Βιομετρική μελέτη των ενεργειακών καλλιεργειών κενάφ (Hibiscus cannabinus) και αραβοσίτου (Zea mays) σε συστήματα αμειψισποράς και χλωρής λίπανσης ψυχανθούς κάτω από διαφορετικές εδαφοκλιματικές συνθήκες της Κ. Ελλάδας

Abstract

A study was conducted in order to evaluate the effect of lentil cover cropping and green manure as well as the effect of N-fertilization on growth, yield, nitrogen utilization efficiency (NUE) and N fertilizer recovery fraction (Nrf) of kenaf and maize in field experiments that were carried out on a sandy soil of moderate fertility and on fertile clayey to loamy textured soil, during three consecutive years. The experimental design was a factorial split plot with three replications. Three treatments of L. culinaries: (i) incorporated into the topsoil upon 50% anthesis, (ii) harvested before the sowing the energy crops, and (iii) no cover crop, where placed in sub-plots, while four nitrogen dressings: N0 = 0, N1 = 50, N2 = 100, N3 = 150 kg N ha−1 for kenaf cultivation, and N0 = 0, N1 = 80, N2 = 160, N3 = 240 kg N ha−1 for maize cultivation were placed in main plots. Growth and dry biomass productivity was monitored by means of subsequent destructive samplings manually performed throughout the growing period of the energy crops, while at harvest total N content of all plant samples was determent in order to estimate NUE and Nrf of kenaf and maize. Additionally, field experiments was conducted on both soil types, over the same three year period, to evaluate the effect of lentil cover cropping and green manure on soil aggregate stability and on infiltration rate. The analysis of three year data of the experiment leads to the conclusion that substantial increments was observed, on total dry biomass production of kenaf and maize for both lentil cover-cropping managements compared to energy crops mono cropping. The significant effect (P<0.05 and P<0.01) of lentil cover cropping and green manure was also detected in N uptake, Nitrogen utilization efficiency (NUE) as well as in Nitrogen recovery fraction (Nrf) of kenaf and maize, on both experimental sites for all study years. This should be attributed to the additional N provided by the lentil crop residues and to additional N immobilized and gradually N mineralized by the lentil, through biological nitrogen fixation but also due to the improvement of soil quality characteristics, on both experimental sites, which includes both infiltration and structural stability. Additionally, significant differences (P<0.05 and P<0.01) on total dry biomass production, as well as in total N uptake were also detected between N fertilization dressing but no significant interactions (lentil treatments x nitrogen applications) were observed for any of the measured or calculated variables (P>0.05). Data strongly suggest that lentil cover-cropping and green manure had positive effect on NUE of subsequent kenaf and maize plants and especially on third experimental year kenaf and maize plants absorption mechanisms had been saturated, leading to luxurious growth.

Πειράματα σε συνθήκες αγρού εκτελέστηκαν τα έτη 2007, 2008 και 2009 σε δυο πειραματικούς αγρούς, με αμμοπηλώδες και αργιλώδες έδαφος και περιλάμβαναν την καλλιέργεια των ενεργειακών φυτών κενάφ (Hibiscus cannabinus) και αραβοσίτου (Zea mays) ως διάδοχες καλλιέργειες χειμερινού ψυχανθούς και συγκεκριμένα της φακής (Lens Culinaries), σε συστήματα καλλιεργειών κάλυψης και χλωρής λίπανσης. Ακολουθήθηκε το πλήρες τυχαιοποιημένο σχέδιο των υποδιαιρούμενων τεμαχίων σε τρεις επαναλήψεις, όπου τρεις προ-μεταχειρίσεις με τη φακή: (i) ενσωμάτωση του ψυχανθούς ως χλωρή λίπανση, (ii) χρήση του ως καλλιέργεια κάλυψης και (iii) χωρίς καλλιέργεια ψυχανθούς, εφαρμόστηκαν στα υπο-τεμάχια και τέσσερα διαφορετικά επίπεδα αζωτούχου λίπανσης (0, 50, 100, 150 kg ha-1 για το κενάφ και 0, 80, 160, 240 kg ha-1 για τον αραβόσιτο) εφαρμόστηκαν στα κύρια πειραματικά τεμάχια. Σκοπό των πειραμάτων αποτέλεσε η βιομετρική μελέτη και η συλλογή πληροφοριών που αφορούν στα φυσιολογικά και αγροκομικά χαρακτηριστικά των ενεργειακών καλλιεργειών του κενάφ και του αραβόσιτου, υπό την επίδραση της χλωρής λίπανσης και της καλλιέργειας κάλυψης της φακής και διαφορετικών επιπέδων λίπανσης. Προς ικανοποίηση αυτού, καταστροφικές κοπές φυτικών δειγμάτων πραγματοποιήθηκαν κατά την διάρκεια των καλλιεργητικών περιόδων των ενεργειακών φυτών για την ποσοτικοποίηση της αύξησης των καλλιεργειών, ενώ κατά την συγκομιδή τους, μελετήθηκε η ικανότητα ανάκτησης του αζώτου (Nrf), η αποδοτικότητα χρήσης του αζώτου (NUE) και απορροφημένο άζωτο (N uptake) από τους φυτικούς ιστούς των ενεργειακών φυτών καθώς και η δυνητική παραγωγή βιομάζας. Ακόμη μελετήθηκε η επίδραση των καλλιεργειών κάλυψης στην δομή και στην διηθητική ικανότητα των εδαφών των πειραματικών αγρών ενώ πραγματοποιήθηκαν μελέτες για την ανάλυση της αύξησης της καλλιέργεια της φακής και στους δύο πειραματικούς αγρούς. Από την ανάλυση των αποτελεσμάτων καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι θετική επίδραση παρατηρήθηκε στην ολική παραγωγή ξηρής βιομάζας ή σπόρου και στα χαρακτηριστικά της αύξησης των καλλιεργειών του κενάφ και του αραβόσιτου που ακολούθησαν τις προ-μεταχειρίσεις με τη φακή σε σύγκριση με την μονοκαλλιέργεια. Συγκεκριμένα το τελικό ύψος, ο δείκτης φυλλικής επιφάνειας (LAI) και οι ρυθμοί αύξησης της βιομάζας των ενεργειακών φυτών που καλλιεργηθήκαν στα υποτεμάχια όπου προηγουμένως είχε πραγματοποιηθεί προμεταχείρηση με το ψυχανθές ήταν υψηλότεροι, σε όλες τις περιπτώσεις, σε σύγκριση με τα αντίστοιχα μεγέθη της μονοκαλλιέργειας του κενάφ και του αραβόσιτου. Η στατιστικά σημαντική επίδραση (P<0.05) της καλλιέργειας κάλυψης και της χλωρής λίπανσης με τη φακή εντοπίστηκε στο κλάσμα ανάκτησης αζώτου (Nrf), στην αποδοτικότητα χρήσης του αζώτου (NUE) και στο ολικό και βασικό απορροφημένο άζωτο (N uptake) από τους φυτικούς ιστούς των ενεργειακών φυτών. Ακόμη η ενσωμάτωση των χλωρών φυτικών υπολειμμάτων αλλά και η καλλιέργεια κάλυψης της φακής βελτίωσε τη σταθερότητα της δομής και τη διηθητική ικανότητα του αμμοπηλώδες και του αργιλώδες εδάφους. Τέλος, η καλλιέργεια της φακής αυξήθηκε με ικανοποιητικούς ρυθμούς και οι τελικές αποδόσεις σε βιομάζα και καρπό ήταν ικανοποιητικές όλα τα πειραματικά έτη και στους δύο πειραματικούς αγρούς.