Επίδραση του καλίου σε παραμέτρους φυτικής αύξησης, φωτοσυνθετικής δραστηριότητας και ανόργανης θρέψης δενδρυλλίων μηλιάς της ποικιλίας Granny Smith, εμβολιασμένης στο υποκείμενο Μ9

Abstract

Σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας ήταν η μελέτη της απόκρισης φυτών μηλιάς υπό συνθήκες διαφορετικής θρέψης καλίου, διερευνώντας πλήθος παραμέτρων. Για την επίτευξη αυτού του σκοπού, εμβολιασμένα φυτά μηλιάς της ποικιλίας ‘Granny Smith’ σε υποκείμενο Μ9 αναπτύχθηκαν υπό συνθήκες θερμοκηπίου για 159 μέρες. Το πείραμα πραγματοποιήθηκε σε γλάστρες χωρητικότητας 5 L που περιείχαν αδρανές υπόστρωμα άμμου:περλίτη (1:2) και ποτίζονταν με υδροπονικά διαλύματα που διέφεραν ως προς την συγκέντρωση του καλίου (0, 0,75, 1,5, 3 και 6 mM Κ). Κατά τη διάρκεια (ημέρες 53 και 118) αλλά και στο τέλος του πειράματος (ημέρα 157), πραγματοποιούνταν μετρήσεις διαφόρων φωτοσυνθετικών παραμέτρων (ρυθμός φωτοσύνθεσης, στοματική αγωγιμότητα, ρυθμός διαπνοής, εσωτερική συγκέντρωση CO2) στα φύλλα της βάσης και της κορυφής των βλαστών. Στο τέλος, καταγράφηκε επιπλέον η απόκριση του φωτοσυνθετικού μηχανισμού των φύλλων της βάσης υπό συνθήκες μεταβαλλόμενης έντασης ηλικιακής ακτινοβολίας (0-2000 μmol m^(-2) s^(-1 )). Επίσης, ελήφθησαν δείγματα φύλλων βάσης και κορυφής στα οποία μετρήθηκαν οι συγκεντρώσεις των χλωροφυλλών, των καροτενοειδών και των υδατανθράκων. Ακολούθως, τα φυτά τεμαχίστηκαν σε φύλλα κορυφής, φύλλα βάσης, βλαστό κορυφής, βλαστό υποκειμένου και ρίζα. Τα επιμέρους φυτικά τμήματα ζυγίστηκαν (νωπό βάρος), αποξηράθηκαν (ξηρό βάρος) και στην ξηρή ουσία αυτών προσδιορίστηκαν οι συγκεντρώσεις των στοιχείων Ν, P, K, Ca, Mg, Mn, Zn, Fe, Cu, και Β. Τέλος, για κάθε στοιχείο υπολογίσθηκε η συνολική του πρόσληψη ανά φυτό καθώς και η αποτελεσματικότητα χρήσης του. Από τη στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων και τη σχετική συζήτησή τους, αναφέρονται ενδεικτικά τα παρακάτω αποτελέσματα/συμπεράσματα: ♦ Με την αύξηση του καλίου (Κ) στο διάλυμα θρέψης των φυτών, παρατηρείται σταδιακή αύξηση της συγκέντρωσης του Κ στα επιμέρους φυτικά μέρη καθώς και της συνολικής πρόσληψής του από τα φυτά. ♦ Η συγκέντρωση του Κ στα φύλλα συσχετίζεται αρνητικά με το ασβέστιο στα φύλλα της κορυφής και στα φύλλα της βάσης, στο βλαστό της κορυφής, στο βλαστό της βάσης και στη ρίζα των φυτών. ♦ Το Κ του θρεπτικού διαλύματος συσχετίζεται θετικά με τον P και το Mn στο βλαστό κορυφής, στο βλαστό βάσης και στο βλαστό του υποκειμένου, αλλά αρνητικά με τα επίπεδα P και Mn των φύλλων. Επίσης, το Κ συσχετίζεται αρνητικά με τον Zn στα φύλλα κορυφής, στα φύλλα βάσης, στο βλαστό κορυφής και στο βλαστό βάσης των φυτών. ♦ Το Κ ανταγωνίζεται το Mg όχι μόνο κατά την πρόσληψή του από τη ρίζα αλλά και κατά τη μεταφορά του από τη ρίζα προς τους ιστούς της ποικιλίας. ♦ Υπό συνθήκες έλλειψης Κ τα φυτά επενδύουν στην αύξηση του ριζικού τους συστήματος, εξασφαλίζοντας παράλληλα μειωμένο λόγο βάρους υπέργειου τμήματος προς ρίζα φυτού, συγκριτικά με τα φυτά που αναπτύσσονται σε συνθήκες επάρκειας Κ. ♦ Η μείωση της φωτοσυνθετικής ικανότητας των φύλλων της μηλιάς υπό συνθήκες έλλειψης Κ οφείλεται όχι μόνο σε στοματικούς παράγοντες (μείωση στοματικής αγωγιμότητας) αλλά και σε μη στοματικούς (μειωμένη αποτελεσματικότητα χρήσης CO2). Μάλιστα, η μείωση αυτή της φωτοσύνθεσης οφείλεται σε μη στοματικούς παράγοντες από το επίπεδο φωτεινής ακτινοβολίας 250 μmol m-2 s-1 και πάνω, ενώ στοματικοί περιορισμοί υπεισέρχονται από τα 1000 μmol m-2 s-1 και πάνω. ♦ Υπό συνθήκες έλλειψης Κ παρατηρείται διαταραχή στο μεταβολισμό των υδατανθράκων στα φύλλα, όπως ενδεικτικά προκύπτει από την αύξηση των λόγων της σακχαρόζης προς το άθροισμα φρουκτόζης και γλυκόζης ή τη μείωση του λόγου των μη μετακινούμενων (άθροισμα φρουκτόζης και γλυκόζης) προς τα ολικά σάκχαρα (άθροισμα φρουκτόζης, γλυκόζης, σακχαρόζης και σορβιτόλης).

