Συγκριτική αξιολόγηση αυτόριζων κι εμβολιασμένων υβριδίων τομάτας όσον αφορά το μηχανισμό ανοχής τους στην αλατότητα και επίδραση αυτού στη συσσώρευση NaCl στο ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα (Θ.Δ) σε κλειστό υδροπονικό σύστημα

Abstract

Η υϊοθέτηση κλειστών συστημάτων εκτός εδάφους καλλιέργειας επιτρέπει εξοικονόμηση λιπασμάτων και καλύτερη αποδοτικότητα χρήσης νερού. Συχνά ωστόσο παρατηρείται αύξηση των συγκεντρώσεων ιόντων Na+ και Cl- στο ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα (RNS), σαν απόρροια της χρήσης κακής ποιότητας αρδευτικού νερού, για τη παρασκευή θρεπτικού διαλύματος (Θ.Δ.). Ως εκ τούτου, η περιοδική απόρριψη του RNS κρίνεται απαραίτητη, με σκοπό τα ιόντα της αλατότητας να μη φτάσουν σε επιβλαβή για την ανάπτυξη και παραγωγή των φυτών επίπεδα. Προκειμένου να αντιμετωπιστεί το παραπάνω πρόβλημα, η κατάλληλα αυτοματοποιημένη διαχείριση της διαδικασίας ανακύκλωσης, με τη βοήθεια υπολογιστικών προσομοιωμάτων μπορεί να μειώσει την απόρριψη διαλύματος απορροής. Στη παρούσα μελέτη εφαρμόσθηκε ένα ανάλογο μοντέλο προσομοίωσης της συσσώρευσης Na+ και Cl- σε κλειστό υδροπονικό σύστημα, το οποίο είχε αρχικά αναπτυχθεί από τους Savvas et al. (2005) και βαθμονομηθεί για καλλιέργεια τομάτας από τους Varlagas et al. (2010), ενώ αξιολογήθηκε περαιτέρω με τη χρήση διαφορετικών γονοτύπων τομάτας. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκε πείραμα θερμοκηπίου όπου καλλιεργήθηκαν τέσσερα διαφορετικά υβρίδια τομάτας (Solanum lycopersicum), ανεπτυγμένα σε υδροπονικό σύστημα καλλιέργειας ρηχού ρεύματος θρεπτικού διαλύματος (NFT). Ειδικότερα, τα υβρίδια τα οποία χρησιμοποιήθηκαν ήταν τα “Lobello”, “Formula”, “Merillia” και “Belladonna”. Επιπλέον προκειμένου να ελεχθεί κατά πόσο ο εμβολιασμός επηρεάζει τη συσσώρευση αλάτων στο ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα, αλλά και τη μεταφορά τους στα υπέργεια φυτικά όργανα, τα υβρίδια “Merillia” και “Belladonna” εμβολιάστηκαν στο υποκείμενο “Armstrong” (S. lycopersium L.x S. habrochaites). Τα φυτά αναπτύχθηκαν σε ανακυκλούμενο Θ.Δ. με τρείς επαναλήψεις ανά μεταχείριση και παράλληλα προβλέφθηκε η ύπαρξη επιπλέον μεταχειρίσεων ως border, έχοντας ώς στόχο να αποκλειστεί η επίδραση εξωτερικών παραγόντων στην εγκυρότητα των αποτελεσμάτων . Η συγκέντρωση NaCl στο Θ.Δ. που παρεχόταν στο κλειστό σύστημα, σε αντικατάσταση αυτού που κατανάλωναν τα φυτά, ανερχόταν σε 0,6 ή 5 mM. Τα αποτελέσματα έδειξαν πως το μοντέλο έτεινε να υπερεκτιμά σε σημαντικό βαθμό τη συσσώρευση των αλάτων στο ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα, ειδικότερα στις υψηλές συγκεντρώσεις NaCl. Το παραπάνω αποδίδεται στο διαφορετικο τρόπο ανοχής στην αλατότητα των διαφόρων υβριδίων, καθώς επίσης στο ότι το εφαρμοζόμενο μοντέλο είχε αρχικά χρησιμοποιηθεί σε κλειστό υδροπονικό σύστημα καλλιέργειας με υποστρώματα, ενώ στην υφιστάμενη μελέτη γίνεται εφαρμογή του σε σύστημα NFT. Επιπλέον καταδεικνύεται ο θετικός ρόλος του εμβολιασμού ως παράγοντας αύξησης της ανοχής των φυτών σε υψηλά επίπεδα αλάτων στο ριζόστρωμα. Ειδικότερα, ο εμβολιασμός στο υποκείμενο “Armstrong” έδειξε ότι δεν επηρεάζεται η συσσώρευση των αλάτων στο RNS, ωστόσο φαίνεται πως μετείχε ενεργά στην ανακατανομή των ιόντων της αλατότητας στα διάφορα φυτικά τμήματα.

The adoption of closed-cycle soilless cultivation systems permits fertilizer savings and better water use efficiency. However, a gradual increase of the Na+ and Cl- concentrations in the recirculating nutrient solution (RNS) is quite common, as an aftereffect of using bad quality irrigation water for the purpose of formulating the nutrient solution (NS) needed. Therefore, rejecting the RNS on a regular basis is characterized essential so the saline ions not reach critical – for the yield and plant growth – levels. In order to cope with the problem subjected above, the properly automated management of the recycling procedure, with the use of mass balance models, could decrease the need of rejecting drainage solution. In the present study a similar model, which had previously developed by Savvas et al. (2005) and calibrated for hydroponic tomato cultivation by Varlagas et al. (2010), applied and further evaluated by the use of different tomato genotypes. For this purpose, a greenhouse experiment was conducted where the cultivation of four different tomato (Solanum lycopersicum) hybrids took place, in a nutrient film technique (NFT) hydroponics system. More specifically, the hybrids used were the following: “Formula”, “Lobello”, “Merillia” and “Belladonna”. Furthermore, in order to inspect whether tomato grafting influences the saline ions accumulation in the recirculating nutrient solution, as well as their translocation in the plant tissues, the hybrids “Merillia” and “Belladonna” were grafted onto the rootstock “Armstrong” (S. lycopersium L.x S. habrochaites). The plants were cultivated in RNS with a number of three repetitions corresponding to each experimental unit, while at the same time, the use of additional units served “as borders” protected the experiment from negative effects, triggered by external factors. The NaCl concentration of the NS provided in order to compensate for transpiration losses, was corresponding to 0,6 or 5 mM. The results showed that the model has a tendency to overestimate salt accumulation in the recirculating nutrient solution, especially at the high NaCl concentrations. The above is ascribed to the different ways of plant tolerance to abiotic stress, derived from high salinity levels. The fact that the model had firstly calibrated for closed system hydroponic tomato cultivation on substrates, whereas in this study its applied on an NFT system, should also be taken into account. Moreover, the positive effect of grafting as a factor of increasing plant salt tolerance, is demonstrated. More specifically, grafting on rootstock “Armstrong” showed that salt accumulation on RNS may not be affected, though as it seems, plays a great role on reallocating saline ions in different plant parts.