Μελέτη της χημικής συμπεριφοράς του Ni σε καλλιεργούμενα εδάφη
Authors: Νικολή Θωμαή 
Published: September 2021

Το Ni έχει αναγνωριστεί επισήμως ως απαραίτητο μικροθρεπτικό στοιχείο για όλα ταα νώτερα φυτά, ωστόσο η πλειονότητα της βιβλιογραφίας αναφέρεται στο ρόλο του ως επικίνδυνο βαρύ μέταλλο και ως ρυπαντή του εδάφους. Στόχοι της διατριβής ήταν: i) Η αξιολόγηση 6 μεθόδων εκχύλισης διαθεσίμου Ni (DTPA, AB-DTPA, AAAc-EDTA,Mehlich-3, HNO3 και HCl) από καλλιεργούμενα (μη ρυπασμένα με Ni) εδάφη, για την απόκτηση αξιόπιστων εδαφικών δεικτών Ni. ii) Ο προσδιορισμός των μορφών του Ni στα καλλιεργούμενα εδάφη και η σχέση τους με τα υπόλοιπα μεταλλικά μικροθρεπτικά στοιχείαCu, Zn, Fe και Mn. iii) Μια αρχική προσέγγιση των κρισίμων ορίων Ni, με τους πλέον αξιόπιστους εδαφικούς δείκτες, χρησιμοποιώντας ως φυτό δείκτη το ryegrass (Loliumperenne L.)Συλλέχθηκαν 30 εδάφη από καλλιεργούμενες περιοχές της Β. Ελλάδας, στα οποία προσδιορίσθηκαν ορισμένες ιδιότητες που επηρεάζουν τη διαθεσιμότητα του Ni. Επίσης εκχυλίστηκε το Ni και τα άλλα 4 μεταλλικά μικροθρεπτικά στοιχεία με τις προαναφερόμενες 6 μεθόδους και έγινε κλασμάτωση και των 5 στοιχείων με τη μέθοδο διαδοχικής εκχύλισης των Tessier και συν. Τα εδάφη καλλιεργήθηκαν με ryegrass σε δοχεία και πραγματοποιήθηκαν 5 κοπές της υπέργειας βιομάζας του ryegrass. Μετά το τέλος του βιολογικού πειράματος, επιλέχθηκαν 10 από τα 30 εδάφη που είχαν χαμηλή συγκέντρωση διαθεσίμου Ni και σε αυτά εφαρμόστηκαν διαφορετικές δόσεις Ni (0, 1, 2, 4 και 8 mg kg-1)ως NiSO4. Κατόπιν τα 10 εδάφη χρησιμοποιήθηκαν σε ένα δεύτερο πείραμα με ryegrass σε δοχεία στο οποίο πραγματοποιήθηκε μία κοπή της υπέργειας βιομάζας του ryegrass. Και στα δύο πειράματα, προσδιορίστηκαν η συγκέντρωση Ni στους φυτικούς ιστούς και η συνολική απόδοση σε ξηρή υπέργεια βιομάζα και υπολογίσθηκε η συνολική πρόσληψη Ni από τοryegrass. Συσχετίσεις και εξισώσεις απλής και πολλαπλής ευθύγραμμης συμμεταβολής εφαρμόσθηκαν μεταξύ των συγκεντρώσεων του Ni στα διάφορα εδαφικά εκχυλίσματα και των υπολοίπων εδαφικών ιδιοτήτων καθώς και των βιολογικών παραμέτρων. Επίσης,εφαρμόσθηκαν οι τεχνικές των Cate και Nelson, Brown και συν. και Mitscherlich και Brayσε μια προσπάθεια αρχικής προσέγγισης των κρίσιμων ορίων Ni. Καταλληλότερες μέθοδοι προσδιορισμού του διαθεσίμου Ni από τα εδάφη ήταν πρωτίστως οι μέθοδοι AAAc-EDTA και Mehlich-3 και δευτερευόντως οι μέθοδοι