Εκτίμηση ποιότητας βιολογικά καλλιεργούμενων εδαφών

Abstract

Τhe subject of this thesis concerns the organically and conventionally cultivated soils and the study of the possible differences of their physical, biochemical and morphometric parameters. We compared soil variables among fields with different duration of organic cultivation (2 (O2), 3(O3), 5 (O5) and 6 (O6) yrs) and between these fields and a conventional one (Σ). All fields were planted with a common perennial plant (Asparagus officinalis (L.)) and they were subject to the same seasonal management practices (fertilizing, crop harvest, incorporation of aboveground residues etc). All sampling fields were located in the same area (Kria Vrisi, Giannitsa) in order to ensure similar climatic conditions. Soil samples were collected four times throughout a year (September, March, May, December) corresponding to management practices applied on asparagus cultivation. Samples were also collected from the close to the cultivations (organic-conventional) hedgerows. Τhe thesis is divided in four chapters and their content is briefly presented in the following paragraphs. In the first chapter the questions that were explored were the following: (a) which factor exerts the greatest influence on soil variables; management type (organic vs conventional) –regarding as long-term disturbances- or management practices- considering as short-term disturbances- (b) do fields with different duration of organic cultivation were distinguishable in terms of their soil biochemical status and (c) the importance of variables in fields’ distinction relates to the specific management practice applied or not? The effect of seasonal management practices on soil biochemical status was much more pronounced than of management type. Among the sampling periods, December was characterized by greater heterogeneity on samples’ soil variables. A fact that could be attributed to laying of aboveground biomass on soil surface which stimulated the microbial community (MBC and MBN) with consequent changes in NH4, NO3, N-mineralization and C-mineralization rate. The importance of soil variables in fields distinction was related to the specific practice applied. The differences among fields, even in the cases of extractable P and N organic that were important classification factors across all samplings, were not systematic. In addition, 10% of samples of the oldest organic field (O6), shared common soil features with samples belonging to the newest organically cultivated field (O2). This high intra-variability showed that none of the examined fields has developed systematically different soil characteristics. Therefore, the idea that soil quality improves as the duration of organic cultivation increases was not supported by our data. In the second chapter was analyzed the data only from the December sampling as it was shown that in this period many soil parameters differ among the cultivations. Data referring to the bacterial functional diversity (Biolog) and the activity of enzymes of the N and P nutrient cycles were also analyzed. The general objectives of this chapter were: a) to see which of the tested soil parameters could be used as indicators reflecting differences in soil quality between organically and conventionally managed asparagus fields, b) how the duration of organic management affects soil parameters.

