Αξιολόγηση της αζωτοδεσμευτικής ικανότητας του αμπελοφάσουσου (Vigna unguiculata L.) εμβολιασμένου με διαφορετικά στελέχη ριζοβίων σε συνθήκες κανονικής και ελλειμματικής άρδευσης

Abstract

Η βίγνα είναι ένα ετήσιο, θερινής καλλιέργειας (υπαίθρια) ή όλο το χρόνο ως θερμοκηπιακή καλλιέργεια, ποώδες φυτό. Η βίγνα χρησιμοποιείται για τροφή του ανθρώπου, για τροφή των ζώων καθώς και για χλωρή λίπανση. Όπως όλα τα ψυχανθή, έτσι και η βίγνα διαδραματίζει σπουδαίο ρόλο στην οικονομία του αζώτου στη φύση, όπου μέσω της αζωτοδέσμευσης συνεισφέρει στη βελτίωση και τον εμπλουτισμό των εδαφών με άζωτο. Μόλυνση της ρίζας της βίγνας με το κατάλληλο γένος βακτηρίων (αζωτοδεσμευτικά βακτήρια του γένους Bradyrhizobium) οδηγεί στο σχηματισμό ειδικών κατασκευών, οι οποίες μπορούν να ενσωματώνουν αέριο άζωτο σε ενώσεις του αζώτου με τη διαδικασία της αζωτοδέσμευσης. Οι ειδικές αυτές κατασκευές, βρισκόμενες επάνω στη ρίζα, είναι επί της ουσίας ένα νέο φυτικό όργανο, με ιδιαίτερα μορφολογικά και φυσιολογικά χαρακτηριστικά, το οποίο ονομάζεται φυμάτιο. Το νερό και το άζωτο αποτελούν καθοριστικούς παράγοντες στην φυσιολογική ανάπτυξη του φυτού, καθώς η υδατική καταπόνηση και η θρέψη με άζωτο επηρεάζουν τόσο τον ρυθμό ανάπτυξης του φυτού, το ύψος της παραγωγής όσο και την ικανότητα αζωτοδέσμευσης. Στη συγκεκριμένη μελέτη επιλέχθηκαν φυτά δύο ειδών βίγνας, μίας τοπικής ποικιλίας προερχόμενη από την Άρτα (ARTA) - (144 φυτά) και ενός εμπορικού υβριδίου (E ή ΙΤ-97Κ) (σύνολο 288 φυτά), στα οποία μελετήθηκε και αξιολογήθηκε η ανάπτυξη, η παραγωγή, η αζωτοδεσμευτική τους ικανότητα κ.α. υπό την επίδραση των παραγόντων: Α) δύο διαφορετικών επιπέδων άρδευσης Β) και του εμβολιασμού με τρία διαφορετικά είδη ριζόβιων αζωτοδεσμευτικών βακτηρίων του γένους Bradyrhizobium (ή χωρίς εμβολιασμό-Μάρτυρες). Η καλλιέργεια πραγματοποιήθηκε σε θερμοκήπιο στο χώρο του Γ.Π.Α, σε υδροπονική καλλιέργεια με χρήση υποστρώματος σάκους περλίτη και η διάρκεια της ήταν 90 μέρες. Πρόκειται για ένα τριπαραγοντικό πείραμα, 16 διαφορετικών μεταχειρίσεων με 3 ίδιες επαναλήψεις η κάθε μία από αυτές [σύνολο 48 υδροπονικοί σάκοι (κάθε σάκος = ένα πειραματικό τεμάχιο) με 6 φυτά ανά σάκο]. Το σχέδιο που χρησιμοποιήθηκε για την εγκατάσταση των φυτών στο θερμοκήπιο, ήταν των υποδιαιρεμένων τεμαχίων σε σχέδιο τυχαιοποιημένων πλήρων ομάδων με τρεις επαναλήψεις. Κάθε πειραματικό τεμάχιο εκ των 48, είχε φυτά αποκλειστικά μιας εκ των δύο τύπων βίγνας, ήταν εμβολιασμένο (ή μη εμβολιασμένο-μάρτυρας) με το ίδιο στέλεχος βακτηρίου και δεχόταν συγκεκριμένη δόση άρδευσης (είτε επαρκής είτε ελλειμματική).