DTPA καιAB-DTPA. Καθένα από τα δύο ζεύγη μεθόδων εκχύλισε ανάλογες ποσότητες Ni από τα εδάφη λόγω της κοινής συμπλοκοποιητικής ένωσης που περιέχουν, δηλαδή του EDTA και του DTPA, αντίστοιχα. Για τις μεθόδους AAAc-EDTA και Mehlich-3, σημαντικές σχέσεις βρέθηκαν μεταξύ του εκχυλιζόμενου Ni και εδαφικών ιδιοτήτων, όπως το pH, η ΙΑΚ και η περιεκτικότητα σε άργιλο, οργανικό C και Mnh, για τα 30 εδάφη. Για τις 4 μεθόδους,συστηματικά ισχυρές συσχετίσεις βρέθηκαν μεταξύ του εκχυλιζόμενου Ni και όλων των εδαφικών ιδιοτήτων εκτός του pH, για τα όξινα εδάφη. Οι μέθοδοι AAAc-EDTA καιMehlich-3 αποδείχθηκαν αποτελεσματικές, εκτός του Ni και για την εκχύλιση των Cu καιMn, σε όλες τις περιπτώσεις εδαφών. Η διαδοχική εκχύλιση με τη μέθοδο Tessier και συν.έδειξε ότι το Ni υπήρχε κυρίως στο κρυσταλλικό πλέγμα των ορυκτών των εδαφών αλλά σε αξιόλογες ποσότητες ήταν και συνδεδεμένο με τα οξείδια Fe-Mn (3 κλάσμα) και την οργανική ουσία (4 κλάσμα) των εδαφών. Σημαντικές σχέσεις βρέθηκαν μεταξύ των δύο τελευταίων κλασμάτων Ni και των αντίστοιχων εδαφικών ιδιοτήτων. Επίσης, σε όλες τις περιπτώσεις εδαφών, τα κλάσματα αυτά του Ni συσχετίστηκαν σημαντικά με το εκχυλιζόμενο Ni με τις μεθόδους AAAc-EDTA και Mehlich-3. Σημαντικοί συντελεστές προσδιορισμού βρέθηκαν μεταξύ του Ni στην υπέργεια βιομάζα ή της συνολικής πρόσληψης του στοιχείου από το ryegrass και του εκχυλιζόμενου Ni με τις 4 μεθόδους, με αναμφισβήτητη υπεροχή των μεθόδων AAAc-EDTA και Mehlich-3. Ακόμη, σημαντικές ήταν οι σχέσεις μεταξύ των προαναφερόμενων βιολογικών παραμέτρων και του Ni στο 3 ή 4 κλάσμα της διαδοχικής εκχύλισης και στο άθροισμά τους. Πιθανόν στα κλάσματα αυτά να υπάρχουν διαθέσιμες μορφές Ni για τα φυτά. Όλες οι παραπάνω σχέσεις βελτιώθηκαν σε κάποιες περιπτώσεις με την εισαγωγή του pH ως ανεξάρτητη μεταβλητή στις εξισώσεις πολλαπλής ευθύγραμμης συμμεταβολής. Με την εφαρμογή των τεχνικών των Cate και Nelson στα δεδομένα της συνολικής απόδοσης σε υπέργεια βιομάζα του ryegrass του 1 βιολογικού πειράματος, τα κρίσιμα όριαNi με τις μεθόδους AAAc-EDTA ή Mehlich-3 ήταν ≈2 mg kg-1 και με τις μεθόδους DTPAκαι AB-DTPA ήταν ≈0,50 mg kg-1. Με την τεχνική των Brown και συν. που εφαρμόσθηκε στα δεδομένα του 2 βιολογικού πειράματος, τα κρίσιμα όρια Ni για τις μεθόδους DTPA καιAB-DTPA κυμάνθηκαν στα ≈2 mg kg-1, ενώ για τις μεθόδους AAAc-EDTA και Mehlich-3οι αντίστοιχες τιμές ήταν ≈4 και ≈6 mg kg-1.