Επίδραση της αζωτούχου λίπανσης, της εποχής σποράς και της καταπόνησης στην ανάπτυξη, στην παραγωγή, στην ποιότητα και στη μετασυλλεκτική συμπεριφορά του άνηθου (Anethum graveolens L.)

Abstract

The aim of the present thesis was to study the effects of nitrogen application, high levels of salinity and water stress on the growth, quality and post-harvest behaviour of dill during two cultivation seasons, as well as on the inorganic ion content, the essential oil yield and composition of the leaves, flowers and fruits.Effect of N-fertilizationBy the application of N-fertilizer to a level of 300 ppm N in the autumn and 150 ppm N in the spring higher plant yield (fresh weight and leaf number) without a large accumulation of nitrates within the plant tissues was achieved. Increasing N-application to 300 or 450 ppm N positively influenced the concentrations of chlorophyll, carotenoids and vitamin C, but caused a concomitant reduction in total phenolics. Isoramnetin was the major flavonoid in autumn and quercetin in spring. In the autumn, the concentrations of quercitin and isorhamnetin progressively decreased with the increase in N-application, while in the spring a correspondingly significant reduction occurred at 450 ppm N. The concentration of nitrates in the leaves and stems rose at the levels of 300 and 450 ppm Ν irrespective of the cultivation season. Nitrate concentrations were higher in the stems at low levels of N-application (50 and 150 ppm Ν), but in the leaves at the higher N levels (300 and 450 ppm Ν). Quantitative analysis of the essential oils revealed a positive effect of increasing N-application on oil yield in comparison with the control, irrespective of season. Qualitative oil analysis showed that the principal essential oil constituents of the leaves were α-phellandrene and π-cymene. In the autumn, increases in the concentrations of α-phellandrene and π-cymene were recorded at 300 and 450 ppm Ν respectively.Effect of salinityIrrespective of the cultivation season, increasing salinity up to a level of 6 dS m-1 caused an increase in the fresh weight of the plant, leaves and flower stems, but at 8 dS m-1 a reduction occurred. The percentage of flowering increased with increasing salinity in the spring crop. The concentration of chlorophyll in the leaves was either unaffected or increased under the influence of increasing salinity in the autumn, but in the spring was either unaffected or decreased. The vitamin C content rose with increasing salinity in the autumn crop, as well as in the spring during year 2. The carotenoid concentration in the autumn was not affected by the increase in salinity, but in the spring decreased at the levels of 4-6 dS m-1. The concentration of total phenolics increased at 2.0 dS m-1 compared with the control in both autumn and spring, but in the autumn decreased at 4-6 dS m-1. The concentration of quercetin declined with increasing salinity in the spring, whereas that of kaempferol increased at 8 dS m-1 in the autumn. The concentrations of sodium and chlorine were higher at 6-8 dS m-1 than at the lower salinity levels irrespective of the season, whereas the concentrations of potassium, iron, manganese and zinc in the leaves and petioles were either not affected or fell with increasing salinity in both seasons of cultivation. In contrast, the concentrations of calcium and magnesium decreased in the petioles under increasing salinity levels, but increased in the laminae at 2 dS m-1.The yield of essential oil from the leaves of dill in autumn was not affected by increasing salinity, but in the flowers an increase in oil yield occurred under saline conditions compared with the control. In the spring, an increase in essential oil yield was obtained from the leaves at 4.5 dS m-1 and from the flowers at 1.5-5 dS m-1. Analysis of the essential oil from the leaves revealed that most major constituents increased at 4-6 dS m-1, but ανηθοφουράνιο decreased. In contrast, increasing the salinity level to 4 or 6 dS m-1 caused a reduction in the relative concentrations