Βελτιστοποίηση ενός νέου συστήματος υδροπονικής εγκατάστασης (Nutrient Drip Technique) και συγκριτική αξιολόγηση με το κλασικό σύστημα NTF (Nutrient Film Technique)

Abstract

Στην παρούσα εργασία αναπτύχθηκε ένα νέο σύστημα υδροπονικής εγκατάστασης, ανακυκλούμενου θρεπτικού διαλύματος χωρίς πορώδες υπόστρωμα με σταγόνες (NDT) και πραγματοποιήθηκε σύγκριση με το κλασικό σύστημα NFT. Για το σκοπό αυτό φυτά τομάτας αναπτύχθηκαν στο νέο σύστημα καθώς και στο κλασικό σύστημα NFT, το οποίο αποτελούσε το μάρτυρα του πειράματος. Το πείραμα έλαβε χώρα σε θερμοκήπιο του εργαστηρίου Γεωργικών Κατασκευών και διήρκησε 116 ημέρες. Το νέο σύστημα αποτελείτο από ειδικά διαμο ρφωμένο κανάλι, τροποποιημένου W, το οποίο περιλάμβανε πλευρικούς πλαστικούς σωλήνες αποστράγγισης του θρεπτικού διαλύματος, καλυμμένους με λινάτσα πάνω στην οποία αναπτυσσόταν το ριζικό σύστημα των φυτών. Η τροφοδοσία του θρεπτικού διαλύματος γινόταν με σωλήνα κατά μήκος του καναλιού, ο οποίος έφερε σταλάκτες σταθερής παροχής. Δοκιμάστηκαν δυ ο επίπεδα παροχής θρεπτικού διαλύματος, η παροχή στη μια περίπτωση ήταν ίση με αυτή του NFT, ενώ στην άλλη ήταν περίπου διπλάσια. Πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις ανάπτυξης των φυτών, παραγωγής καρπών, επιπέδων διαλυμένου οξυγόνου στο θρεπτικό διάλυμα καθώς και χημικές αναλύσεις στους φυτικούς ιστούς. Τα φυτά που αναπτύχθηκαν με την υψηλ ή παροχή στο νέο σύστημα ανέπτυξαν μεγαλύτερη φυλλική επιφάνεια, συγκριτικά με τη χαμηλή παροχή και το NFT, η οποία προέκυψε εξαιτίας του αυξημένου μεγέθους των φύλλων και του αριθμού των φύλλων ανά φυτό. Η απόδοση των φυτών σε νωπό βάρος καρπών αυξήθηκε σημαντικά στο νέο σύστημα, τόσο στη χαμηλή (κατά 18%) όσο και στην υψηλή (κατά 33%) παροχή θρεπτικού διαλύματ ος συγκριτικά με την απόδοση των φυτών στο NFT. Η αυξημένη απόδοση προέκυψε λόγω του αυξημένου μεγέθους καρπών, ενώ ο αριθμός των καρπών ανά φυτό δεν διέφερε σημαντικά.

5 Από τις μετρήσεις του οξυγόνου στο περιβάλλον της ρίζας των φυτών προκύπτουν υψηλότερες συγκεντρώσεις οξυγόνου και στις δυο επεμβάσεις του νέου συστήματος συγκριτικά με το κλασικό σύστημα NFT. Η συγκέντρωση των φύλλων σε K + παρουσίασε στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ της επέμβασης NFT και της επέμβασης NDT Υψηλής Παροχής. Η συγκέντρωση του Ca 2+ δεν παρουσίασε στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ των επεμβάσεων του νέου συστήματος NDT και της επέμβασης του NFT. Στη συγκέντρωση του Ν παρουσιάστηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ των επεμβάσεων του νέου συστήματος NDT, ενώ η επέμβαση του NFT δεν παρουσίασε σημαντικές διαφορές. Η καλή απόδοση των φυτών της τομάτας που αναπτύχθηκαν στο νέο σύστημα NDT οφείλεται στη κα λύτερη λειτουργία του ριζικού συστήματος, στο οποίο επικράτησαν εξαιρετικές συνθήκες στράγγισης και αερισμού καθ’ όλη τη διάρκεια του πειράματος, ενώ η επέμβαση του NFT παρουσίασε τα συνήθη προβλήματα, αφού αποτελεί ένα ευαίσθητο σύστημα που απαιτεί περισσότερη ακρίβεια και λεπτομέρεια στη ρύθμιση της παροχής του θρεπτικού διαλύματος σύμφωνα με τις ανάγκες των φυτ ών και τις επικρατούσες κλιματολογικές συνθήκες

In the present work, a new closed hydroponic drip irrigated system without substrate NDT (Nutrient Drip Technique) was optimized and compared to the classic hydroponic NFT (Nutrient Film Technique) system. For this purpose tomato plants were grown both in new and NFT system, which was the control experiment. The experiment took place in a greenhouse of Agricultural Constructions laboratory and lasted 116 days. The new system consisted of a specially designed canal, modified W, which included lateral plastic pipes for the drainage of the nutrient solution, covered with burlap on which the root system of plants developed. Two levels of nutrient solution supply were tested, in the first case the flow rate was equal to that of NFT and in the second case the flow rate was approximately twice as high. Plant growth, fruit production, levels of dissolved oxygen in nutrient solution and chemical analysis in plant tissues were measured. In the treatment with the higher flow rate, a higher leaf area was developed, as a result of the bigger leaf size and number of leaves. The crop yield increased significantly in the new system, both at low (18%) and in high (33%) flow rate. The increased yield resulted because of increased fruit size, whereas the number of fruits per plant did not vary significantly. The oxygen content in the new treatments was significantly higher in comparison with the control treatment NFT. The K + concentration of the leaves vary significantly between NFT and NDT high flow rate treatment. The Ca 2+ concentration of the leaves did not vary between treatments. The total-Ν concentration of the leaves vary significantly between NDT treatments but there was no difference between NDT treatments

7 and NFT. The plant growth of the new NDT system was a result of the better root function and the excellent drainage and aeration conditions throughout the duration of the experiment. NFT treatment is a sensitive system that requires more precision and detail in handling