Recommended
Recommended
More Related Content
Recently uploaded
Recently uploaded (17)
Featured
Featured (20)
Σύγχρονες μέθοδοι και τεχνολογίες ανακύκλωσης των απορροών για την μείωση της κατανάλωσης νερού και λιπασμάτων στις υδροπονικές καλλιέργειες
- 1. Σύγχρονες μέθοδοι και τεχνολογίες ανακύκλωσης των απορροών για την μείωση της κατανάλωσης νερού και λιπασμάτων στις υδροπονικές καλλιέργειες Γεωργία Ντάτση Επίκουρος Καθηγήτρια Εργαστήριο Κηπευτικών Καλλιεργειών www.ekk.aua.gr
- 2. Κλειστά υδροπονικά συστήματα Η περίσσεια θρεπτικού διαλύματος που στραγγίζει και απομακρύνεται από το περιβάλλον της ρίζας μετά από την παροχή του στην καλλιέργεια συλλέγεται, συμπληρώνεται με νερό και θρεπτικά στοιχεία και ξαναχρησιμοποιείται
- 3. •Εξοικονόμηση λιπασμάτων και νερού •Μείωση απορροής υπολειμμάτων λιπασμάτων (νιτρικά, φωσφορικά) στα επιφανειακά και υπόγεια νερά •Δυνατότητα εφαρμογής φυτοφαρμάκων μέσω θρεπτικού διαλύματος •Υψηλότερες αποδόσεις και καλύτερη ποιότητα •Aναγκαιότητα απολύμανσης του διαλύματος απορροής •Αλατότητα Κλειστά υδροπονικά συστήματα
- 4. Σχηματική απεικόνιση ενός κλειστού συστήματος καλλιέργειας εκτός εδάφους Δίκτυο ανακύκλωσης θρεπτικού διαλύματος
- 5. Σύστημα υδρολίπανσης συνδεδεμένο με το πρόγραμμα NUTRISENSE Κεφαλή Υδρολίπανσης Φυτά τομάτας Εγκατάσταση στο ΓΠΑ στα πλαίσια του NUTRISENSE
- 6. Τρόποι επαναχρησιμοποίησης διαλύματος απορροής Συνεχή τροφοδοσία και επανακυκλοφορία του θρεπτικού διαλύματος όπως π.χ. στο σύστημα NFT Υδροπονικά συστήματα στα οποία η παροχή θρεπτικού διαλύματος (πότισμα) είναι συχνή αλλά μικρής διάρκειας (υποστρώματα)
- 7. Α. Συνεχής ανακύκλωση (επανακυκλοφορία) Κλειστά υδροπονικά συστήματα Σχηματική απεικόνιση ενός υδροπονικού συστήματος επίπλευσης
- 8. Χαρακτηριστικά υδροπονικής καλλιέργειας σε σύστημα επίπλευσης • Ποικίλλει (ενδεικτικά: 60 cm) Πλάτος λεκανών καλλιέργειας • Τουλάχιστον 20 cm, μέχρι και 80-100 cm Ύψος λεκανών καλλιέργειας • Τα προβλήματα με O2 είναι πιο έντονα το καλοκαίρι • Συνιστάται η κυκλική κίνηση του διαλύματος με αντλία Αδύνατο σημείο: οξυγόνωση ρίζας • Πιο συχνή χρήση για μαρούλι – φυλλώδη λαχανικά Εφαρμόζεται κυρίως σε καλλιέργειες μικρής διάρκειας
- 9. Σχηματική απεικόνιση υδροπονικής καλλιέργειας σε ρηχό ρεύμα θρεπτικού διαλύματος (σύστημα NFT)
- 10. Χαρακτηριστικά συστήματος NFT Διαστάσεις υδροροών: • Πλάτος: 25 – 30 cm • Μήκος: μέχρι 16 m • Ύψος: 10-15 cm Παροχή: • 0,1-0,2 m3 h-1 Καλύτερη οξυγόνωση λόγω: Αύξησης ταχύτητας διάχυσης O2 λόγω μείωσης απόστασης Μεταφορά O2 μέσω μαζικής ροής Φυσικός εμπλουτισμός με O2 μέσω παφλασμού
- 11. Ημερήσιος όγκος διαλύματος απορροής που επαναχρησιμοποιείται σε μία καλλιέργεια τομάτας στην οποία εφαρμόζεται συνεχής κυκλική κυκλοφορία του θρεπτικού διαλύματος Έκταση 1.000 m2 Συνολικός αριθμός φυτών 2.500 Συνολικό μήκος καναλιών 1000 m Μήκος ανά κανάλι 20 m Παροχή διαλύματος ανά κανάλι 0,15 m3 h-1 Συνολική κατανάλωση θρεπτικού διαλύματος ανά στρέμμα και ημέρα 6 m3 Υπολογισμοί Αριθμός καναλιών στα 1000 m2 1000 : 20 = 50 Συνολική διακινούμενη ποσότητα θρεπτικού διαλύματος (m3 ανά στρέμμα και ημέρα) 0,15 × 24 × 50 = 180 m3 Συνολική ποσότητα διαλύματος απορροής που ανακυκλώνεται (m3 ανά στρέμμα και ημέρα) 180 - 6 = 174 m3
