Ολοκληρωμένη διαχείριση του ζιζανίου εισβολέα Solanum elaeagnifolium Cav. και συστήματα υποστήριξης λήψης αποφάσεων (Decision Support Systems-DSS)
Authors: Ταταρίδας Αλέξανδρος 
Published: April 2023

Ο σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν η ενδελεχής αξιολόγηση διαφορετικών μεθόδων, στρατηγικών και αποφάσεων για την ολοκληρωμένη διαχείριση του εισβολικού ζιζανίου Solanum elaeagnifolium Cav. μέσω μιας σειράς πειραμάτων πεδίου, θερμοκηπίου και εργαστηρίου που πραγματοποιήθηκαν την τριετία 2020-2023 και είχαν ως στόχο την ανάπτυξη ενός Συστήματος Υποστήριξης Λήψης Αποφάσεων για την ολοκληρωμένη διαχείριση του ζιζανίου.Η διδακτορική διατριβή αποτελείται από τέσσερις κύριες πειραματικές ενότητες που καταγράφονται ως εξής: (1) πειράματα βιολογίας, οικολογίας και διασποράς, (2) πείραμα αγρού για τον ανταγωνισμό του S. elaeagnifolium με τη σόγια και της επίδρασης στα αγρονομικά της χαρακτηριστικά και στην απόδοση, (3) πειράματα ολοκληρωμένης διαχείρισης, και (4) πειράματα υποστήριξης λήψης αποφάσεων. Στη πρώτη πειραματική ενότητα έγινε ανάλυση της επίδρασης της θερμοκρασίας στη διακοπή του ληθάργου και στο φύτρωμα των σπόρων του ζιζανίου όπου βρέθηκε ότι η έκθεση των σπόρων σε χαμηλές θερμοκρασίες για μία εβδομάδα σε υγρές συνθήκες οδήγησε σε αυξημένη βλαστικότητα των σπόρων όταν αυτοί εκτέθηκαν σε εναλλασσόμενες θερμοκρασίες 25/15 oC (θερμοκρασία ημέρας και νύκτας, αντίστοιχα) υπό 12 ώρες φωτοπεριόδου, εύρημα που προσθέτει γνώση γύρω από τη βλαστητική ικανότητα των σπόρων του ζιζανίου και έχει αποτελέσει αντικείμενο αρκετών ερευνών διεθνώς. Σε επόμενο πείραμα αξιολογήθηκε η τράπεζα σπόρων του εδάφους από τρία διαφορετικά βάθη (0-5 εκ., 5-10 εκ., και 10-15 εκ.) από καλλιεργούμενη έκταση όπου εφαρμόζεται συχνά κατεργασία και χορτοκοπή, και από ακαλλιέργητη έκταση όπου τα φυτά φτάνουν στο στάδιο της καρποφορίας. Τα ευρήματα αυτού του πειράματος ανέδειξαν ότι η τράπεζα σπόρων του εδάφους σε εκτάσεις όπου δεν καλλιεργούνται και τα φυτά διατηρούν τη σποροπαραγωγική τους ικανότητα καθώς δεν γίνεται διαχείριση τους, είναι σημαντικά μεγαλύτερη από τη τράπεζα σπόρων που βρίσκεται σε καλλιεργούμενες εκτάσεις, ενώ το μεγαλύτερο ποσοστό των σπόρων εμφανίζεται στα ανώτερα επιφανειακά εδαφικά στρώματα (0-5 εκ.). Το συγκεκριμένο εύρημα είναι ιδιαίτερα σημαντικό για την λήψη αποφάσεων σχετικά με τη καταπολέμηση του ζιζανίου, καθώς όπως καταγράφεται και σε επόμενο πείραμα που είχε να κάνει με την ανάλυση της επίδρασης του βάθους και του μήκους των έρπουσων ριζών στο δυναμικό αναπαραγωγής του ζιζανίου, βρέθηκε ότι οι έρπουσες ρίζες του παρουσιάζουν παρόμοια ικανότητα παραγωγής βλαστών ανεξάρτητα από το βάθος που βρίσκονται (1, 5 και 10 εκ.) και το μήκος τους (2-3, 10, 20 και 30 εκ.). Επιπρόσθετα, πραγματοποιήθηκε αξιολόγηση της ανάπτυξης φυτών που προέρχονταν από αγενή και εγγενή πολλαπλασιασμό και βρέθηκε ότι κάτω από