Επιδράσεις του φωσφόρου στην κατανομή βιομάζας, την αζωτοδέσμευση, την απόδοση και ποιότητα της φακής

Abstract

The present work consists of three experiments and the aim was to study the effect of phosphorus fertilization on four lentil cultivars in calcareous low P soil, under Mediterranean conditions. In the first experiment the effect of four P rates on four lentil cultivars ("Samos", "Thessaly", "Ikaria" and "Flip") was studied. Seed yield, components of yield, earliness, seed quality, biological nitrogen fixation (BNF), water use efficiency (WUE), arbuscular mycorrhizal colonization (AMF), the activity of acid and alkaline phosphatases and the biomass, N and P accumulation were measured. Phosphorus fertilization increased seed yield but had no effect on harvest index. Phosphorus effects on earliness were cultivar specific. For the cultivar×P rate interaction, significant negative correlations between growth degree days and seed yield were found. Phosphorus fertilization affected the mineral composition of hulled lentil seeds. Calcium in hulled seeds was the element associated with cooking quality. Cultivars differed significantly for BNF but either cultivars nor P rates had a significant effect on Δ values. The highest rate of P decreased AMF colonization, but had no impact on both acid and alkaline phosphatases. Phosphorus fertilization increased total biomass and decreased N/P ratio. The maximum biomass and N accumulation were obtained at R6, but for P it was evidenced earlier. The aim of the second experiment was to use the concentration of manganese (Mn) in leaves to indicate a carboxylate-releasing P-acquisition strategy under field conditions on four lentil cultivars with different phenotype ("Samos", "Thessaly", "Flip" and "Algeria"). Manganese, P and total phenolics in the leaves were measured. Along with above biomass, also root and rhizosphere samples were taken and AMF colonization, acid phosphatases, pH and P-Olsen were measured. The results of pH and P-Olsen were recorded as the difference between the control plot and the value measured in the rhizosphere. Manganese, P and phenolics concentrations in leaves were only affected by cultivars. Cultivars "Samos" and "Thessaly" had the highest Mn concentrations, whereas "Flip" and "Algeria" the highest values for phenolics. The highest rhizosphere acidification occurred during the reproductive stages. The aim of the third experiment was to study the effect of the synthetic strigolactone analogue GR24 at the aboveground biomass architecture and the AMF colonization in four lentil cultivars ("Samos", "Thessaly", "Ikaria" and "Flip"). At V7-8 stage plants were evenly sprayed with GR24 solution and the control was sprayed with an acetone solution. Branching and fractal dimension were only affected by cultivars, but the number of the flowers and the concentration of P in biomass were decreased after the GR24 treatment. In conclusion, P fertilization increased seed yield. Phosphorus effects on earliness were cultivar specific. Cooking quality was significantly affected by cultivar. The highest rate of P application decreased the AMF colonization but did not affect phosphatases activity. Phosphorus rates had no significant effect on BNF neither WUE. The growth stage affected the rhizosphere activity. The synthetic strigolactone GR24 had no effect on shoot branching but decreased the number of flowers and the concentration of P in biomass.