- 12. Β. Συλλογή και ανακύκλωση απορροών (επαναλαμβανόμενα ποτίσματα μικρής διάρκειας) Κλειστά υδροπονικά συστήματα
- 13. Ημερήσιος όγκος διαλύματος απορροής που επαναχρησιμοποιείται σε μία καλλιέργεια τομάτας η οποία τροφοδοτείται με θρεπτικό διάλυμα μέσω συχνών, μικρής διάρκειας ποτισμάτων Έκταση 1.000 m2 Συνολικός αριθμός φυτών 2.500 Χορηγούμενο θρεπτικό διάλυμα ανά φυτό & ημέρα 3 L (0,003 m3) Κλάσμα απορροής 0,3 (30%) Υπολογισμοί Συνολική χορηγούμενη ημερήσια ποσότητα (m3) 2.500 × 0,003 = 7,5 m3 Συνολική ποσότητα θρεπτικού διαλύματος που απορροφάται από τα φυτά (m3 ανά στρέμμα και ημέρα) 0,7 × 7,5 = 5,25 m3 Συνολική ποσότητα διαλύματος απορροής που ανακυκλώνεται (m3 ανά στρέμμα και ημέρα) 7,5 – 5,25 = 2,25 m3
- 14. Η σύνθεση του διαλύματος απορροής μεταβάλλεται σημαντικά σε σύγκριση με το διάλυμα τροφοδοσίας Η ανακύκλωση του θρεπτικού διαλύματος μπορεί να οδηγήσει και σε ανακύκλωση παθογόνων Δυσκολίες που παρουσιάζει η ανακύκλωση του θρεπτικού διαλύματος
- 15. Είδος του φυτού (τομάτα, αγγούρι, μαρούλι κλπ) Το στάδιο ανάπτυξης (βλαστικό, καρποφορίας κλπ) Κλιματικές συνθήκες (Ελλάδα, Ολλανδία) Εποχή καλλιέργειας Σύστημα καλλιέργειας (NFT, υπόστρωμα) Παράγοντες που επηρεάζουν την σύνθεση του διαλύματος τροφοδοσίας
- 16. • Το % του κόστος των λιπασμάτων σε σχέση με το συνολικό κόστος παραγωγής είναι μικρό <2% • Ολλανδία (πλήρη καθαρισμό του νερού που πρέπει να απορρίπτεται στα επιφανειακά ύδατα ή στην αποχέτευση) • Βέλγιο Υποχρεωτικά • Γερμανία • Σκανδιναβικές χώρες Περιορισμός στην απόρριψη απορροών Αντιμετώπιση απόρριψης απορροής Vermeulen, 2016; Van Ruijven et al., 2017
- 17. NUTRISENSE
- 18. Βασικές τεχνικές ανάμειξης νωπού θρεπτικού διαλύματος και διαλύματος απορροής στα κλειστά συστήματα καλλιέργειας
- 19. Βασικές τεχνικές ανάμειξης νωπού θρεπτικού διαλύματος και διαλύματος απορροής στα κλειστά συστήματα καλλιέργειας Επίτευξη μίας σταθερής και προκαθορισμένης τιμής ηλεκτρικής αγωγιμότητας στο εξερχόμενο μείγμα
- 20. Συμπλήρωση θρεπτικών στοιχείων με βάση το διάλυμα απορροής Συμπλήρωση θρεπτικών στοιχείων με βάση τις συγκεντρώσεις απορρόφησης Μέθοδοι συμπλήρωσης διαλύματος απορροής με θρεπτικά στοιχεία και νερό
- 21. Συμπλήρωση θρεπτικών στοιχείων με βάση την σύσταση του διαλύματος απορροής
- 22. Τα λιπάσματα δεν προστίθενται σε καθαρό νερό άρδευσης αλλά στο διάλυμα που προκύπτει από την ανάμειξη διαλύματος απορροής και νερού. Η ανάμειξη γίνεται αρχικά μέσω ενός κατάλληλου μείκτη και ακολούθως το διάλυμα που προκύπτει οδηγείται σε μια κεφαλή υδρολίπανσης για την προσθήκη των πυκνών λιπασμάτων. Αρχικά οι συγκεντρώσεις των θρεπτικών στοιχείων στο διάλυμα απορροής θεωρούνται ότι είναι οι ίδιες με τις επιθυμητές τιμές στο περιβάλλον της ρίζας ενώ στη συνέχεια μετρούνται ή υπολογίζονται.
