Μικροβιακή οικολογία παραποτάμιων καλλιεργούμενων εδαφών: συσχέτιση με φυσικοχημικούς παράγοντες και υδάτινο οικοσύστημα

Abstract

The aim of the present study was to evaluate the microbial ecosystem of cultivated soils along Evros river. Evros river together with its derivative rivers constitute the capital source of life and sustainable development of the area. Along this riverside watery ecosystem systematic agro-cultures were developed such as wheat, corn and vegetable cultures. The evaluation of the ecosystem microbial charge was conducted in both axes which are the watery ecosystem and the riverside cultivated soil area. Considerable discrimination of water quality was observed when considering chemical and microbiological parameters of the Evros river ecosystem. Ardas river possesses a better water quality than Evros an Erythropotamos, which is mainly due to the higher quantities that these two rivers accumulate from industrial, farming and urban residues leading to higher degree of pollution. Samples were collected from environment with slightly alkaline pH, suggesting relative high ammonia content. Staphylococcus was identified in all water samples (100%) mostly in concentrations of 2,59 log per 100 ml. Enterococcus was also identified in all water samples (100%) but in lower levels. The respective concentration reached 2,55 log per 100 ml. Nitrous, nitric and phosphate ions level increased after the junction of Erythropotamos and Ardas river to the main body of Evros river suggesting a charge with non oxidised nitrogen forms originating from fertilizers or urban type residues. In addition, a systematic microbiological study of the classic soil indicators was performed by estimating Total Viable Count, E. coli, Staphylococcus, Enterococcus and Clostridium perfringens numbers, together with the physico-chemical profile, such as phosphorous, nitric, calcium, conductivity and organic material in the cultivated areas that could affect the colonization by the soil microflora. The samples were collected from environments which showed a slightly alkaline pH, suggesting high ammonia charge. Escherichia coli was identified in all samples, mostly in concentrations of 2,2 log cfu/100 ml. Enterococcus was also identified in all water samples reaching concentrations of 3.07 log cfu/100 ml. The respective concentration was about 2,55 log per 100 ml. Staphylococcus was also identified in all water samples mostly in concentrations of 2,7 log per 100 ml. The organic material ranged from 0,57 to 1,69%. The levels of nitrogen ranged from 7,82 mgNO₃-N/kg to 14,21 mgNO₃-N/kg and phosphorous P ranged from 42,95 mg/kg to 115,75 mg/kg. In addition slightly alkaline pH was recorded in most of the areas. In conclusion, increased pollution and contamination was observed following a small area of the downstream of the river (~ 30 km) was observed. It should be highlighted, that there is a direct relation in microbial and chemical charging between water and cultivated-soil ecosystems. The protection of these ecosystems with appropriate cultivated methods, control of human and animal activities will define the homeostasis of the environmental area.