τις ίδιες συνθήκες ανάπτυξης τα φυτά που προέρχονται από αγενή πολλαπλασιασμό παρουσιάζουν μεγαλύτερο δυναμικό ανάπτυξης όσον αφορά διάφορα αγρονομικά χαρακτηριστικά (μήκος και βάρος ριζικού συστήματος, ύψος και βάρος βλαστών) σε σχέση με τα φυτά που προέρχονται από σπόρο. Αυτό το αποτέλεσμα ήταν αναμενόμενο αλλά δεν έχει καταγραφεί ξανά στην διεθνή βιβλιογραφία και αποτελεί σημαντικό στοιχείο για τον καθορισμό του βέλτιστου σταδίου ανάπτυξης του ζιζανίου για εφαρμογή μεθόδων διαχείρισής του. Τέλος, δημιουργήθηκε ένας χάρτης της παγκόσμιας καταγραφής του S. elaeagnifolium που βασίστηκε σε κλιματική ταξινόμηση, ένας χάρτης πρόβλεψης της οικοτοπικής προσαρμοστικότητας του ζιζανίου, εκ νέου σε παγκόσμιο επίπεδο, αλλά και αρκετοί παγκόσμιοι χάρτες που δείχνουν την ευαισθησία του ζιζανίου σε διάφορες αβιοτικές καταπονήσεις. Οι συγκεκριμένοι χάρτες αποτελούν πρωτότυπο και καινοτόμο παράγωγο της παρούσας διδακτορικής διατριβής και αναμένεται να φανούν ιδιαίτερα χρήσιμοι για εγχώριες και διεθνείς έρευνες σχετικά με τη καταγραφή και τη διασπορά του S. elaeagnifolium. Στη δεύτερη πειραματική ενότητα αξιολογήθηκε ο αντίκτυπος του ανταγωνισμού του ζιζανίου στη καλλιέργεια σόγιας και βρέθηκε ότι το S. elaeagnifolium προκαλεί σημαντικές απώλειες στη παραγωγή όταν η άρδευση παραμένει χαμηλή (63.65-65.38%) και το ζιζάνιο αποκτάει πλεονέκτημα ως προς την ανάπτυξη σε σχέση με τη καλλιέργεια, ενώ οι απώλειες είναι χαμηλότερες όταν η άρδευση είναι υψηλή (10.25-33.27%). Λόγω της έλλειψης γνώσης σε διεθνές επίπεδο σχετικά με τη μείωση των αποδόσεων που προκαλείται από τον ανταγωνισμό ετήσιων καλλιεργειών με το S. elaeagnifolium, η παρούσα μελέτη αποτελεί πρότυπη για την διερεύνηση περαιτέρω επιπτώσεων του ανταγωνισμού στα ποιοτικά χαρακτηριστικά ετήσιων αροτραίων καλλιεργειών, όπως ο αραβόσιτος και το βαμβάκι. Η τρίτη πειραματική ενότητα αφορούσε τη διαχείριση του ζιζανίου με χημικές, μη χημικές και συνδυασμούς μεθόδων και συμβάλλει σημαντικά στη γνώση γύρω από την ολοκληρωμένη διαχείρισή του. Αρχικά, αξιολογήθηκε η αποτελεσματικότητα χημικών μεθόδων εναντίον φυτών που προέρχονταν τόσο από εγγενή όσο και από αγενή πολλαπλασιασμό. Τα αποτελέσματα αυτών των ερευνών έδειξαν ότι τα ζιζανιοκτόνα επαφής pyraflufen-ethyl και glufosinate, και τα συνθετικά διασυστηματικά ζιζανιοκτόνα 2,4-D, MCPA, και glyphosate διατηρούν υψηλή αποτελεσματικότητα εναντίον του S. elaeagnifolium. Τα προφυτρωτικά ζιζανιοκτόνα S-metolachlor και isoxaben δείχνουν υψηλή αποτελεσματικότητα στην παρεμπόδιση της βλαστητικής ικανότητας των σπόρων του ζιζανίου. Πραγματοποιήθηκε επίσης αξιολόγηση της επίδρασης του σταδίου ανάπτυξης στην αποτελεσματικότητα του διασυστηματικού ζιζανιοκτόνου glyphosate όταν αυτό εφαρμόστηκε υπό διαφορετικά άλατα και βρέθηκε ότι διαφορετικά άλατα παρουσιάζουν ποικίλη αποτελεσματικότητα εναντίον φυτών S. elaeagnifolium που βρίσκονται είτε στο στάδιο