- 23. Υπολογισμός σύστασης πυκνών διαλυμάτων iw id im C a aC C ) 1 ( Cim είναι η συγκέντρωση του i θρεπτικού στοιχείου στο μείγμα του διαλύματος απορροής με νερό, Cid είναι η επιθυμητή συγκέντρωση του i θρεπτικού στοιχείου στο διάλυμα απορροής, Ciw είναι η συγκέντρωση του i θρεπτικού στοιχείου στο νερό άρδευσης και a είναι το επιθυμητό κλάσμα απορροής
- 24. ΕCw Νερό άρδευσης + ΕCd Διάλυμα απορροής ECf Λίπασμα ECt Θρεπτικό διάλυμα στα φυτά ECm Ανάμειξη διαλύματος απορροής και νερού + w d m E a aE E ) 1 ( Παρασκευή θρεπτικού διαλύματος
- 25. Συμπλήρωση θρεπτικών στοιχείων με βάση τις συγκεντρώσεις απορρόφησης
- 26. Ποσότητες νερού και θρεπτικών στοιχείων που εισάγονται στο σύστημα Ποσότητες απορροφώνται από τα φυτά Διατήρηση επιθυμητών συγκεντρώσεων θρεπτικών στοιχείων στο ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα
- 27. ΕCw Νερό άρδευσης + ΕCd Διάλυμα απορροής ECf Λίπασμα ECt Θρεπτικό διάλυμα στα φυτά ECu Θρεπτικό διάλυμα για κλειστά συστήματα + Κεφαλή υδρολίπανσης πριν τον μείκτη u d t E a aE E ) 1 (
- 28. Ew Eu Ed Et Κεφαλή υδρολίπανσης πριν τον μείκτη
- 29. ΕCw Νερό άρδευσης + ΕCd Διάλυμα απορροής ECf Λίπασμα ECt Θρεπτικό διάλυμα στα φυτά ECm Ανάμειξη διαλύματος απορροής και νερού + w d m E a aE E ) 1 ( Κεφαλή υδρολίπανσης μετά τον μείκτη
- 30. Ed Ew Em Et Κεφαλή υδρολίπανσης μετά τον μείκτη
- 31. Εκτίμηση των συγκεντρώσεων απορρόφησης (ΣΑ) των θρεπτικών με βάση τις μετρήσεις των συγκεντρώσεων των θρεπτικών στοιχείων στο ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα σε συνδυασμό με την κατανάλωση νερού από τα φυτά με βάση την ανάκτηση των θρεπτικών στοιχείων από τη παραγόμενη ξηρή φυτομάζα σε συνδυασμό με την κατανάλωση νερού Rouphael and Colla, 2005, Tzerakis et al., 2012, Neocleous and Savvas, 2015
- 32. Μέσες αναμενόμενες συγκεντρώσεις απορρόφησης θρεπτικών μακροστοιχείων (mmol L-1) και ιχνοστοιχείων (μmol L-1) καθώς και αντιστοιχούσες τιμές ηλεκτρικής αγωγιμότητας Επιθυμητά χαρακτηριστικά θρεπτικού διαλύματος Βλαστικό στάδιο (μέχρι άνθηση 1ου άνθους 3ης ταξιανθίας) Άνθηση 1ου άνθους 3ης μέχρι άνθηση 1ου άνθους 5ης ταξιανθίας Άνθηση 1ου άνθους 5ης μέχρι άνθηση 1ου άνθους 10ης ταξιανθίας Μετά την άνθηση του 1ου άνθους της 10ης ταξιανθίας EC * 2,00 1,90 1,85 1,80 K+ 6,40 7,00 7,50 7,00 Ca2+ 3,10 2,60 2,30 2,40 Mg2+ 1,50 1,30 1,10 1,00 NH4 + 1,60 1,40 1,40 1,40 SO4 2- 1,50 1,65 1,50 1,50 NO3 - 12,40 11,20 11,00 10,50 H2PO4 - 1,30 1,20 1,20 1,20 [Fe]t 15,00 15,00 15,00 12,00 [Mn]t 10,00 10,00 10,00 8,00 [Zn]t 4,00 4,00 4,00 3,50 [Cu]t 0,80 0,80 0,70 0,70 [B]t 20,00 20,00 20,00 20,00 [Mo]t 0,50 0,50 0,50 0,50
- 33. Το πρόβλημα της συσσώρευσης αλάτων στα κλειστά υδροπονικά συστήματα
