Μελέτη και αξιολόγηση του υποχλωριώδους νατρίου ως απολυμαντικού του θρεπτικού διαλύμματος και της εφαρμογής συμβιωτικών μικροοργανισμών στην ανάπτυξη φυτών σε υδροπονικά συστήματα

Abstract

The goal of the present thesis was the identification of the most effective dosage of sodium hypochlorite (NaClO) for the disinfection of the nutrient solution, the control of phytotoxicity due to its use, as well as the investigation of possibility of the use of beneficial and symbiotic microorganisms, with the purpose to protect hydroponic cultivation from soilborne microorganisms. For the purpose of this thesis, preliminary experiments were performed in lettuce cultivation, followed by tomato, both in a hydroponic system. The preliminary experiment studied the effect of two concentrations of sodium hypochlorite (1 ppm, 3 ppm) in nutrient solution for the cultivation of the Helen variety lettuce (Lot 20142-004) in an open, as well as in a closed hydroponic system. At the first experiment, which took place on tomato (hybrid Formula F1) plants in an open hydroponic system where the growth substrate was inoculated with the soilborne fungus F. oxysporum f.sp. lycopersici, two doses of sodium hypochlorite (3 ppm, 6 ppm) were applied. The results were positive regarding the sodium hypochlorite concentrations which were used in both cultivations (lettuce and tomato), as no phytotoxic effects were observed. At the aforementioned sodium hypochlorite concentrations of both experiments no organochlorinated compounds were identified on lettuce leaves and tomato fruits. During the second experiment of tomato cultivation, the extent of protection for tomato plants (hybrids Formula F1 and He-man) against the pathogen F. oxysporum f.sp. lycopersici of two doses (2,5 ppm, 5 ppm) of sodium hypochlorite (NaClO) was investigated, as well as their effect in plant growth. The results showed no signs of protection against this specific fungus. In the third experiment on tomato plants, comparative effectiveness of two doses (3 ppm, 6 ppm) of sodium hypochlorite (NaClO) on nutrient solution and three microorganisms (T. harzianum Τ-22, B. amyloliquefaciens FZB42, G. intraradices) were evaluated considering their ability to provide protection to tomato plants (traditional varieties Athamanio and Palaiokatouno) from the F. oxysporum f.sp. lycopersici pathogen. According to the results of the experiment, although the antagonistic fungus T. harzianum Τ-22 and the symbiotic mycorrhizal fungus G. intraradices reduced the population of pathogen in the rhizosphere, they couldn’t effectively control the disease appearance, as confirmed by controlling the rate of infection of the vessels at the neck of the plants. Those inoculated with B. amylolyquefaciens FZB42, appeared to have lower pathogen population in rhizosphere compared with control, as well as in the rest of the plant. In treatments where sodium hypochlorite was added in the nutrient solution, the intensity of plants’ infection from soilborne F. oxysporum f.sp. lycopersici wasn’t reduced in a statistically significant manner.

