title: Νιτροποίηση σε περιόδους υψηλής θερμκρασίας, παρουσία αμμωνιακού υποστρώματος
title: Nitrification in high temperatures periods in presence of ammonia substrate
Creators: name: Κογιας Ιωαννης
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2023

description: Η παρούσα διπλωματική διατριβή, με τίτλο «Νιτροποίηση σε περιόδους υψηλής θερμοκρασίας παρουσία αμμωνιακού υποστρώματος», διεκπεραιώθηκε στο εργαστήριο Γεωργικής Μηχανικής του τμήματος της Σχολής Χημικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος, του Πολυτεχνείου Κρήτης, κατά το έτος 2021. Αντικείμενο μελέτης αποτελεί η επίδραση, στα γεωργικά εδάφη της Κρήτης, της έκθεσης, χρονικής διάρκειας μεγαλύτερης της μιας εβδομάδας, της θερμοκρασίας  με προσθήκη αζωτούχου υποστρώματος στο κύκλο του αζώτου και συγκεκριμένα κατά το στάδιο της νιτροποίησης.
Με την υπερθέρμανση του πλανήτη, η εμφάνιση υψηλών θερμοκρασιών, ιδιαίτερα κατά τους θερινούς μήνες, γίνεται όλο και πιο συχνή, όπως φάνηκε από το καλοκαίρι του 2021, κατά το οποίο υπήρξαν περίοδοι καύσωνα, διάρκειας δύο εβδομάδων. Η κατανόηση της δράσης των μικροοργανισμών, οι οποίοι οξειδώνουν την αμμωνία σε νιτρικά ανιόντα, σε υψηλές θερμοκρασιακές τιμές είναι απαραίτητη για τη βελτιστοποίηση της γεωργικής παραγωγής, ώστε να αποφεύγεται η περίσσεια χρήση αμμωνιακών υποστρωμάτων, τα οποία μπορούν να οδηγήσουν σε επιβλαβή αποτελέσματα, τόσο για το περιβάλλον όσο και για τον ανθρώπινο οργανισμό. Αποτελεί σημαντική γνώση η χρόνια επίδραση υψηλών θερμοκρασιών στο κύκλο του αζώτου, ειδικά στη διεργασία της νιτροποίησης, και ποια είναι η ιδανική χρονική στιγμή της προσθήκης των αζωτούχων υποστρωμάτων, για τη βέλτιστη γονιμότητα των εδαφών.
Κατά τη διεκπεραίωση της διατριβής εκθέσαμε εδαφικούς μικρόκοσμους σε διάφορες θερμοκρασίες, με θερμοκρασιακό εύρος από τους 30 oC μέχρι τους 50 oC, προσομοιώνοντας συνθήκες καύσωνα σε εργαστηριακό επίπεδο, εντός φούρνων. Αναλυτικά μελετήσαμε τις μεταβολές των συγκεντρώσεων των νιτρικών ανιόντων και των αμμωνιακών κατιόντων σε θερμοκρασίας 30, 35, 40, 45 και 50 oC, για το χρονικό διάστημα, κλίμακας από μία έως δύο εβδομάδες. Ο προσδιορισμός των νιτρικών ανιόντων έγινε με τη μέθοδο του Καδμίου, ενώ των αμμωνιακών κατιόντων με τη μέθοδο Nessler.
Τα αποτελέσματα, τα οποία προέκυψαν, από τη συγκεκριμένη μελέτη, για τα υποεξέταση γεωργικά εδάφη, έδειξαν πως σε θερμοκρασίες μικρότερες των 40 oC επιτυγχάνονται μεγαλύτερες συγκεντρώσεις νιτρικών ανιόντων. Επίσης έδειξαν πως στους 50 oC δεν καταστέλλεται η διεργασία της νιτροποίησης, όμως τότε παράγονται περισσότερα αμμωνιακά κατιόντα, συγκριτικά με τις υπόλοιπες θερμοκρασίες. Τέλος η ιδανική χρονική στιγμή προσθήκης αμμωνιακού υποστρώματος, κατά τη γεωργική καλλιέργεια των εδαφών αυτών, σε καιρικές συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας, διάρκειας δύο εβδομάδων, είναι με το πέρας της πρώτης εβδομάδας.

description: The object of this diplomatic research is the effect of high temperature on the N cycle. Specifically, during the process of nitrification, which takes place in the soils, depending on the time exposure of the soils, to the specific temperature, and the presence of nitrogen fertilizer.
Temperature is a key factor in nitrification. Due to global warming, the occurrence of high temperatures, especially in the summer months, is becoming more frequent. Understanding the action of microorganisms, which oxidize NH3 to ΝΟ3-, at high temperature values is essential to optimize agricultural production to avoid excess use of ammonium substrates, which can lead to harmful effects, both for the environment and the human body.
During the experiments, we exposed soil microcosms to various temperatures, with a temperature range from 30 oC to 50 oC, simulating heat conditions at laboratory level, inside incubation chambers. We studied the changes in the concentrations of ΝΟ3-, with the Cadmium method, and of ΝΗ4+, with the Nessler method, at temperatures of 30, 35, 40, 45 and 50 oC, for the time period, ranging from one to two weeks.
The results showed that higher concentrations of ΝΟ3- are achieved at temperatures lower than 40 oC. They also showed that at 50 oC the nitrification process is not suppressed, but then more ΝΗ4+ is produced. Finally, the ideal time to add NH3 substrate, during the agricultural cultivation of these soils, in weather conditions of high temperature, is at the end of the first week.