- 34. Το Na δεν είναι θρεπτικό στοιχείο για τα φυτά ενώ απεναντίας μπορεί να τους προκαλέσει τοξικότητες και γι’ αυτό τα κύτταρα των ευαίσθητων φυτικών ιστών το αποκλείουν ακόμη και όταν η συγκέντρωσή του στο περιβάλλον των ριζών είναι πολύ χαμηλή Το Cl είναι ένα θρεπτικό ιχνοστοιχείο για τα φυτά και γι’ αυτό οι μηχανισμοί αποκλεισμού του ενεργοποιούνται όταν η συγκέντρωσή του στο περιβάλλον των ριζών υπερβεί κάποια όρια ύπαρξη υπερβολικά υψηλών συγκεντρώσεων ιόντων στο περιβάλλον της ρίζας (κατά κανόνα Na+ και Cl-) Αλατότητα
- 35. Ανισορροπίες στη θρέψη των φυτών λόγω ανταγωνισμού των ιόντων Na+ και Cl- με θρεπτικά στοιχεία όπως K+, Ca2+ και NO3 - δημιουργώντας π.χ. πάρα πολύ υψηλές αναλογίες Na+/K+, Na+/Ca2+ και Cl-/NO3 - Η επίδραση στο περιβάλλον της ρίζας είναι ωσμωτική φύσης με αποτέλεσμα την τροποποίηση του μεταβολισμού των φυτών, ώστε να αποφευχθεί η αδυναμία πρόσληψης νερού Προβλήματα
- 36. Συσσώρευση Na σε υδροπονική καλλιέργεια αγγουριού οφειλόμενη στην ανακύκλωση των απορροών 0 2 4 6 8 0 10 20 30 0 10 20 30 40 50 0 20 40 60 0 30 60 90 120 0 30 60 90 120 0 30 60 90 120 0 30 60 90 120 Cl: Y= 6.563/(1+3.069EXP(-0.0264 X)) Na: Y = 8.265/(1+3.543EXP(-0.0399X)) Cl: Y = 44.89/(1+2.36EXP(-(0.025X+0.000254X 2 ))) Na: Y = 40.06/(1+1.93EXP(-(0.008X+0.00133X 2 ))) Cl: Y = 59.0/(1+2.143EXP(-(0.032X+0.0003X 2 ))) Na: Y = 53.8/(1+1.55EXP(-(0,0049X+0.0019X 2 ))) Cl: Y = 29.5/(1+3.04EXP(-(0.0048X+0.00056X 2 ))) Na: Y = 30.73/(1+4.28EXP(-0.069X)) Concentration in the drainage solution (mM) Time (days from treatment initiation) 0.8 mM NaCl in water 15 mM NaCl in water 10 mM NaCl in water 5 mM NaCl in water
- 37. Ανώτατες επιτρεπτές τιμές αλατότητας (STV) και οι αντίστοιχοι συντελεστές αλατούχου επιβάρυνσης καλλιέργειας (SYD) Καλλιέργεια STV (dS m-1) SYD (%) Βιβλιογραφική πηγή Αγγούρι 3,02 12,28 Savvas et al., 2006b Μαρούλι 4,6 4,5 Shannon et al., 1983 Μελιτζάνα 1,9 8,0 Savvas and Lenz, 1994a Πιπεριά 2,8 7,6 Sonneveld and Van der Burg, 1991 Τομάτα 2,5-2,9 2,3-7,2 Sonneveld and Van der Burg, 1991
- 38. Βασικές στρατηγικές όσον αφορά την ρύθμιση της παροχής θρεπτικών στοιχείων στο διάλυμα τροφοδοσίας όταν το διάλυμα απορροής ανακυκλώνεται Διατήρηση της η EC του διαλύματος τροφοδοσίας (Et) που παρασκευάζεται μέσω επαναχρησιμοποίησης του διαλύματος απορροής Εφόσον όμως οι συγκεντρώσεις Na και Cl στο διάλυμα τροφοδοσίας αυξάνονται, θα πρέπει βαθμιαία να μειώνεται η έγχυση θρεπτικών στοιχείων, ώστε να παραμένει σταθερή η EC σε αυτό Διατήρηση της συγκέντρωσης των θρεπτικών στοιχείων στο θρεπτικό διάλυμα (Cif) χωρίς να λαμβάνεται μέριμνα για την EC στο διάλυμα τροφοδοσίας Λόγω της συσσώρευσης του Na και του Cl, αυξάνει η EC του διαλύματος ριζοστρώματος (Ed) με δυσμενείς επιπτώσεις στην παραγωγή
- 39. Αντιμετώπιση προβλήματος συσσώρευσης αλάτων Ανάπτυξη μαθηματικών μοντέλων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν από ευφυή ολοκληρωμένα συστήματα αυτοματοποιημένης διαχείρισης με στόχο: πρόβλεψη ρυθμού συσσώρευσης αλάτων αυτόματη διόρθωση προκαθορισμένων επιθυμητών τιμών (EC, pH, αναλογίες προσθήκης θρεπτικών στοιχείων), Αυτόματη απόρριψη διαλύματος απορροής όταν η συγκέντρωση αλάτων στο σύστημα υπερβεί το όριο ανοχής.