The purpose of this postgraduate work was the study of the responses of apple trees under different levels of potassium nutrition in hydroponic experiment, investigating many different parameters. To achieve this purpose, apple trees of the variety ‘Granny Smith’ that were grafted on the M9 rootstock, were cultivated under greenhouse conditions for 159 days. The plants were individually planted in pots (5L) containing inert material consisting of sand and pearlite (1:2, v/v) and were irrigated with nutrient solution of different concentrations of potassium (0, 0.75, 1.5, 3, 6 mM K). During the experiment (sampling days 35 and 118) but also in the end of it (final day 157), various photosynthetic parameters were studied (photosynthetic rate, stomatal conductance, transpiration rate, CO2 concentration) in top and bottom leaves of the trees. The photosynthetic response of the bottom leaves under different Photosynthetic Active Radiation levels (PAR, 0-2000 μmol m-2 s-1) was also studied. Samples of the bottom and top leaves were also taken so as to measure the chlorophyll and carotene content and the carbohydrate concentration. Then, the apple trees were cut up in top leaves, bottom leaves, top stems, bottom stems, rootstock’s stem and roots. These parts were individually weighted (fresh weight), drained (dry weight) and then the concentrations of N, P, Ca, Mg, Mn, Zn, Fe, Cu and B were determined as well as the total uptake and the use efficiency for each nutrient. From the statistical analysis and the relevant discussion, we conclude: ♦ When the K increases in the nutrient solution, an increase of K in the different plant parts and the total K uptake in plants are observed. ♦ K concentration in leaves is negatively correlated with Ca in top and bottom leaves; in top and bottom stems and in roots. ♦ K is positively correlated with P and Mn in top and bottom stems and in rootstock stems but is negatively correlated with P and Mn in leaves. Furthermore, K is negatively corelated with Zn in top and bottom leaves and in top and bottom stems. ♦ K competes Mg not only during its uptake from the roots but also during its movement towards the variety. ♦ In the root system of plants grown under K deficiency a significant increase is observed unlike in the root system of plants grown under normal K. ♦ The decrease in leaves’ photosynthetic capacity of apple trees grown under K deficiency is not only due to stomatal factors (decrease of the stomatal conductance) as well as non-stomatal ones (CO2 use efficiency). Moreover, stomatal limitations are present when Photosynthetic Active Radiation ranges from 250 to 2000 μmol m-2 s-1 while non-stomatal factors appear from 1000 to 2000 μmol m-2 s-1. ♦ The increase of the sucrose/(fructose+glucose) ratio and the decrease of the ratio between non-translocating sugars (i.e. fructose and glucose) and total carbohydrates are evidence of the carbohydrate metabolism being disordered under K deficiency.