Διαχείριση εδαφικής ποιότητας με τη χρήση μακροφυκών

Abstract

The objective of the thesis was to assess the effects of seaweed biomass addition on soil quality. For this purpose a field experiment was carried out in a broccoli field, in which seaweed biomass of the two species Gracilaria sp. and Ulva sp. collected from Thermaikos Gulf was incorporated in two experimental fields of different soil types (Clayloam and Silty-clayloam). The experimental design included three treatments (addition of Gracilaria sp., addition of Ulva sp., without seaweed biomass) and five repeated measurements in time with six replications. The effects of seaweed biomass on biological, chemical and physical soil properties (1st testing hypothesis) were investigated by the monitoring of twenty four soil properties. According to the results, the seaweed biomass of Gracilaria sp. and Ulva sp. caused significant increase of soil’s carbon and nitrogen microbial biomass, C and N mineralization rates, organic matter and nutrient elements content, without causing salinization. The 2nd testing hypothesis focused on the development of three SQIs (SQIf, SQIpca and SQIbio) and the development of an indicators scoring system in order to assess the impact of seaweed biomass on soil quality. The impact of seaweed biomass of the species Gracilaria sp. and Ulva sp. on soil quality was determined by the use of the Indices SQIf, SQIpca and SQIbio (3rd testing hypothesis). The three Indices gave similar results, although they were based on different Minimum Data Sets and calculated using different weight factors. The analysis of results revealed that the addition of seaweed biomass of both species Gracilaria sp. and Ulva sp. improved soil quality. The 4th testing hypothesis focused on the comparative evaluation of the three Indices SQIf, SQIpca and SQIbio. The evaluation was based on the development and application of seven criteria. The Index SQIbio was sensitive and more reliable than the others (correlated with the highest number of soil indicators), it has a broader application spectrum and it is cost effective since it can be calculated using only six soil indicators. Thus, the Index SQIbio is the most appropriate for the evaluation and operational monitoring of soil quality.

Η παρακολούθηση και αξιολόγηση των μεταβολών της εδαφικής ποιότητας σε σχέση με το χρόνο, ως αποτέλεσμα της εφαρμογής διαφορετικών διαχειριστικών πρακτικών, αποτέλεσε το αντικείμενο έρευνας της παρούσας εργασίας. Σκοπός της διατριβής ήταν η μελέτη της επίδρασης της προσθήκης θαλάσσιας βιομάζας μακροφυκών των γενών Gracilaria sp. και Ulva sp. στην ποιότητα των εδαφών. Για το σκοπό αυτό συλλέχθηκε βιομάζα μακροφυκών και πραγματοποιήθηκε πείραμα πεδίου, το οποίο εκπονήθηκε σε δύο εδάφη (αργιλοπηλώδες και ιλυοαργιλοπηλώδες). Ο πειραματικός σχεδιασμός περιελάμβανε τρεις επεμβάσεις (με προσθήκη Gracilaria sp., με προσθήκη Ulva sp., χωρίς προσθήκη) και πέντε επαναλαμβανόμενες μετρήσεις στο χρόνο επί των ίδιων πειραματικών μονάδων με έξι επαναλήψεις. Κατά τη διάρκεια του πειράματος εγκαταστάθηκε καλλιέργεια λαχανοκομικού είδους σε δύο χειμερινές καλλιεργητικές περιόδους, με τις οποίες συγχρονίστηκαν οι δειγματοληπτικές περίοδοι. Η μελέτη της επίδρασης της προσθήκης βιομάζας μακροφυκών των γενών Gracilaria sp. και Ulva sp. σε βιοχημικές, βιολογικές και φυσικοχημικές εδαφικές ιδιότητες περιελάμβανε την παρακολούθηση εικοσιτεσσάρων εδαφικών παραμέτρων. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, η προσθήκη μακροφυκών και των δύο γενών επέφερε αύξηση των MBC, MBN, CMR, NMR, της οργανικής ουσίας και των συγκεντρώσεων των θρεπτικών και στα δύο εδάφη, χωρίς να δημιουργήσει προβλήματα αλατότητας και νατρίωσης. Για την αξιολόγηση της επίδρασης της προσθήκης βιομάζας μακροφυκών στην ποιότητα των εδαφικών οικοσυστημάτων αναπτύχθηκαν τρεις Δείκτες Εδαφικής Ποιότητας (SQIf, SQIpca και SQIbio) καθώς και ένα σύστημα κανονικοποίησης των ενδεικτών. Η διαχρονική επίδραση της προσθήκης μακροφυκών των γενών Gracilaria sp. και Ulva sp. στην ποιότητα των δύο εδαφών αξιολογήθηκε βάσει των τριών ΔΕΠ SQIf, SQIpca και SQIbio. Η ανάλυση των αποτελεσμάτων έδειξε ότι και οι τρεις ΔΕΠ έδωσαν παρόμοια αποτελέσματα και συγκεκριμένα έδειξαν ότι η προσθήκη μακροφυκών και των δύο γενών βελτίωσε την ποιότητα και των δύο εδαφών. Στη συνέχεια αναπτύχθηκε και εφαρμόστηκε μεθοδολογία συγκριτικής αξιολόγησης των Δεικτών SQIf, SQIpca και SQIbio. Η μεθοδολογία αξιολόγησης περιελάμβανε συγκριτική βαθμολόγηση των τριών ΔΕΠ αναφορικά με το βαθμό ικανοποίησης επτά κριτηρίων, τα οποία αναπτύχθηκαν για το σκοπό αυτό. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της συγκριτικής αξιολόγησης των τριών ΔΕΠ ο Δείκτης SQIbio είναι ο βέλτιστος για την αξιολόγηση και παρακολούθηση της ποιότητας των εδαφικών οικοσυστημάτων που μελετήθηκαν σε επιχειρησιακό επίπεδο.