- 40. Μεταβολές στις συγκεντρώσεις απορρόφησης Na και Cl σε υδροπονική καλλιέργεια αγγουριού σε συνάρτηση με τις συγκεντρώσεις Na και Cl στο περιβάλλον της ρίζας 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Ion/water uptake ratio (mmol . L -1 ) 0 10 20 30 40 50 60 Concentration in the root environment (mM) Na: Y = 0.021X 1.652 + 0.014 Cl: Y = 0.074X 1.302 - 0.191
- 41. Σύστημα αφαλάτωσης μέσω αντίστροφης ώσμωσης
- 42. Απολύμανση θρεπτικού διαλύματος σε κλειστά συστήματα καλλιέργειας εκτός εδάφους
- 43. Μερικά παθογόνα που μπορούν να μεταδοθούν μέσω ανακυκλούμενου θρεπτικού διαλύματος Pythium sp. Phytophthora sp. Fusarium sp. Verticillium sp. Thielaviopsis basicola Cylindrocladium scoparium Xanthomonas campestris Cucumber green mottle mosaic virus (CGMMV) Tomato mosaic virus (ToMV) Tobacco mosaic virus (TMV) Lettuce big vein agent (LBVA) Cucumber mosaic virus (CMV) Tomato spotted wilt virus (TSWV) Tobacco necrosis virus (TNV) Platylenchus vulnus Meloidogyne incognita Radopholus similis
- 44. Σύνοψη μεθόδων απολύμανσης του θρεπτικού διαλύματος απορροής που χρησιμοποιούνται σε παραγωγικές καλλιέργειες εκτός εδάφους Μέθοδος απολύμανσης Συνθήκες εφαρμογής της μεθόδου Παστερίωση με θέρμανση 95ο C για 30´´ ή 85o C για 3 min Εφαρμογή υπεριώδους ακτινοβολίας 200 - 280 nm, 250 mJ cm-2 Αργή διήθηση μέσω πορωδών φίλτρων (π.χ. φίλτρα άμμου) Ρυθμός διήθησης: 0,1 - 0,3 m h-1. Κοκκομετρία πορώδους υλικού: 0,2 - 0,6 mm Μικροδιήθηση μέσω μεμβρανών Για απομάκρυνση του Fusarium oxysporum απαιτείται μέγεθος πόρων 0,05 μm. Απολύμανση με όζον (Ο3) 10 - 20 ppm για 1 ώρα (οξειδοαναγωγικό δυναμικό 754 mV) σε χαμηλό pH (~ 4,7). Ενεργό υπεροξείδιο υδρογόνου Θανάτωση του Fusarium oxysporum: 50 - 100 ppm για 5 λεπτά. Εξόντωση ιών (TMV): 400 ppm Απολύμανση με ιώδιο Θανάτωση του Fusarium oxysporum: 0,7 ppm Απολύμανση με χλωρίωση Εφαρμογή 3 - 5 ppm Cl σε μορφή NaClO
- 45. Εφαρμογή φυτοφαρμάκων • οι δραστικές ουσίες που χρησιμοποιούνται έχουν εκλεκτική τοξικότητα κατά συγκεκριμένων παθογόνων και όχι γενική απολυμαντική δράση. ΟΧΙ πραγματική μέθοδος απολύμανσης • Δεν μπορούν να παρέχουν προστασία από τα παθογόνα σε όλη τη διάρκεια της καλλιέργειας Αποσκοπούν στην προστασία του υπέργειου μέρους του φυτού από φυτοπαθογόνα και όχι στην θανάτωση μικροοργανισμών στο ανακυκλούμενο διάλυμα • Προοδευτική συσσώρευσή τους στους φυτικούς ιστούς για αρκετές ημέρες μετά την εφαρμογή τους και παρουσία υπολειμμάτων φυτοφαρμάκων για σχετικά μεγάλα χρονικά διαστήματα στους φυτικούς ιστούς Ανιχνεύονται για μεγάλα χρονικά διαστήματα στο διάλυμα απορροής (8-10 εβδομάδες) Μόνο όσα παρουσιάζουν ικανοποιητική διαλυτότητα και κινητικότητα μέσα στους φυτικούς ιστούς.
