Η επίδραση της λίπανσης και των αποστάσεων φύτευσης στις αποδόσεις και τα ποιοτικά χαρακτηριστικά της τσουκνίδας (Urtica dioica L.): -: -

Abstract

Stinging nettle (Urtica dioica L.) is a perennial weed that has attracted increasing interest in recent years as an alternative high-value crop. Its high content of proteins, fatty acids, minerals, and bioactive compounds, combined with its potential applications in human nutrition, animal nutrition, the pharmaceutical sector, and industry, highlights the need to investigate cultivation practices capable of optimizing its performance and quality. The aim of the present doctoral dissertation was to evaluate the effects of nitrogen fertilization and row spacing on the growth, productivity, agronomic performance, environmental impact, as well as the nutritional value of stinging nettle plants and seeds. To achieve this objective, a three-year field experiment was established at the Agricultural University of Athens. The experiment was arranged in a split-plot design, with nitrogen fertilization treatments assigned to the main plots and planting distances to the subplots. Three fertilization treatments were evaluated (unfertilized control, 200 kg N ha⁻¹ as urea, and 200 kg N ha⁻¹ as urea supplemented with a urease inhibitor) in combination with two planting distances (20 × 50 cm and 20 × 30 cm). Morphological and physiological characteristics were recorded at successive growth stages throughout the cultivation period. In addition, biomass and seed yield, crop performance indices (SPAD, NDVI, CGR, NUE, NUtE, NAE, HI, and WUE), the carbon footprint of the crop, and the chemical composition of plants and seeds were determined, including protein, crude fat, carbohydrates, crude fiber, neutral detergent fiber (NDF), acid detergent fiber (ADF), ash, and mineral contents. The results demonstrated that nitrogen fertilization significantly enhanced plant growth by increasing plant height, fresh and dry biomass, and SPAD and NDVI values. In most cases, urea supplemented with a urease inhibitor produced the best performance, indicating more efficient utilization of the applied nitrogen. Nitrogen fertilization also significantly increased biomass production, while the narrower planting distance generally resulted in higher biomass yield per ha. Nitrogen fertilization positively affected most crop performance indices. Specifically, nitrogen use efficiency (NUE), nitrogen utilization efficiency (NUtE), and nitrogen agronomic efficiency (NAE) were significantly improved, whereas water use efficiency (WUE) reached particularly high values, especially under the urea plus urease inhibitor treatment. In contrast, the harvest index (HI) decreased, reflecting the greater increase in vegetative biomass relative to seed production. Furthermore, the narrower planting distance improved WUE, likely due to faster soil surface coverage, which reduced soil water evaporation. Nitrogen fertilization increased the carbon footprint of the crop, both on an area basis and per unit of harvested product. Nevertheless, the application of urea supplemented with a urease inhibitor resulted in lower greenhouse gas emissions compared with conventional urea, highlighting the importance of fertilizer management in mitigating the environmental impacts of nettle cultivation. Chemical analyses of plants and seeds confirmed the high nutritional value of stinging nettle. Nitrogen fertilization increased protein content and enhanced the concentrations of several macro- and micronutrients, while simultaneously reducing NDF and ADF contents, thereby improving digestibility and the overall nutritional quality of the plant biomass for use as animal feed. The results also confirmed that nettle seeds constitute a valuable source of minerals and trace elements, exhibiting particularly high concentrations of potassium, magnesium, iron, and zinc. Overall, the findings of this study demonstrate that the combined application of appropriate nitrogen fertilization, particularly urea supplemented with a urease inhibitor, and an optimal planting density can substantially increase crop productivity, improve nutritional quality, and enhance resource use efficiency in stinging nettle cultivation.