of α-pinene, α-phellandrene and dill ether in the flowers, but an increase in carvone.Quality characteristics during storageFrom the study of the post-harvest behaviour of dill, it was concluded that storage of fresh leaves in permeable plastic (“Cling” film) was not commercially acceptable because of high weight loss, which reached 32% after one week and 51% after two weeks’ storage. In contrast, when enclosed in impermeable plastic weight loss did not exceed 15% in one week or 17% in two weeks.The synthesis of the atmosphere altered within the impermeable plastic packages, with a progressive decrease in the concentration of O2 and a concomitant increase in CO2. In general, increasing storage temperature caused a loss of chlorophyll. In the autumn, the carotenoid content was not affected by storage temperature irrespective of N-application, but decreased under low levels and rose under high levels of salinity. Also in the autumn, the concentration of vitamin C decreased with increasing storage temperature, mainly in leaves produced under low levels of N-application or salinity up to 4 dS m-1. Although the concentration of total phenolics at harvest was higher at high N levels (300-450 ppm), during storage no differences in phenolics content were apparent irrespective of the storage temperature, but under the influence of low salinity (0-2 dS m-1) a reduction in total phenolics was observed in the first two years. Nitrate concentrations were not affected by the duration of storage in the autumn, but increased in leaves from the low N-levels in the spring. The concentration of nitrates during storage of leaves produced in the autumn was lower at 10οC than at 2 or 5οC, but during the spring no significant effect of storage temperature was observed irrespective of N-application. The concentration of inorganic elements (chlorine, sodium, potassium, calcium, magnesium, manganese, iron and zinc) fluctuated during storage depending on the temperature, the level of salinity and the cultivation season. Effect of water stressIn spring, water stress provoked a reduction in plant growth (plant weight, leaf number). The concentration of chlorophyll increased under WS 40, but no significant change in the concentrations of carotenoids, vitamin C or total phenolics was observed. The increase in water stress brought about an increase in the percent dry matter content of the leaves at the level of WS 60, while in the stems the dry matter content increased progressively with increasing water stress. The nitrate content of the leaves increased at the levels of WS 40 and WS 60 in comparison with the control, but in the stems this increase was significant only at WS 60. In contrast, the concentrations of chlorine and sodium decreased with increasing water stress, as did the concentration of potassium (at WS 60), but increased in the stems at WS 40.Cultivar comparisonComparing the effects of N-application and salinity stress on five dill cultivars (Bouquet, Diana, Dill, Dukat, Tetra) revealed that while the cultivars differed with respect to their inherent growth and quality characteristics during both cultivation seasons, their response to N-application and salinity was similar overall. Consequently, it may be concluded that cv. Dukat (which alone was used in all the other experiments) is a typical dill cultivar and therefore the results that are presented here are representative not only of this particular cultivar but of dill in general given the same experimental conditions. Final conclusionFrom the results of the present experiments it may be concluded that taking into account both yield and quality aspects, dill is an aromatic plant that may be cultivated best at a level of 300 ppm N in the autumn and 150 ppm N in the spring. It is a plant that is relatively resistant to salinity (up to 6 dS m-1), but not to water stress, especially during periods of high temperature. The storage life of fresh dill may be extended to two weeks provided that the storage temperature is low (2οC) and water loss is restricted.

Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η μελέτη της επίδρασης της αζωτούχου λίπανσης, της υψηλής συγκέντρωσης αλάτων και της υδατικής καταπόνησης στην ανάπτυξη, την ποιότητα και τη μετασυλλεκτική συμπεριφορά του άνηθου σε δύο εποχές σποράς, καθώς επίσης και στην χημική σύσταση και απόδοση των αιθέριων ελαίων των φύλλων, των ανθέων και των καρπών του άνηθου. Επίδραση της αζωτούχου λίπανσηςMε την αζωτούχο λίπανση επιτυγχάνονται μεγαλύτερες αποδόσεις σε φυτικό υλικό (αύξηση νωπού βάρους και αριθμού φύλλων) χωρίς να συσσωρεύονται μεγάλες συγκεντρώσεις νιτρικού αζώτου στους φυτικούς ιστούς, μέχρι τα 300 ppm Ν το φθινόπωρο και 150 ppm N την άνοιξη. Η επίδραση της αζωτούχου λίπανσης ήταν θετική για τη συγκέντρωση της χλωροφύλλης, των καροτενοειδών και της βιταμίνης C μέχρι τα 300 ή 450 ppm Ν, ενώ είχε αρνητική επίδραση στη συγκέντρωση των ολικών φαινολικών στις μεταχειρίσεις με 300 και 450 ppm Ν το φθινόπωρο. H ισοραμνετίνη αποτελεί την κύρια μορφή φλαβονοειδών το φθινόπωρο και η κουαρσετίνη την άνοιξη. Το φθινόπωρο οι συγκεντρώσεις των κουαρσετίνη και ισοραμνετίνη μειώθηκαν σταδιακά με την αύξηση της αζωτούχου λίπανσης, ενώ την άνοιξη σημαντική μείωση σημειώθηκε μόνο στα 450 ppm N. Η συγκέντρωση των νιτρικών τόσο στα φύλλα όσο και στα στελέχη αυξήθηκε στα 300 και 450 ppm Ν ανεξάρτητα της εποχής σποράς, ενώ τα στελέχη εμφάνιζαν υψηλότερες τιμές από τα φύλλα στα κατώτερα επίπεδα αζώτου (50 και 150 ppm Ν) και τα φύλλα στα υψηλότερα (300 και 450 ppm Ν). Η ποσοτική ανάλυση των αιθέριων ελαίων έδειξε θετική επίδραση της εφαρμογής αζωτούχου λίπανσης και στις δύο εποχές σποράς. Η ποιοτική ανάλυση των αιθέριων ελαίων έδειξε ότι οι βασικές ουσίες στα φύλλα είναι οι α-φελλανδρένιο, ανηθοφουράνιο και π-κυμένιο. Το φθινόπωρο παρατηρήθηκε αύξηση της συγκέντρωσης του α-φελλανδρένιο και π-κυμένιο στα 300 και 450 ppm Ν αντίστοιχα, ενώ την άνοιξη υπήρξε αύξηση του π-κυμένιο. Επίδραση της αλατότηταςΗ αύξηση της αλατότητας προκάλεσε αύξηση του νωπού βάρους των φυτών, των φύλλων και των ανθικών στελεχών μέχρι τα 6 dS m-1 (αλλά με μείωση στα 8 dS m-1) ανεξάρτητα της εποχής σποράς. Το ποσοστό (%) άνθησης των φυτών την άνοιξη αυξανόταν με την αύξηση της εφαρμοζόμενης αλατότητας. Η συγκέντρωση της χλωροφύλλης στα φύλλα είτε δεν επηρεάστηκε είτε αυξήθηκε με την αύξηση της αλατότητας το φθινόπωρο, ενώ την άνοιξη είτε δεν επηρεάστηκε είτε μειώθηκε. Η συγκέντρωση της βιταμίνης C αυξήθηκε το φθινόπωρο με την εφαρμογή της αλατότητας και την άνοιξη του 2ου έτους. Η συγκέντρωση των καροτενοειδών το φθινόπωρο, δεν επηρεάστηκε από την αύξηση της αλατότητας, αλλά την άνοιξη μειώθηκε στα επίπεδα των 4 και 6 dS m-1. Η συγκέντρωση των ολικών φαινολικών το φθινόπωρο και την άνοιξη αυξήθηκε στα 2 dS m-1 σε σχέση με