Εδαφική βιοποικιλότητα σε οργανικά και συμβατικά αγρο-οικοσυστήματα

Abstract

The study objects of the present PhD Thesis are organic and conventional agro-ecosystems, where soil biodiversity is investigated by studying nematode and coleopteran biocommunities (in general also macro-arthropod communities). As agro-ecosystems, crop production systems (cultivated fields) as well as formations of natural vegetation (hedgerows) are taken into consideration. The following general points in question are investigated in the present PhD Thesis: > Which are the differences between conventional and organic management systems? > Do the organic cultivation systems differ from the more ‘natural’ agroecosystems of hedgerows? > Is the management history of biological and chemical disturbances and the duration of organic management reflected in the soil of the cultivated systems? > Are the impacts of long term disturbances due to the management regime, different from the short term ones due to seasonal agricultural practices? > Do cultivation systems with a different management history (different history in biological and chemical disturbances) respond differently to a similar disturbance mainly of mechanical nature? The investigation of the points in question is accomplished in four chapters, whose content is summarized in the following paragraphs. It is noted that the agroecosystems under investigation (cultivated fields and hedgerows) are from the region Krya Brysi, Giannitsa and were under similar microclimatic conditions and of similar soil properties. The cultivated systems, organic (under conversion and certified) and conventional, where of the same perennial crop, namely Asparagus officinalis, and differed regarding fertilization and weed control. ## In the first chapter biocommunities of nematodes are studied in terms of trophic and generic structure, life strategy and diversity, in soils under asparagus cultivation managed conventionally and organically. Natural hedgerows bordering both types of cultivations are also studied as reference systems. The decomposer feeding group (bacterivores and fungivores), accounts for 80% of the total nematode abundance under organic cultivation, while under conventional for 45%. The dominant trophic group under the latter is that of phytoparasites, which is responsible for the higher Plant Parasitic Index (PPI). The low generic diversity and the strong dominance pattern under conventional cultivation indicate a stressed soil environment. In the organically managed system, diversity is almost as high as in natural hedgerows, with nematode numbers evenly distributed among genera. However, in hedgerows intermediate abundances of bacterial, fungal and plant feeders are recorded, and the Maturity Index (MI) and Plant Parasitic Index (PPI) are higher than those of the organically managed system, indicating that organic farming results to a more vigorous, pre-mature and probably more productive soil rather than to a more ‘natural’ one.

Αντικείμενο μελέτης της παρούσας διατριβής αποτελούν τα οργανικά, καθώς και τα συμβατικά αγρο-οικοσυστήματα, στα οποία ερευνάται η εδαφική βιοποικιλότητα και συγκεκριμένα οι βιοκοινότητες των νηματωδών και των κολεοπτέρων (εν γένει και των μακρο-αρθροπόδων). Στα οργανικά και τα συμβατικά αγρο-οικοσυστήματα περιλαμβάνονται τα συστήματα παραγωγής γεωργικών προϊόντων (καλλιεργούμενες επιφάνειες) και οι σχηματισμοί φυσικής βλάστησης στα όρια τους (φυτοφράχτες). Τα βασικά ερωτήματα που ερευνώνται στην παρούσα διδακτορική διατριβή, με τη χρήση των παραπάνω εδαφικών βιοκοινοτήτων ως βιοδεικτών, είναι τα ακόλουθα: > Ποιες είναι οι διαφορές ανάμεσα στο συμβατικό και το οργανικό σύστημα διαχείρισης; > Τα οργανικά συστήματα καλλιέργειας διαφέρουν από τα περισσότερο «φυσικά» αγρο-οικοσυστήματα, αυτά των φυτοφραχτών; > Αποτυπώνεται στα εδάφη των καλλιεργούμενων συστημάτων το ιστορικό διαχείρισης των βιολογικών και χημικών διαταραχών και η διάρκεια οργανικής διαχείρισης; > Διακρίνονται οι επιδράσεις των μακροπρόθεσμων διαταραχών, που οφείλονται στο σύστημα διαχείρισης, από τις επιδράσεις των βραχυπρόθεσμων, που οφείλονται σε εποχικές καλλιεργητικές πρακτικές; > Τα καλλιεργούμενα συστήματα με διαφορετικό ιστορικό διαχείρισης (διαφορετικό ιστορικό χημικών και βιολογικών διαταραχών) ανταποκρίνονται με διαφορετικό ή με ίδιο τρόπο σε μία όμοια διαταραχή μηχανικής κυρίως φύσης; Η διατριβή διαρθρώνεται σε τέσσερα κεφάλαια, το περιεχόμενο των οποίων παρουσιάζεται εν συντομία στις παραγράφους που ακολουθούν. Σημειώνεται ότι τα υπό μελέτη αγρο-οικοσυστήματα (καλλιέργειες και φυτοφράχτες) βρίσκονται στην περιοχή της Κρύας Βρύσης-Γιαννιτσών, προέρχονταν από παρόμοιες μικροκλιματικές συνθήκες και είχαν όμοια ενδογενή εδαφικά χαρακτηριστικά. Τα συστήματα παραγωγής, οργανικά (πιστοποιημένα και μεταβατικού σταδίου) ή συμβατικά, είχαν το ίδιο καλλιεργούμενο είδος, το πολυετές Asparagus officinalis (σπαράγγι), αλλά διέφεραν μεταξύ τους ως προς τον τρόπο λίπανσης και καταπολέμησης ζιζανίων. Στο πρώτο κεφάλαιο διερευνώνται οι βιοκοινότητες εδαφικών νηματωδών, σε οργανικές και συμβατικές καλλιέργειες σπαραγγιού. Φυσικοί φυτοφράχτες, στα όρια των δύο παραπάνω κατηγοριών καλλιέργειας, χρησιμοποιούνται ως συστήματα αναφοράς. Οι βιοκοινότητες των νηματωδών μελετώνται ως προς τη δομή και τη σύνθεσή τους σε επίπεδο τροφικών ομάδων και γενών, στρατηγικών ζωής και ποικιλότητας. Η ομάδα των καταναλωτών των αποικοδομητών (βακτηριοφάγοι και μυκητοφάγοι) αποτελεί το 80% της βιοκοινότητας των νηματωδών στο οργανικό σύστημα καλλιέργειας, ενώ στο συμβατικό μόλις το 45%. Στο τελευταίο η κυρίαρχη τροφική ομάδα είναι αυτή των φυτοπαρασιτικών νηματωδών, γεγονός το οποίο οδηγεί στις υψηλότερες τιμές του δείκτη φυτοπαρασιτισμού (PPI). Η χαμηλή ποικιλότητα στο επίπεδο των γενών και τα πρότυπα ισχυρής κυριαρχίας που παρατηρούνται στο συμβατικό σύστημα καλλιέργειας, υποδηλώνουν ένα διαταραγμένο και υποβαθμισμένο εδαφικό περιβάλλον.