετήθηκε η επίδραση του χρονοδιαγράμματος άρδευσης για τα τρία επίπεδα άρδευσης στις μεταβολές της εδαφικής υγρασίας.