Αντικείμενο της μελέτης ήταν η σύγκριση και η αξιολόγηση της επίδρασης των τριών ανεξάρτητων παραγόντων στα μορφολογικά χαρακτηριστικά και στην παραγωγική απόδοση καθώς και στην ικανότητα βιολογικής αζωτοδέσμευσης της βίγνας . Μελετήθηκε λοιπόν η επίδραση αυτών: α) στο νωπό και ξηρό βάρος (g) του υπέργειου μέρους του φυτού, β) το νωπό και ξηρό βάρος (g) της ρίζας, γ) τέλος στο ποσοστό (%) ξηρής ουσίας αυτών. Στη συνέχεια, μελετήθηκαν: α) ο συνολικός αριθμός λοβών και βάρος (g) λοβών ανά φυτό, β) μέσο νωπό και ξηρό βάρος (g) λοβού και γ) το ποσοστό (%) ξηρής ουσίας αυτών. Επίσης προσδιορίστηκε η περιεκτικότητα (%) του Ν που προέρχεται από την ατμόσφαιρα (%Ndfa), η ξηρή βιομάζα (t ha-1) και το ολικό άζωτο (%) του υπέργειου τμήματος και τέλος η ικανότητα βιολογικής αζωτοδέσμευσης (ΒΔΝ) αποδιδόμενη σε kg ha-1. Από τα αποτελέσματα διαπιστώθηκε πως μεμονωμένα ο παράγοντας της ελλειμματικής άρδευσης, της ποικιλίας και του εμβολιασμού με διαφορετικά στελέχη αζωτοβακτηρίων, καθώς και ο συνδυασμός των παραπάνω παραγόντων ασκούν σημαντική επίδραση τόσο στα χαρακτηριστικά της βιομάζας, στα αγρονομικά χαρακτηριστικά των λοβών και τέλος στην ικανότητα αζωτοδέσμευσης. Και στις δύο περιπτώσεις (Arta και IT- 97K), είναι φανερή η θετική επίδραση της επαρκούς άρδευσης καθώς και η συνεισφορά όλων των βακτηρίων στο ύψος της παραγωγής (νωπό βάρος λοβών ανά φυτό). Ειδικότερα για το εμπορικό υβρίδιο (IT-97K) η θετική επίδραση στο ύψος της παραγωγής είναι μεγαλύτερη στον εμβολιασμό με τα αζωτοδεσμευτικά στελέχη Bradyrhizobium sp.VULI11 (R3) και του μείγματος βακτηρίων Bradyrhizobium sp.VULI11+enterobacter sp. (R4). Σχετικά με τα χαρακτηριστικά της βιομάζας και στις δύο περιπτώσεις (Arta και IT-97K), τα φυτά που εφαρμόστηκε επάρκεια άρδευσης εμφάνισαν διπλάσιο νωπό υπέργειο βάρος έναντι των φυτών που δέχτηκαν ελλειμματική άρδευση (ανεξάρτητα του εμβολίου). Η μεγαλύτερη επίδραση φαίνεται από το εμβόλιο R4 σε συνδυασμό με επάρκεια άρδευσης για το εμπορικό υβρίδιο. Στην ποικιλία της Άρτας το ίδιο εμβόλιο είχε θετική επίδραση τόσο σε συνθήκες επαρκούς όσο και σε ελλειμματικής άρδευσης. Επίσης στην ποικιλία της Άρτας, η ελλειμματική άρδευση φαίνεται να οδηγεί σε αύξηση της ξηρής ουσίας υπέργειου τμήματος, ειδικά σε συνδυασμό με το εμβόλιο R2. Τέλος σχετικά με την αζωτοδέσμευση, τόσο η περιεκτικότητα του Ν που προέρχεται από την ατμόσφαιρα (%Ndfa) όσο και η ικανότητα βιολογικής αζωτοδέσμευσης και εδώ φαίνεται πως επηρεάστηκαν θετικά τόσο από την επάρκεια άρδευσης όσο και από τον εμβολιασμό με το μείγμα βακτηρίων (R4) στις δύο περιπτώσεις (Arta και IT-97K). Να σημειωθεί πως στο εμπορικό υβρίδιο, τα φυτά με επαρκή δόση άρδευσης που εμβολιάστηκαν με το μίγμα βακτηρίων (R4) εμφάνισαν τριπλάσια ποσά

The Vigna is an annual, summer crop (outdoor) or all year round greenhouse cultivation, herbaceous plant. The Vigna is used for human food, animal feed as well as for soil fertilization. Like all legumes, Vigna plays an important role in the nitrogen economy, and through nitrogen capture it can contribute to the improvement and enrichment of the soil in nitrogen. Contamination of Vigna root with the appropriate genus of bacteria (azotobacter binding of the genus Bradyrhizobium) leads to the formation of specific structures, which can incorporate gas nitrogen into nitrogen compounds through the process of nitrogen capture. These special structures, located on the root, consist a new plant organ with particular morphological and physiological characteristics, called nodules. The water and nitrogen are key determinants for its normal plant growth, as water stress and nitrogen nutrition affect both plant growth rate, production height, and nitrogen-binding capacity. In this study two varieties of plants, a local variety derived from Arta region (ARTA) - (144 plants) and a