Στόχος της παρούσας διατριβής ήταν η διερεύνηση και προσδιορισμός του αποτελεσματικότερου δοσολογικού σχήματος υποχλωριώδους νατρίου (NaClO) για την απολύμανση του θρεπτικού διαλύματος, ο έλεγχος εμφάνισης πιθανής φυτοτοξικότητας λόγω της χρήσης του, η ανίχνευση πιθανών οργανοχλωριωμένων μεταβολιτών καθώς και η διερεύνηση της δυνατότητας χρήσης ωφέλιμων ανταγωνιστικών και συμβιωτικών μικροοργανισμών με σκοπό την προστασία υδροπονικής καλλιέργειας κηπευτικών από παθογόνους μικροοργανισμούς που αναπτύσονται μέσω της ριζόσφαιρας. Για τις ανάγκες αυτής της μελέτης, διεξήχθησαν προκαταρκτικά πειράματα σε καλλιέργεια μαρουλιού και στη συνέχεια πειράματα σε καλλιέργεια τομάτας, σε υαλόφρακτο θερμοκήπιο υδροπονικής καλλιέργειας. Στο προκαταρκτικό πείραμα, διερευνήθηκε η επίδραση δύο συγκεντρώσεων υποχλωριώδους νατρίου (1 ppm, 3 ppm) στο θρεπτικό διάλυμα, καλλιέργειας μαρουλιού της ποικιλίας Helen (Lot 20142-004), τόσο σε ανοιχτό, όσο και σε κλειστό υδροπονικό σύστημα. Στο πρώτο πείραμα που πραγματοποιήθηκε σε καλλιέργεια τομάτας εφαρμόστηκαν δύο δόσεις υποχλωριώδους νατρίου (3 ppm, 6 ppm), σε ανοιχτό σύστημα υδροπονικής καλλιέργειας τομάτας (υβρίδιο Formula F1) και πραγματοποιήθηκε εμβολιασμός του υποστρώματος ανάπτυξης των φυτών με τον εδαφογενή παθογόνο μύκητα F. oxysporum f.sp. lycopersici. Τα αποτελέσματα ήταν θετικά όσον αφορά τις χρησιμοποιούμενες συγκεντρώσεις υποχλωριώδους νατρίου τόσο για την καλλιέργεια μαρουλιού, όσο και για το πρώτο πείραμα καλλιέργειας τομάτας, εφόσον δεν παρατηρήθηκαν φυτοτοξικά φαινόμενα. Στις δοκιμαζόμενες συγκεντρώσεις των προαναφερόμενων πειραμάτων, δεν ταυτοποιήθηκαν οργανοχλωριωμένες ενώσεις στα φύλλα των φυτών μαρουλιού και τους καρπούς της τομάτας. Στο δεύτερο πείραμα που πραγματοποιήθηκε σε καλλιέργεια τομάτας, διερευνήθηκε η ικανότητά δύο δοσολογικών σχημάτων (2,5 ppm, 5 ppm) υποχλωριώδους νατρίου (NaClO) να παρέχουν προστασία στα φυτά της τομάτας (υβρίδια Formula F1 και He-man) από το παθογόνο F. oxysporum f.sp. lycopersici, καθώς και η επίδρασή τους στην ανάπτυξη των φυτών. Τα αποτελέσματα ήταν αρνητικά όσον αφορά την προστασία των φυτών από τον συγκεκριμένο μύκητα. Στο τρίτο πείραμα με καλλιέργεια τομάτα πραγματοποιήθηκε συγκριτικός έλεγχος της αποτελεσματικότητας δύο δοσολογικών σχημάτων (3 ppm, 6 ppm) υποχλωριώδους νατρίου (NaClO) στο θρεπτικό διάλυμα, αλλά και της χρήσης τριών ωφέλιμων μικροοργανισμών (T. harzianum Τ-22, B. amyloliquefaciens FZB42, G. intraradices), αναφορικά με την ικανότητά τους να παρέχουν προστασία στα φυτά της τομάτας (παραδοσιακές ποικιλίες Αθαμάνιο και Παλαιοκάτουνο) από το παθογόνο F. oxysporum f.sp. lycopersici. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα του πειράματος ο ανταγωνιστής μύκητας T. harzianum Τ-22 και ο συμβιωτικός μυκορριζικός μύκητας G. intraradices, παρόλο που μείωσαν τον πληθυσμό του παθογόνου στη ριζόσφαιρα, δεν μπόρεσαν να ελέγξουν αποτελεσματικά την εκδήλωση της ασθένειας, όπως επιβεβαιώνεται, από τον έλεγχο του ποσοστού προσβολής των αγγείων στον λαιμό των φυτών. Τα εμβολιασμένα με B. amylolyquefaciens FZB42 φυτά, παρουσίασαν μικρότερο πληθυσμό του παθογόνου στην περιοχή της ριζόσφαιρας συγκριτικά με τον μάρτυρα, καθώς και σημαντικά μικρότερο ποσοστό προσβολής των φυτών της τομάτας. Στις μεταχειρίσεις που πραγματοποιήθηκε προσθήκη υποχλωριώδους νατρίου στο θρεπτικό διάλυμα δεν μειώθηκε στατιστικώς σημαντικά η ένταση της προσβολής των φυτών από το εδαφογενές παθογόνο F. oxysporum f.sp. lycopersici.