- 46. Παστερίωση με θέρμανση • Αποτελεσματικό για όλα τα παθογόνα (μύκητες, βακτήρια, ιοί). • Σχετικά απλή τεχνολογία • Δεν προκαλεί φυτοτοξικότητα • Συνδυάζεται με το σύστημα θέρμανσης Έχει υψηλό λειτουργικό κόστος
- 47. Παστερίωση με υπεριώδη ακτινοβολία
- 48. Παστερίωση με υπεριώδη ακτινοβολία • Αποτελεσματικό έναντι όλων των παθογόνων όταν εφαρμόζεται σωστά • Η UV οξειδώνει τον χηλικό σίδηρο • Εναποθέσεις αλάτων στην εξωτερική κρυσταλλική επιφάνεια της λυχνίας μειώνουν βαθμιαία την διαπερατότητά της • Σημαντικό λειτουργικό κόστος • Η λυχνία UV έχει σχετικά περιορισμένη διάρκεια ζωής
- 49. Αργή διήθηση μέσω άμμου Άποψη φίλτρου άμμου από πάνω Εξωτερική άποψη φίλτρου άμμου
- 50. • Σχετικά απλή τεχνολογία • Τυχόν προβλήματα λειτουργίας είναι απλά και επιλύονται εύκολα • Χαμηλό κόστος λειτουργίας και συντήρησης • Βασίζεται κυρίως στην ανάπτυξη ανταγωνιστικής μικροχλωρίδας προς τα παθογόνα και επομένως είναι φιλική προς το περιβάλλον • Το διάλυμα απορροής καθαρίζεται και από αιωρούμενα σωματίδια • Η αποτελεσματικότητά του έναντι του Fusarium και μερικών ιών δεν είναι πλήρης. • Δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί οποιοδήποτε είδος άμμου για την κατασκευή του • Απαιτεί μία σχετικά σημαντική επιφάνεια εδάφους Αργή διήθηση μέσω άμμου
- 51. Σας ευχαριστώ για την προσοχή σας! Γεωργία Ντάτση Εργαστήριο Κηπευτικών Καλλιεργειών Τμήμα Επιστήμης Φυτικής Παραγωγής ΓΠΑ ntatsi@aua.gr www.ekk.aua.gr
Editor's Notes
- επαναχρησιμοποίηση του διαλύματος που απορρέει ως πλεονάζον από τον χώρο των ριζών μετά την χορήγησή του στα φυτά
- μερική ανακύκλωση του θρεπτικού διαλύματος σε μία υδροπονική καλλιέργεια τριανταφυλλιάς μείωσε την παροχή θρεπτικών στοιχείων κατά 43% για τα νιτρικά, 37% για το K και 47% για τον φώσφορο το Ca όσο και το Mg πρέπει να βρίσκονται σε σημαντικά υψηλότερες συγκεντρώσεις στο περιβάλλον των ριζών σε σύγκριση με τις συγκεντρώσεις απορρόφησής τους, ώστε τα φυτά να απορροφούν επαρκείς ποσότητες από Για να διατηρηθούν υψηλά επίπεδα Ca και Mg στα ανοιχτά συστήματα καλλιέργειας εκτός εδάφους, απαιτείται η συνεχής παροχή Ca και Mg σε σχετικά υψηλές συγκεντρώσεις μέσω του χορηγούμενου θρεπτικού διαλύματος. Αντίθετα, στα κλειστά υδροπονικά συστήματα, επαρκώς υψηλές συγκεντρώσεις Ca και Mg στο περιβάλλον των ριζών επιτυγχάνονται με χαμηλές συγκεντρώσεις παροχής λόγω συσσώρευσης, αφού δεν υπάρχει δυνατότητα έκπλυσης
- Το δίκτυο ανακύκλωσης του θρεπτικού διαλύματος αποτελείται από α) τις υδρορροές, β) τους αγωγούς συλλογής του διαλύματος απορροής, γ) την δεξαμενή συγκέντρωσης, δ) ένα σύστημα απολύμανσης του διαλύματος απορροής (προαιρετικά σε ορισμένους τύπους συστημάτων καλλιέργειας εκτός εδάφους), ε) την δεξαμενή αποθήκευσής του μετά την απολύμανση και στ) αντλίες και αγωγούς μεταφοράς που συνδέουν τα παραπάνω στοιχεία μεταξύ τους καθώς και με την κεφαλή υδρολίπανσης