commercial hybrid (E or IT-97K) - (144 plants) (a total of 288 plants), were selected, in which their growth, production, nitrogen-binding capacity, etc. were studied and evaluated under the influence of the following factors: A) two different levels of irrigation B) and inoculation with three different species of yeast nitrogen-binding bacteria of the genus Bradyrhizobium (or without inoculation). The cultivation was carried out in a greenhouse in A.U.A., in hydroponic cultivation using a perlite slabs substrate and its total duration was 90 days. This was a three-factor experiment of 16 different treatments with three identical repeats for each [a total of 48 hydroponic slabs (each slabs = one experimental piece) with 6 plants per slabs].The plan used to locate the plants in the greenhouse was of the subdivided pieces in a randomized complete group pattern with three replicates. Each experimental specimen had plants exclusively of one of the two types of virus, was inoculated (or non-inoculated-control) with the same strain of bacteria and obtained a specific irrigation dose (either sufficient or deficient). The aim of the study was to compare and evaluate the influence of the three independent factors on the morphological characteristics and the productive performance as well as the capacity of bioavailability ofvigna. We studied their effects : a) on the fresh and dry weight (g) of the overhead part of the plant b) the fresh and dry weight (g) of the root c) the percentage of dry matter (%). The following were also studied: a) the total number of lobes and weight (g) of lobes per plant b) average fresh and dry weight (g) of the lobe and c) the percentage of dry matter thereof (%). The % nitrogen from the atmosphere (Ndfa), dry biomass (t ha-1) and total nitrogen (%) of the oversized section were also determined (%) and finally the biological nitrogen blocking (BOD) in kg ha-1. We found that individually the factor of deficient irrigation, variety and inoculation with different strains of azotobacter, as well as the combination of the above factors exert a significant influence both on the characteristics of the biomass, the agronomic characteristics of the lobes and finally on the nitrogen-binding capacity. In both cases (Arta and IT-97K), the positive effect of adequate irrigation and the contribution of all bacteria to the production level (fresh weight of lobs per plant) wash own. In particular, for the commercial hybrid (IT- 97K), the positive effect on the production height is greater in inoculation with the Bradyrhizobium sp. VULI11 (R3) nitrogen-binding strains and the Bradyrhizobium sp. VULI11 + enterobacter sp. (R4). Regarding the biomass characteristics in both cases (Arta and IT-97K), irrigated plants had twice the wet weight compared to the irrigated plants (irrespective of the injection). The greatest effect is shown in the R4 inoculate combined with sufficient irrigation for the commercial hybrid. The same inoculate had positive effect on both adequate and deficient irrigation conditions for Arta variety. Also, the deficient irrigation seems to lead to an increase in the dry matter of the over branch, especially in combination with the R2 inoculate for Arta variety. Finally, concerning the nitrogen capture, both the N-content of Ndfa (Ndfa) and the biological nitrogen-binding capacity seem to be positively influenced both by the irrigation capacity and the inoculation with the mixture of bacteria (R4) in the two cases (Arta and IT- 97K). Notably, regarding the commercial hybrid, plants with a sufficient irrigation dose inoculated with mixture of bacteria (R4) showed triple amount of bound nitrogen compared the remaining plants with irrigation capacity and five times compared to plants with deficient irrigation.