Το αντικείμενο της συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής αφορά στη μελέτη των φυσικών, βιοχημικών και μορφομετρικών εδαφικών παραμέτρων σε οργανικά και συμβατικά καλλιεργούμενα εδάφη σπαραγγιού. Συγκρίναμε εδαφικές παραμέτρους σε καλλιέργειες με διαφορετικό χρόνο ένταξης σε καθεστώς οργανικής καλλιέργειας (δυο (ο2), τριών (ο3), πέντε (ο5) και έξι (ο6) ετών) όπως επίσης έγινε και σύγκριση μεταξύ αυτών των καλλιεργειών και μιας συμβατικής καλλιέργειας (Σ) του ιδίου είδους. Σε όλες τις δειγματοληπτικές θέσεις καλλιεργούνταν το είδος Asparagus officinalis (L.) (σπαράγγι) και όλες οι καλλιέργειες υπόκειντο στις ίδιες εποχιακές καλλιεργητικές πρακτικές (λίπανση, συλλογή σοδειάς,προσθήκη οργανικού υλικού). Οι καλλιέργειες βρίσκονταν στη περιοχή της Κρύας Βρύσης, Γιαννιτσών, πολύ κοντά η μία στην άλλη προκειμένου να χαρακτηρίζονται από τις ίδιες κλιματικές συνθήκες και να ανήκουν στον ίδιο εδαφικό τύπο. Εδαφικά δείγματα συλλέχθηκαν τέσσερις φορές κατά τη διάρκεια ενός έτους (Σεπτέμβριο, Μάρτιο, Μάϊο και #εκέμβριο) που αντιστοιχούν σε καλλιεργητικές πρακτικές που εφαρμόζονται στις καλλιέργιες σπαραγγιών. Επιπρόσθετα, συλλέχθηκαν δείγματα και από τους φυτοφράκτες, που συνιστούν εναπομείνανατα τμήματα φυσικής βλάστησης, που γειτνίαζαν με κάποιες οργανικές καθώς και με την συμβατική καλλιέργεια.συγκεκριμένη διατριβή αποτελείται απο τέσσερα κεφάλαια, το περιεχόμενο των οποίων παρουσιάζεται εν συντομία ακολούθως. Στο πρώτο κεφάλαιο διερευνώνται τα ακόλουθα ερωτήματα: α) ποιός παράγοντας ασκεί μεγαλύτερη επίδραση στις εδαφικές παραμέτρους, ο τρόπος καλλιέργειας (οργανική – συμβατική) ή οι εποχιακές καλλιεργητικές πρακτικές, β) οι περιοχές με διαφορετική διάρκεια ένταξης σε καθεστώς οργανικής καλλιέργειας ήταν διακριτές με βάση το επίπεδο των βιοχημικών τους παραμέτρων ώστε να αποτελούν έναν διαβαθμητή ποιότητας εδάφους και γ) η σημαντικότητα των παραμέτρων στη διάκριση των καλλιεργειών σχετίζεται με τη συγκεκριμένη πρακτική που εφαρμόζεται ή όχι? Οπως προέκυψε η επίδραση των εποχιακών καλλιεργητικών πρακτικών στις βιοχημικές παραμέτρους ήταν πολύ πιο έντονη σε σχέση με αυτό του τρόπου καλλιέργειας. Μεταξύ των δειγματοληπτικών περιόδων, τα δείγματα του #εκεμβρίου εμφάνισαν τη μεγαλύτερη διασπορά. Τον #εκέμβριο εναποτίθεται η υπέργεια βιομάζα στην επιφάνεια του εδάφους μετά το κόψιμό της, γεγονός που ενεργοποιεί τη μικροβιακή βιομάζα (μικροβιακό άνθρακα και μικροβιακό άζωτο) με αποτέλεσμα αλλαγές στις συγκεντρώσεις των αμμωνιακών και νιτρικών ιόντων, στους ρυθμούς ανοργανοποίησης του άνθρακα και του αζώτου. Η σημαντικότητατων εδαφικών παραμέτρων στη διάκριση των καλλιεργειών σχετίστηκε με τη συγκεκριμένη πρακτική που εφαρμόστηκε δηλαδή διαφοροποιήθηκε στις επιμέρους δειγματοληψίες. Οι διαφορές μεταξύ των καλλιεργειών ακόμα και στην περίπτωση του εκχυλίσιμου φωσφόρου και του οργανικού αζώτου που λειτούργησαν ως σημαντικοί παράμετροι διάκρισης στο σύνολο των δειγματοληψιών, δεν ήταν συστηματικές. Επιπρόσθετα, το 10% των δειγμάτων που προέρχονταν από την παλαιότερη οργανική καλλιέργεια ο6, εμφάνισαν κοινά εδαφικά χαρακτηριστικά με δείγματα της νεότερης οργανικής καλλιέργειας ο2. Αυτή η υψηλή εσωτερική ποικιλότητα έδειξε πως καμία από τις εξεταζόμενες καλλιέργειες δεν έχει αναπτύξει συστηματικά διαφορετικά εδαφικά χαρακτηριστικά. Επομένως η ιδέα πως η ποιότητα του εδάφους βελτιώνεται καθώς η διάρκεια της οργανικής καλλιέργειας αυξάνει δε φαίνεται να ενισχύεται από τα δεδομένα αυτά.