- Οι δύο προαναφερόμενες τεχνικές ανακύκλωσης του θρεπτικού διαλύματος διαφέρουν σημαντικά στον τρόπο με τον οποίο συμπληρώνεται με νερό και θρεπτικά στοιχεία το διάλυμα που απορρέει από το ριζόστρωμα. Επομένως και ο εξοπλισμός που απαιτείται σε κάθε μία από τις δύο περιπτώσεις διαφοροποιείται σημαντικά
- Σύμφωνα με την πρώτη από αυτές, το διάλυμα απορροής αρχικά αναμειγνύεται με νερό μέσω ενός κατάλληλου συστήματος ανάμειξης (Σχήμα 4.2) σε μία αναλογία η οποία μεταβάλλεται αυτόματα, με στόχο την επίτευξη μίας σταθερής και προκαθορισμένης τιμής ηλεκτρικής αγωγιμότητας. Στη συνέχεια, το μείγμα που προκύπτει οδηγείται αντί καθαρού νερού άρδευσης σε μία κεφαλή υδρολίπανσης (βλέπε Παράγραφο 3.1.4.2) όπου εμπλουτίζεται με λιπάσματα, οπότε προκύπτει το τελικό θρεπτικό διάλυμα τροφοδοσίας με το οποίο αρδεύεται η καλλιέργεια
- Σύμφωνα με την δεύτερη τεχνική, αρχικά παρασκευάζεται ένα νωπό θρεπτικό διάλυμα (διάλυμα συμπλήρωσης) σε μία κοινή κεφαλή υδρολίπανσης όπως αυτές που χρησιμοποιούνται στα ανοιχτά συστήματα καλλιέργειας εκτός εδάφους. Στη συνέχεια το θρεπτικό διάλυμα συμπλήρωσης αναμειγνύεται με διάλυμα απορροής (Σχήμα 4.4) μέσω ενός ίδιου συστήματος με αυτό που χρησιμοποιείται και για την ανάμειξη του διαλύματος απορροής με αρδευτικό νερό. Η αναλογία ανάμειξης μεταβάλλεται αυτόματα, με στόχο την επίτευξη μίας σταθερής και προκαθορισμένης τιμής ηλεκτρικής αγωγιμότητας στο εξερχόμενο μείγμα, το οποίο συνιστά το τελικό θρεπτικό διάλυμα που χορηγείται στα φυτά.
- Η σύνθεση επομένως του θρεπτικού διαλύματος που χορηγείται στα φυτά στα συστήματα εκτός εδάφους, μπορεί να μεταβάλλεται σημαντικά κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης των φυτών, και το ιδανικό θα ήταν να προστίθενται οι ακριβείς ποσότητες θρεπτικών στοιχείων (μακροστοιχείων, N, P, K, Ca, Mg, S και ιχνοστοιχείων, Fe, Mn, Zn, Cu, B και Mo) οι οποίες έχουν απορροφηθεί από τα φυτά. Εντούτοις, επειδή μέχρι σήμερα δεν είναι δυνατή η αυτόματη επιτόπια (με ειδικούς ιοντικούς αισθητήρες) μέτρηση των επιμέρους συγκεντρώσεων των θρεπτικών στοιχείων (π.χ. NO3-, K+, Ca2+) στο διάλυμα της απορροής, δεν μπορούν να υπολογίζονται σε συνθήκες πραγματικού χρόνου (με βάση τα ισοζύγια μάζας) οι θρεπτικές ανάγκες των φυτών. Επομένως, η συμπλήρωση θρεπτικών στοιχείων και νερού στα σύγχρονα αυτοματοποιημένα συστήματα ανακύκλωσης γίνεται με τη βοήθεια κατάλληλων υπολογιστικών μοντέλων (προσομοιωμάτων) και προηγμένων συστημάτων αυτόματης διαχείρισης θρεπτικών διαλυμάτων (Van Os et al., 2008, Sonneveld and Voogt, 2009, Σάββας, 2012) σε συγκεκριμένες δοσολογίες αντίστοιχες με τις ανάγκες των φυτών. Τα μοντέλα (μαθηματικά προσομοιώματα) που εφαρμόζονται σήμερα για την εκτίμηση των λιπαντικών αναγκών των φυτών στα κλειστά συστήματα καλλιέργειας εκτός εδάφους βασίζονται σε δύο διαφορετικές τεχνικές ανακύκλωσης όπως περιγράφονται αναλυτικά από τον Σάββα (2012). Εντούτοις, για την εφαρμογή τους απαιτείται η εισαγωγή δεδομένων σχετικά με τις ανάγκες των φυτών σε θρεπτικά στοιχεία από αντίστοιχα πειράματα. 