Η τσουκνίδα (Urtica dioica L.) είναι ένα πολυετές ζιζάνιο το οποίο τα τελευταία χρόνια προσελκύει αυξανόμενο ερευνητικό ενδιαφέρον ως εναλλακτική καλλιέργεια υψηλής προστιθέμενης αξίας. Η υψηλή περιεκτικότητά της σε πρωτεΐνες, λιπαρά οξέα, ανόργανα στοιχεία και βιοδραστικές ενώσεις, σε συνδυασμό με τη δυνατότητα αξιοποίησής της στην ανθρώπινη διατροφή, στη ζωική παραγωγή, στη φαρμακευτική και στη βιομηχανία, καθιστούν αναγκαία τη διερεύνηση των κατάλληλων καλλιεργητικών πρακτικών που μπορούν να βελτιστοποιήσουν την παραγωγικότητα και την ποιότητά της. Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν η διερεύνηση της επίδρασης της αζωτούχου λίπανσης και των αποστάσεων φύτευσης στην ανάπτυξη, την παραγωγικότητα, τους αγρονομικούς και περιβαλλοντικούς δείκτες, καθώς και στη θρεπτική αξία των φυτών και των σπόρων της τσουκνίδας. Στο πλαίσιο αυτό εκπονήθηκε μια μελέτη διάρκειας τριών ετών, στην οποία εγκαταστάθηκε καλλιέργεια τσουκνίδας στο Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών. Το πειραματικό σχέδιο ήταν αυτό των υποδιαιρεμένων τεμαχίων (split-plot) με τις επεμβάσεις λίπανσης να αντιστοιχούν στα κύρια τεμάχια και τις διαφορετικές αποστάσεις φύτευσης να αντιστοιχούν στα υποτεμάχια. Στην καλλιέργεια εφαρμόστηκαν τρία επίπεδα λίπανσης (μάρτυρας χωρίς λίπανση, 20 kg N/στρέμμα ουρία, και 20 kg N/στρέμμα ουρία με παρεμποδιστή ουρεάσης) και δύο αποστάσεις φύτευσης (20 cm x 50 cm, και 20 cm x 30 cm), ενώ πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις μορφολογικών και φυσιολογικών χαρακτηριστικών σε διαδοχικά στάδια ανάπτυξης. Παράλληλα προσδιορίστηκαν η παραγωγή βιομάζας και σπόρου, οι δείκτες αποδοτικότητας της καλλιέργειας (SPAD, NDVI, CGR, NUE, NUtE, NAE, HI και WUE), το ανθρακικό αποτύπωμα της παραγωγής, καθώς και η χημική σύσταση των φυτών και των σπόρων, συμπεριλαμβανομένης της περιεκτικότητας σε πρωτεΐνες, λιπαρές ουσίες, υδατάνθρακες, ινώδεις ουσίες, NDF, ADF, τέφρα και ανόργανα στοιχεία. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η εφαρμογή αζωτούχου λίπανσης βελτίωσε σημαντικά την ανάπτυξη των φυτών, αυξάνοντας το ύψος, τη νωπή και ξηρή βιομάζα, καθώς και τις τιμές των δεικτών SPAD και NDVI. Η ουρία με παρεμποδιστή ουρεάσης παρουσίασε στις περισσότερες περιπτώσεις την καλύτερη απόδοση, γεγονός που υποδηλώνει αποτελεσματικότερη αξιοποίηση του εφαρμοζόμενου αζώτου. Παράλληλα, η εφαρμογή λίπανσης αύξησε σημαντικά και την παραγωγή βιομάζας, ενώ οι μικρότερες αποστάσεις φύτευσης ευνόησαν στις περισσότερες περιπτώσεις την παραγωγή ανά στρέμμα. Η αζωτούχος λίπανση επηρέασε θετικά τους περισσότερους δείκτες αποδοτικότητας της καλλιέργειας. Ειδικότερα, οι δείκτες NUE, NUtE και NAE παρουσίασαν σημαντική αύξηση, ενώ ιδιαίτερα υψηλές ήταν οι τιμές του δείκτη αποτελεσματικότητας χρήσης του νερού (WUE), κυρίως στη μεταχείριση με ουρία και παρεμποδιστή ουρεάσης. Αντίθετα, ο δείκτης συγκομιδής (HI) παρουσίασε μείωση, γεγονός που αποδόθηκε στη μεγαλύτερη αύξηση της φυτικής βιομάζας σε σχέση με την παραγωγή σπόρου. Παράλληλα, οι μικρότερες αποστάσεις φύτευσης συνέβαλαν στη βελτίωση του WUE, πιθανώς μέσω της ταχύτερης κάλυψης του εδάφους που μείωσε την εξάτμιση του εδαφικού νερού. Η εφαρμογή αζωτούχου λίπανσης αύξησε το ανθρακικό αποτύπωμα της καλλιέργειας, τόσο ανά μονάδα επιφάνειας όσο και ανά μονάδα παραγόμενου προϊόντος. Ωστόσο, η χρήση ουρίας με παρεμποδιστή ουρεάσης οδήγησε σε μικρότερες εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου συγκριτικά με τη συμβατική ουρία, γεγονός που αναδεικνύει τη σημασία της λίπανσης στη μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων της καλλιέργειας. Η χημική ανάλυση των φυτών και των σπόρων ανέδειξε τη σημαντική διατροφική αξία της τσουκνίδας. Η εφαρμογή λίπανσης αύξησε την περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες και βελτίωσε τη συγκέντρωση αρκετών μακρο- και μικροθρεπτικών στοιχείων, ενώ παράλληλα μείωσε την περιεκτικότητα σε NDF και ADF, βελτιώνοντας την πεπτικότητα και τη συνολική θρεπτική αξία του φυτικού υλικού για χρήση ως ζωοτροφή. Τα αποτελέσματα επιβεβαίωσαν επίσης ότι οι σπόροι της τσουκνίδας αποτελούν αξιόλογη πηγή μετάλλων και ιχνοστοιχείων, με ιδιαίτερα υψηλή περιεκτικότητα σε κάλιο, μαγνήσιο, σίδηρο και ψευδάργυρο. Συνολικά, η παρούσα μελέτη καταδεικνύει ότι ο συνδυασμός κατάλληλης αζωτούχου λίπανσης, και ιδιαίτερα της ουρίας με παρεμποδιστή ουρεάσης, με κατάλληλη πυκνότητα φύτευσης μπορεί να αυξήσει σημαντικά την παραγωγικότητα, να βελτιώσει τη θρεπτική αξία και να ενισχύσει την αποδοτικότητα χρήσης των φυσικών πόρων στην καλλιέργεια της τσουκνίδας.