το μάρτυρα, ενώ το φθινόπωρο μειώθηκε στα επίπεδα των 4-6 dS m-1. Η συγκέντρωση της κουαρσετίνης μειώθηκε με την αύξηση της αλατότητας την άνοιξη, ενώ το φθινόπωρο η συγκέντρωση της καμφερόλης αυξήθηκε στα 8 dS m-1. Η συγκέντρωση του νατρίου και του χλωρίου ήταν αυξημένη στα 6-8 dS m-1 σε σχέση με τις χαμηλότερες επεμβάσεις αλατότητας ανεξάρτητα από την εποχή, ενώ η συγκέντρωση του καλίου, σιδήρου, μαγγανίου και ψευδάργυρου στο μίσχο και το έλασμα είτε μειώθηκε είτε δεν επηρεάστηκε από την αύξηση της αλατότητας στις δυο εποχές σποράς. Σε αντίθεση, η συγκέντρωση του ασβεστίου και του μαγνησίου μειώθηκε στο μίσχο με την αύξηση της αλατότητας, ενώ στο έλασμα παρατηρήθηκε αύξηση στα 2 dS m-1.Η απόδοση των αιθέριων ελαίων στο έλασμα του άνηθου το φθινόπωρο δεν επηρεάστηκε από την αύξηση της αλατότητας, ενώ στα άνθη παρατηρήθηκε αύξηση με την εφαρμογή της αλατότητας σε σχέση με το μάρτυρα. Την άνοιξη φαίνεται μια αύξηση της απόδοσης των αιθέριων ελαίων στο έλασμα στα 4,5 dSm-1 και στα άνθη στα 1,5-4,5 dSm-1. Η ποιοτική ανάλυση των αιθέριων ελαίων στο έλασμα έδειξε ότι οι περισσότερες ουσίες αυξήθηκαν στις μεταχειρίσεις 4 και 6 dS m-1, ενώ το ανηθοφουράνιο μειώθηκε. Αντίθετα, στα άνθη η αύξηση της αλατότητας στα 4 και 6 dS m-1 προκάλεσε μείωση της συγκέντρωσης των ουσιών α-πινένιο, α-φελλανδρένιο και ανηθοφουράνιο αλλά αύξηση της καρβόνης.Ποιοτικά χαρακτηριστικά κατά την αποθήκευσηΑπό τη μελέτη της μετασυλλεκτικής συμπεριφοράς του άνηθου προέκυψε ότι η αποθήκευσή του σε διαπερατό πλαστικό τύπου “Cling” δεν ήταν εμπορικά αποδεκτή καθώς η απώλεια βάρους έφτανε την πρώτη εβδομάδα το 32% και τη δεύτερη εβδομάδα το 51%. Αντίθετα, στο αδιαπέραστο πλαστικό η απώλεια βάρους δεν ξεπερνούσε το 15% τη πρώτη εβδομάδα και το 17% τη δεύτερη εβδομάδα.Η σύνθεση της ατμόσφαιρας στις συσκευασίες με αδιαπέραστο πλαστικό επηρεάστηκε, καθώς το Ο2 μειώθηκε σταδιακά, με παράλληλη αύξηση του CO2. Η αύξηση της θερμοκρασίας αποθήκευσης προκάλεσε σε γενικές γραμμές σημαντική απώλεια της συγκέντρωσης της χλωροφύλλης. Η συγκέντρωση των καροτενοειδών το φθινόπωρο δεν επηρεάστηκε από τη θερμοκρασία αποθήκευσης ανεξάρτητα από το επίπεδο Ν, ενώ υπό την επίδραση της αλατότητας παρατηρήθηκε μείωση στα χαμηλά επίπεδα αλατότητας και αύξηση στα υψηλά. Η συγκέντρωση της βιταμίνης C μειώθηκε το φθινόπωρο, κυρίως στις χαμηλές επεμβάσεις αζώτου και στην αλατότητα μέχρι τα 4 dS m-1, με την αύξηση της θερμοκρασίας αποθήκευσης. Ενώ η συγκέντρωση των ολικών φαινολικών ήταν υψηλότερη στα υψηλά επίπεδα Ν (300-450 ppm) στο στάδιο συγκομιδής το φθινόπωρο, κατά τη διάρκεια της αποθήκευεσης δεν παρατηρήθηκε διαφορά ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία, αλλά υπό την επίδραση της χαμηλής αλατότητας (0-2 dS m-1) παρατηρήθηκε