1. Η πρώτη τεχνική στηρίζεται στη σύνθεση του διαλύματος απορροής και 2. Η δεύτερη τεχνική αποβλέπει στην παροχή θρεπτικών στοιχείων και νερού στην καλλιέργεια σε ίσες αναλογίες με αυτές που διέπουν τις συγκεντρώσεις απορρόφησης
- τεχνικές ανάμειξης νωπού θρεπτικού διαλύματος και διαλύματος απορροής στα κλειστά συστήματα καλλιέργειας σε υποστρώματα
- Η τιμή Et που εισάγεται στο σύστημα ηλεκτρονικού ελέγχου του μείκτη υπολογίζεται από τον χρήστη μέσω της Σχέσης (5.50): (5.51) όπου a είναι το επιθυμητό κλάσμα του ανακυκλούμενου διαλύματος απορροής, Ed είναι η επιθυμητή τιμή (τιμή-στόχος) της ηλεκτρικής αγωγιμότητας στο διάλυμα απορροής και Eu είναι η τιμή της EC στο NSCS. Η τιμή της Eu που αντικαθίσταται στην (5.51) είναι η ίδια που έχει εισαχθεί ως τιμή-στόχος στην κεφαλή υδρολίπανσης. Το θρεπτικό διάλυμα που προκύπτει τελικά από την ανάμειξη NSCS με διάλυμα απορροής είναι το διάλυμα τροφοδοσίας που χορηγείται στην καλλιέργεια.
- Η ηλεκτρική αγωγιμότητα (EC) δίνεται σε dS m-1, oι συγκεντρώσεις των μακροστοιχείων σε mmol L-1, των ιχνοστοιχείων σε μmol L-1 και οι μεταξύ τους αναλογίες σε γραμμομοριακή βάση.
- Λόγω της δράσης των μηχανισμών αποκλεισμού, αρχικά μόνο ένα μικρό μέρος από τις ποσότητες Na και Cl που εισέρχονται σε ένα κλειστό υδροπονικό σύστημα προερχόμενα από το νερό άρδευσης απορροφώνται από τα φυτά (Sonneveld, 2000, Varlagas et al., 2010). Οι υπόλοιπες ποσότητες Na και Cl παραμένουν και συσσωρεύονται στο περιβάλλον των ριζών Η κατάσταση αυτή οδηγεί σε βαθμιαία αύξηση των συγκεντρώσεων Na και Cl στο διάλυμα ριζοστρώματος με δυσμενείς επιπτώσεις στην ανάπτυξη και την παραγωγή των φυτών (Sonneveld, 2000)
- έδειξαν ότι σε συνθήκες αλατότητας, αντίθετα με την ολική συγκέντρωση Ν στο φυτό, η συγκέντρωση των ΝΟ3- μπορεί να μειώνεται από την αυξημένη συγκέντρωση χλωριόντων (Cl-) εμφανίζονται δυσχέρειες στην πρόσληψη, μεταφορά και κατανομή του K+ και Ca2+ στο φυτό
- εκατοστιαία μείωση της παραγωγής της ανά μονάδα αύξησης της EC υπεράνω της τιμής t.
- Έκπλυση του υποστρώματος. Αν η αύξηση της EC στο θρεπτικό διάλυμα ριζοστρώματος είναι αρκετά μεγάλη, μπορεί να μην αρκεί μία απλή μείωση της EC στο θρεπτικό διάλυμα τροφοδοσίας. Στις περιπτώσεις αυτές και εφόσον δεν υπάρχουν περιθώρια αύξησης του κλάσματος απορροής, θα πρέπει να εφαρμοστεί έκπλυση του υποστρώματος. Πρέπει όμως να τονιστεί ότι έκπλυση του υποστρώματος με καθαρό νερό άρδευσης επιτρέπεται μόνο όταν αυτό έχει πολύ χαμηλή EC (EC < 0,2 dS m-1) και χαμηλότερο pH από 6,5. Κατά κανόνα αυτό συμβαίνει μόνο όταν το νερό που προορίζεται για έκπλυση του υποστρώματος είναι βρόχινο ή προέρχεται από αφαλάτωση.