Διερεύνηση της δυνατότητας αύξησης της ανοχής των θερμοκηπιακών καλλιεργειών τομάτας σε συνδυασμό παραγόντων αβιοτικής καταπόνησης μέσω της χρήσης βιοδιεργετών και εμβολιασμού
Authors: Καλοζούμης Παναγιώτης 
Published: November 2023

Η κατανάλωση νερού και λιπασμάτων στις καλλιέργειες θα πρέπει να μειωθεί τα επόμενα χρόνια τόσο για περιβαλλοντικούς λόγους όσο και για λόγους μείωσης του κόστους παραγωγής. Η τομάτα είναι ένα λαχανικό που καταναλώνει σημαντικές ποσότητες νερού και λιπασμάτων και η ταυτόχρονη μείωση και των δυο αυτών εισροών ενδέχεται να επηρεάσει σημαντικά την παραγωγή των φυτών. Στην παρούσα διδακτορική μελέτη εξετάσθηκαν διαφορετικοί μέθοδοι για την αύξηση της ανοχής των φυτών σε συνδυασμένη καταπόνηση από έλλειψη νερού και θρεπτικών στοιχείων. Οι μέθοδοι ήταν η εφαρμογή χημικών και βιολογικών βιοδιεγερτών και ο εμβολιασμός σε υποκείμενα με ανοχή σε αβιοτικούς παράγοντες καταπόνησης. Επιπλέον, μελετήθηκε και η πιθανότητα αύξησης της διαθεσιμότητας των θρεπτικών στοιχείων στο έδαφος μέσα από την εφαρμογή γαιοσκωλήκων, με στόχο να αυξηθεί η αποτελεσματικότητα χρήσης των λιπασμάτων. Πραγματοποιήθηκαν τρεις πειραματικές μελέτες από τις οποίες η πρώτη και η τρίτη αφορούσαν θερμοκηπιακή καλλιέργεια εκτός εδάφους, ενώ η δεύτερη αφορούσε θερμοκηπιακή καλλιέργεια στο έδαφος. Κατά την 1η πειραματική μελέτη εξετάσθηκε η εφαρμογή 5 διαφορετικών στελεχών ριζοβακτηρίων που προωθούν την ανάπτυξη των φυτών (Plant Growth Promoting Rhizobacteria, PGPR) και ο εμβολιασμός στο υποκείμενο Μ82. Τα PGPR στελέχη ήταν τα: Enterobacter sp. C1.2, Enterobacter sp. C1.5, Paenibacillus sp. DN1.2, Enterobacter mori C3.1 και Lelliottia sp. D2.4. Ο εμβολιασμός και τα ριζοβακτήρια εφαρμόσθηκαν σε τομάτα η οποία αναπτύχθηκε κάτω από συνθήκες συνδυασμένης καταπόνησης νερού και θρεπτικών στοιχείων. Κατά την 2η μελέτη, εξετάσθηκε η επίδραση 4 διαφορετικών υποκειμένων (Ramellet, M82, Maxifort, BIL-6335) τομάτας και η εφαρμογή γαιοσκωλήκων (επίγειος γαιοσκώληκας Eisenia fetida) στην αύξηση της ανοχής των φυτών σε συνθήκες μειωμένων θρεπτικών στο έδαφος λόγω καλλιέργειας σε βιολογικό σύστημα παραγωγής, σε σύγκριση με συμβατική καλλιέργεια. Τέλος, κατά την 3η μελέτη εξετάσθηκε η εφαρμογή χημικών βιοδιεγερτών από α) υδρολυμένες πρωτεΐνες, β) εκχυλίσματα φυκών (Ascophyllum nodosum) και γ) την φυτορμόνη στριγγολακτόνη, κάτω από συνθήκες συνδυασμένης καταπόνησης νερού και θρεπτικών στοιχείων. Η 1η πειραματική μελέτη περιλάμβανε και αναλύσεις μεταβολομικής με σκοπό την καλύτερη κατανόηση των μηχανισμών που σχετίζονται με την ανοχή των φυτών σε συνθήκες συνδυασμένης καταπόνησης και του τρόπου που αυτοί επηρεάζονται από την εφαρμογή των ριζοβακτηρίων ή του εμβολιασμού. Η εφαρμογή των PGPR επηρέασε σημαντικά την ανάπτυξη βιομάζας των φυτών, άλλοτε θετικά και άλλοτε αρνητικά, ανάλογα με τις συνθήκες καταπόνησης, όμως τελικά κανένα βακτηριακό στέλεχος δεν κατάφερε να αυξήσει την τελική παραγωγή των φυτών. Από τα υποκείμενα που μελετήθηκαν, διαπιστώθηκε ότι το υποκείμενο M82 αυξάνει την παραγωγή των φυτών σε ιδανικές συνθήκες και σε συνθήκες συνδυασμένης καταπόνησης κατά την υδροπονική καλλιέργεια, ενώ κατά την καλλιέργεια στο έδαφος, υψηλότερη παραγωγή προσδίδει το υποκείμενο BIL-6335, αλλά μόνο σε συμβατική καλλιέργεια. Μάλιστα παρατηρήθηκε ότι τα εμβολιασμένα φυτά στο υποκείμενο BIL-6335 ωφελήθηκαν σημαντικά από την εφαρμογή του γαιοσκώληκα Eisenia fetida στο έδαφος του θερμοκηπίου, καθώς η παρουσία τους στο χώμα οδήγησε σε αύξηση της συγκέντρωσης των αμμωνιακών και της οργανικής ουσίας στο έδαφος, με αποτέλεσμα την αύξηση της συγκέντρωσης του ολικού αζώτου στα φύλλα των φυτών. Από τους χημικούς βιοδιεγέρτες που μελετήθηκαν, παρατηρήθηκε ότι τα εκχυλίσματα φυκών και οι υδρολυμένες πρωτεΐνες δεν συνεισφέρουν στην αύξηση της ανοχής των φυτών τομάτας που αναπτύσσονται σε καλλιέργεια εκτός εδάφους, όμως η εφαρμογή στριγγολακτόνης οδήγησε σε αύξηση της φυλλικής επιφάνειας κατά τα αρχικά στάδια ανάπτυξης των φυτών καθώς και της πρώιμης παραγωγής καρπών, χωρίς όμως να δώσουν τα φυτά αυτά και υψηλότερη τελική παραγωγή συγκριτικά με τον μάρτυρα. Από τις αναλύσεις μεταβολομικής παρατηρήθηκε ότι η συνδυασμένη καταπόνηση και η εφαρμογή των PGPR επηρεάζουν σε εντονότερο βαθμό τον δευτερογενή μεταβολισμό των φύλλων των φυτών συγκριτικά με το εμβολιασμό στο υποκείμενο M82. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον αποτελεί το γεγονός ότι η εφαρμογή του PGPR E. mori C3.1 οδήγησε σε μεταβολή της συγκέντρωσης ορισμένων μεταβολιτών όπως η τρεχαλόζη το μηλικό οξύ και η μονοπαλμιτίνη, μεταβολίτες που έχουν μελετηθεί στο παρελθόν και σχετίζονται με την αλληλεπίδραση μεταξύ φυτών και ριζοβακτηρίων. Συνεπώς, οι μεταβολίτες αυτοί θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στο μέλλον από ερευνητές ως βιοδείκτες για την πρακτική αναγνώριση της επιτυχούς αλληλεπίδρασης των φυτών με τα ριζοβακτήρια, όταν αυτά εφαρμόζονται σε καλλιέργειες τομάτας.