μείωση μετά την αποθήκευση στις μεταχειρίσεις 0-2 dS m-1 στα δύο πρώτα έτη. Η συγκέντρωση των νιτρικών δεν επηρεάστηκε από τη διάρκεια αποθήκευσης το φθινόπωρο, ενώ αυξήθηκε στα χαμηλά επίπεδα Ν την άνοιξη. Η συγκέντρωση των νιτρικών το φθινόπωρο μειώθηκε στους 10οC σε σχέση με τους 2 και 5οC, ενώ την άνοιξη δε παρατηρήθηκε σημαντική επίδραση της θερμοκρασίας σε κανένα επίπεδο αζωτούχου λίπανσης. Η συγκέντρωση των ανόργανων στοιχείων (χλώριο, νάτριο, κάλιο, ασβέστιο, μαγνήσιο, μαγγάνιο, ψευδάργυρος και σίδηρος) παρουσίασε αυξομειώσεις κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης ανάλογα με τη θερμοκρασία, το επίπεδο αλατότητας και την εποχή σποράς. Επίδραση της υδατικής καταπόνησηςΗ υδατική καταπόνηση την άνοιξη προκάλεσε μείωση στην ανάπτυξη του άνηθου (βάρος, αριθμό φύλλων). Η συγκέντρωση της χλωροφύλλης αυξήθηκε στο WS 40, ενώ δεν παρατηρήθηκε μεταβολή στη συγκέντρωση των καροτενοειδών, της βιταμίνης C και των ολικών φαινολικών. Η αύξηση της υδατικής καταπόνησης προκάλεσε αύξηση στη ξηρά ουσία στο επίπεδο WS 60, ενώ στα στελέχη αυξήθηκε ανάλογα με την ένταση της καταπόνησης. Η συγκέντρωση των νιτρικών στα φύλλα αυξήθηκε στα επίπεδα WS 40 και WS 60 σε σχέση με το μάρτυρα, ενώ στα στελέχη η αύξηση ήταν σημαντική μόνο στο επίπεδο WS 60. Αντίθετα, η συγκέντρωση του χλωρίου και του νατρίου στα φύλλα μειώθηκε με την εφαρμογή της υδατικής καταπόνησης, όπως και η συγκέντρωση του καλίου (στο επίπεδο WS 60), ενώ στα στελέχη αυξήθηκε στο επίπεδο WS 40.Σύγκριση ποικιλιώνΣυγκρίνοντας την επίδραση του αζώτου και της αλατότητας σε πέντε ποικιλίες άνηθου (Bouquet, Diana, Dill, Dukat, Tetra) διαπιστώθηκε ότι ενώ οι ποικιλίες διέφεραν μεταξύ τους στην ανάπτυξη και τα ποιοτικά τους χαρακτηριστικά στις δυο εποχές, η ανταπόκρισή τους στην Ν-λίπανση και αλατότητα ήταν γενικά συγκρίσιμη επιτρέποντας έτσι το συμπέρασμα ότι η Dukat (που χρησιμοποιήθηκε σε όλα τα άλλα πειράματα) είναι μια τυπική ποικιλία άνηθου και τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται είναι αντιπροσωπευτικά όχι μόνο της συγκεκριμένης ποικιλίας αλλά γενικότερα στον άνηθο κάτω από τις συνθήκες των πειραμάτων.Τελικό συμπέρασμαΑπό τα αποτελέσματα των πειραμάτων και λαμβάνοντας υπόψη τόσο την παραγωγή όσο και την ποιότητα του προϊόντος προκύπτει ότι ο άνηθος είναι ένα αρωματικό φυτό που αναπτύσσεται καλύτερα με αζωτούχο λίπανση 300 ppm Ν το φθινόπωρο και 150 ppm N την άνοιξη, ενώ είναι ανθεκτικό σε υψηλές συνθήκες αλατότητας (μέχρι 6 dS m-1). Δεν είναι όμως ανθεκτικό στην υδατική καταπόνηση, ειδικά σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας. Η μετασυλλεκτική ζωή του άνηθου μπορεί να παραταθεί μέχρι και 2 εβδομάδες εάν αποθηκευτεί σε χαμηλές θερμοκρασίες (2οC) και εφόσον περιοριστεί η απώλεια νερού.