Η παρούσα εργασία αποτελείται από τρία πειράματα και είχε ως στόχο τη διερεύνηση της επίδρασης φωσφορικής λίπανσης σε τέσσερεις ποικιλίες φακής σε πειράματα αγρού υπό ξηρικές, μεσογειακές συνθήκες. Στο πρώτο πείραμα μελετήθηκε η επίδραση τεσσάρων επιπέδων φωσφορικής λίπανσης σε τέσσερεις ποικιλίες φακής (Σάμος, Θεσσαλία, Ικαρία και Flip) στα συστατικά της απόδοσης, την πρωιμότητα, την ποιότητα του τελικού προϊόντος, την Ν2-δέσμευση, την αποτελεσματικότητα χρησιμοποίησης νερού (ΑΧΝ), τον αποικισμό από θυσανοειδείς μυκορριζικούς μύκητες (ΘΜΜ), τη δραστηριότητα αλκαλικών και όξινων φωσφατασών (ΑΦ και ΟΦ) και τη συσσώρευση της ξηράς βιομάζας (ΞΒ), του Ν και του Ρ. O Ρ αύξησε την απόδοση αλλά δεν επηρέασε το δείκτη συγκομιδής. Η επίδραση του Ρ στην πρωιμότητα εξαρτήθηκε από τον γενότυπο. Για την αλληλεπίδραση ποικιλία×επίπεδο Ρ η απόδοση επηρεάστηκε θετικά από την πρωιμότητα. Η βραστικότητα επηρεάστηκε σημαντικά από τις ποικιλίες και την αλληλεπίδραση έτος×ποικιλία. Η επίδραση του Ρ περιορίστηκε στη χημική σύσταση του περιβλήματος των σπόρων. Καλύτερη βραστικότητα συσχετίστηκε με υψηλότερη συγκέντρωση Ca. Η Ν2-δέσμευση επηρεάστηκε μόνο από τον γενότυπο και η ΑΧΝ δεν επηρεάστηκε σημαντικά ούτε από τα επίπεδα του Ρ ούτε από τις ποικιλίες. O Ρ μείωσε τον αποικισμό από ΘΜΜ, αλλά οι συγκεντρώσεις των ΑΦ και ΟΦ δεν επηρεάστηκαν από τη λίπανση. Η λίπανση αύξησε την ΞΒ και μείωσε τον λόγο Ν/Ρ. Η μέγιστη συσσώρευση της ΞΒ και του Ν επιτεύχθηκε αρκετά μετά την άνθηση, κοντά στο στάδιο R6, ενώ για τον Ρ σημειώθηκε νωρίτερα. Στόχος του δεύτερου πειράματος ήταν η συσχέτιση της συγκέντρωσης μαγγανίου (Mn) στα φύλλα με την έκκριση καρβοξυλικών ενώσεων σε συνθήκες αγρού, σε γενοτύπους φακής με διαφορετικό φαινότυπο (Σάμος, Θεσσαλία, Flip, Algeria). Μετρήθηκε η συγκέντρωση του Mn, του Ρ και οι ολικές φαινόλες στα φύλλα των φυτών. Στις ρίζες μετρήθηκε ο αποικισμός από ΘΜΜ και στο έδαφος της ριζόσφαιρας η συγκέντρωση των ΟΦ, το pH και ο Ρ. Οι συγκεντρώσεις των Mn, Ρ και φαινολών διέφεραν σημαντικά μεταξύ των γενοτύπων. Υψηλότερες συγκεντρώσεις Mn στα φύλλα σημειώθηκαν στις «Σάμο» και «Θεσσαλία», ενώ οι «Flip» και «Algeria» είχαν τις μεγαλύτερες ποσότητες φαινολών. Η μεγαλύτερη μείωση του pH της ριζόσφαιρας σημειώθηκε στα αναπαραγωγικά στάδια του φυτού. Στόχος του τρίτου πειράματος ήταν η μελέτη της συνθετικής στριγκολακτόνης GR24 στην αρχιτεκτονική του υπέργειου τμήματος και στον αποικισμό των ριζών με ΘΜΜ σε φυτά φακής που αναπτύχθηκαν σε φυτοδοχεία. Τα φυτά ψεκάστηκαν ομοιόμορφα και υπήρχε αψέκαστος μάρτυρας. Ο αριθμός των πλάγιων διακλαδώσεων και η διάσταση αυτοομοιότητας επηρεάστηκαν μόνο από τις ποικιλίες, αλλά ο αριθμός των ανθέων και η συγκέντρωση του Ρ στη βιομάζα μειώθηκαν σημαντικά από την επέμβαση με τη συνθετική ορμόνη GR24. Συμπερασματικά, ο Ρ αύξησε την απόδοση και η επίδραση του στην πρωιμότητα ήταν συνάρτηση του γενοτύπου. Η ποιότητα του βρασμού επηρεάστηκε από τον γενότυπο. Ο αποικισμός των ΘΜΜ μειώθηκε με αύξηση του Ρ, αλλά δεν επηρέασε τις ΑΦ και ΟΦ. Η φωσφορική λίπανση δεν επηρέασε την Ν2-δέσμευση ούτε την ΑΧΝ. Το στάδιο ανάπτυξης των φυτών επηρέασε τη δραστηριότητα των ριζών και η GR24 μείωσε τον αριθμό των ανθέων και τη συγκέντρωση του Ρ.