Στην παρούσα μελέτη, πρωταρχικό μας στόχο αποτέλεσε η μελέτη του μικροβιακού οικοσυστήματος καλλιεργούμενων εδαφών κατά μήκος του ποταμού Έβρου. Ο ποταμός Έβρος και τα ποτάμια από τα οποία προέρχεται αποτελούν πηγή ζωής και αειφόρου ανάπτυξης της περιοχής, καθώς σε όλο το μήκος του ποταμού αναπτύσσονται συστηματικές αγροκαλλιέργειες όπως είναι η καλλιέργεια καλαμποκιού, σιτάρι και κηπευτικών. Η εκτίμηση του μικροβιακού φορτίου του οικοσυστήματος έγινε τόσον στο υδάτινο οικοσύστημα, όσον και στις παραποτάμιες περιοχές καλλιεργούμενων εδαφών. Βασικό συμπέρασμα της παρούσας διατριβής όπως φαίνεται από την ανάλυση των αποτελεσμάτων τόσο των χημικών όσο και των μικροβιολογικών παραμέτρων είναι ότι υπάρχει, σαφής διαφοροποίηση της ποιότητας του νερού κατά μήκος του ποταμού. Ο Άρδας φαίνεται να έχει «καλύτερης» ποιότητας νερό από τον Έβρο και τον Ερυθροπόταμο γεγονός που πιθανώς οφείλεται στο ότι τα δύο αυτά ποτάμια συγκεντρώνουν μεγαλύτερη ποσότητα αποβλήτων τόσο αστικής, βιομηχανικής και αγροτικής-κτηνοτροφικής προέλευσης με αποτέλεσμα μεγαλύτερο βαθμό ρύπανσης. Τα δείγματα συλλέχθηκαν στο σύνολό τους από περιβάλλον με ελαφρά αλκαλικό pH (7,67) γεγονός που υποδηλώνει σχετικά υψηλή περιεκτικότητα σε αμμωνία σαν αποτέλεσμα της υψηλής επιβάρυνσης του οικοσυστήματος. Σταφυλόκοκκοι ανιχνεύθηκαν σε όλα τα δείγματα των νερών, περισσότερο σε συγκεντρώσεις 2,591og ανά 100 ml. Σε όλα τα δείγματα ανιχνεύθηκε παρουσία εντερόκοκκων σε χαμηλά επίπεδα. Οι συγκεντρώσεις τους στα περισσότερα από αυτά ήταν της τάξης του 2,55 log ανά 100 ml. Η αύξηση της τιμής των νιτρωδών, νιτρικών και φωσφορικών ιόντων, μετά την είσοδο του Ερυθροπόταμου και του Άρδα στον ποταμό Έβρο, υποδηλώνει φόρτιση με μη οξειδωμένες μορφές αζώτου η οποία προέρχεται κυρίως από λιπάσματα ή αστικού τύπου απόβλητα (απορρυπαντικά). Επίσης έγινε συστηματική μικροβιολογική μελέτη κλασσικών μικροβιολογικών δεικτών επιβάρυνσης του εδάφους, όπως είναι η Ολική Μεσόφιλος Χλωρίδα (ΟΜΧ), E. coli, Staphylococcus, Enterococcus, Clostridium perfringens. Ταυτόχρονα πραγματοποιήθηκε η μελέτη φυσικό-χημικών παραμέτρων που καθορίζουν τον αποικισμό της μικροχλωρίδας του εδάφους, ήτοι ολικό φώσφορο, ασβέστιο, νιτρικά/αγωγιμότητα, pH, οργανικό ουσία σε περιοχές καλλιεργειών. Τα δείγματα συλλέχθηκαν στο σύνολό τους από περιβάλλον με ελαφρά αλκαλικό pH (7,62) γεγονός που υποδηλώνει σχετικά υψηλή περιεκτικότητα σε αμμωνία σαν αποτέλεσμα της υψηλής επιβάρυνσης του οικοσυστήματος. Escherichia coli ανιχνεύθηκε στο 100% των δειγμάτων, κυρίως σε συγκεντρώσεις 2,2 log cfu/100 ml. Εντερόκοκκοι ανιχνεύθηκαν σε όλα τα δείγματα των εδαφών, περισσότερο σε συγκεντρώσεις 3,07 log ανά 100 ml. Σταφυλόκοκκοι ανιχνεύθηκαν σε όλα τα δείγματα των εδαφών, περισσότερο σε συγκεντρώσεις 2,71 log ανά 100 ml. Η οργανική ουσία κυμάνθηκε από 0,57-1,69%. Τα επίπεδα διαθέσιμου αζώτου από 7,82 mgNO₃-N/kg εδ. έως 14,21 mgNO₃-N/kg και ο φώσφορος Ρ κατά Olsen από 42,95 mg/kg εδ. έως 115,75 mg/kg. Επίσης, ελαφρά αλκαλικό pH καταγράφηκε στις περισσότερες περιοχές. Συμπερασματικά, παρατηρήθηκε μια αύξηση του ρυπαντικού και μολυσματικού φορτίου σε μια σχετικά μικρή περιοχή της ροής του ποταμού (~ 30 Km). Τέλος, θα πρέπει να τονιστεί η άμεση σχέση και η μικροβιακή και χημική αλληλο-επιβάρυνση μεταξύ των δύο μελετώμενων οικοσυστημάτων, ήτοι του υδάτινου οικοσυστήματος και του παραποτάμιου καλλιεργούμενου οικοσυστήματος. Η διαφύλαξη της ακεραιότητας των οικοσυστημάτων αυτών με σωστές καλλιεργητικές τεχνικές, έλεγχο των δραστηριοτήτων του ανθρώπου και των ζώων θα καθορίζει την ομοιοστασία της περιοχής.