της βλαστητικής ανάπτυξης (92-97%), είτε στην ανθοφορία (57-91%), είτε ακόμα και στην καρποφορία (77-100%). Τα πειράματα αξιολόγησης μη-χημικών μεθόδων για τη διαχείριση του ζιζανίου ανέδειξαν ότι η καινοτόμος θερμική τεχνική ζιζανιοκτονίας του ζεστού αφρού και η χορτοκοπή αποτελούν αποτελεσματικές εναλλακτικές των χημικών μεθόδων όταν αυτές εφαρμόζονται στο στάδιο της ανθοφορίας ώστε να μειωθεί το δυναμικό αναπαραγωγής του ζιζανίου και η σποροπαραγωγική του ικανότητα. Η εφαρμογή του ζεστού αφρού οδήγησε σε 2.7 φορές μείωση του αριθμού των καρπών σε σχέση με τον αμεταχείριστο μάρτυρα. Επίσης, πραγματοποιήθηκε πείραμα διάρκειας τριών ετών σε ελαιώνα όπου το ζιζάνιο ήταν το κυρίαρχο είδος για την ανάλυση της αποτελεσματικότητας της χορτοκοπής, χημικών μεθόδων και συνδυασμού τους ως προς τον ετήσιο έλεγχο του ζιζανίου και του αριθμού των βλαστών που εμφανίζονται την επόμενη χρονιά. Η συγκεκριμένη μελέτη ανέδειξε ότι τα συνθετικά ζιζανιοκτόνα MCPA, glyphosate και ο συνδυασμός τους προσφέρει υψηλό έλεγχο του ζιζανίου και μειώνει σημαντικά το δυναμικό αναπαραγωγής του την επόμενη χρονιά. Το μείγμα glyphosate+MCPA παρείχε 94.3-100% έλεγχο και 2.67 φορές λιγότερους βλαστούς δύο χρόνια μετά την εφαρμογή σε σύγκριση με το glyphosate μόνο. Παράλληλα, η χορτοκοπή στο στάδιο της ανθοφορίας και ο συνδυασμός της χορτοκοπής με συνθετικά ζιζανιοκτόνα προκαλεί μείωση της σποροπαραγωγικής ικανότητας του ζιζανίου (1.5 φορές σε σχέση με τον αμεταχείριστο μάρτυρα). Με σκοπό τη μείωση των απαιτούμενων δόσεων για επαρκή αποτελεσματικότητα εναντίον του ζιζανίου, πραγματοποιήθηκαν πειράματα μεταβαλλόμενων δόσεων φυσικών και συνθετικών ζιζανιοκτόνων εναντίον φυτών που προέρχονταν από αγενή ή εγγενή πολλαπλασιασμό στα πλαίσια της τέταρτης και τελευταίας πειραματικής ενότητας. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το φυσικό ζιζανιοκτόνο πελαργονικό οξύ και τα συνθετικά pyraflufen-ethyl, glyphosate, και MCPA μπορούν να εφαρμοστούν σε μειωμένες των συνιστωμένων δόσεις και να παρέχουν παρόμοια αποτελεσματικότητα. Συγκεκριμένα, για το glyphosate το ED90 επιτεύχθηκε με περίπου 2 φορές κάτω από τη συνιστώμενη, για το MCPA 2.8 φορές και για το pyraflufen-ethyl 3 φορές. Το συγκεκριμένο συμπέρασμα επικυρώθηκε και επαληθεύτηκε σε πείραμα αγρού που πραγματοποιήθηκε σε ελαιώνα όπου εκεί το μείγμα του glyphosate με MCPA σε μειωμένες δόσεις (28%) παρείχε παρόμοια ποσοστά ελέγχου (84-91%) σε σχέση με τις ανώτερες συνιστώμενες δόσεις των ζιζανιοκτόνων όταν αυτά εφαρμόστηκαν μόνα τους. Η σύσταση ζιζανιοκτονίας προέκυψε από το Σύστημα Υποστήριξης Λήψης Αποφάσεων IPMwise® το οποίο παραμετροποιήθηκε στα πλαίσια της παρούσας διδακτορικής διατριβής και περιλαμβάνει πλέον συστάσεις ζιζανιοκτονίας για τη διαχείριση του S. elaeagnifolium (προερχόμενο είτε από εγγενή είτε από αγενή πολλαπλασιασμό) σε ελαιώνα με χημικές, μη-χημικές και συνδυασμούς μεθόδων.