Επίδραση κύκλων διαβροχής/ξήρανσης και βιοτικών παραγόντων στην κατανομή μεγέθους (fractal διάσταση) και στη σταθερότητα συσσωματωμάτων ενός Vertisol:
Creators: name: Γεωργίου, Μαρία Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2010
Subjects: Συσσωμάτωμα
Διαβροχή/ξήρανση
Βιοκτόνα
Fractal διάσταση
Aggregate
Wetting/drying
Biocide
4. fractal dimension

description: Ο σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν η εκτίμηση της επίδρασης των μικροοργανισμών του εδάφους και της ανάπτυξης των φυτών στη δημιουργία και σταθεροποίηση συσσωματωμάτων, υπό επαναλαμβανόμενους κύκλους διαβροχής/ξήρανσης (Δ/Ξ), σε ένα ομογενοποιημένο Vertisol. Μελετήθηκε επίσης η δυνατότητα εφαρμογής της θεωρίας των fractal στο συγκεκριμένο τύπο εδάφους. Συλλέχθηκε ένα επιφανειακό έδαφος, το οποίο αφού αεροξηράνθηκε, λειοτριβήθηκε σε μύλο και κατόπιν πέρασε από κόσκινο διαμέτρου 1mm. Στη συνέχεια τοποθετήθηκαν 200g από αυτό το ομογενοποιημένο έδαφος σε πλαστικά δοχεία. Για την εγκατάσταση του πειράματος χρησιμοποιήθηκαν 120 τέτοια δοχεία. Ο πειραματικός σχεδιασμός περιλάμβανε 5 κύκλους Δ/Ξ στα δυο ακόλουθα υγρασιακά καθεστώτα: i) η υγρασία του εδάφους κυμαίνονταν από την υδατοχωρητικότητα ως το 50% αυτής (c/w) και ii) η υγρασία κυμαίνονταν από την υδατοχωρητικότητα ως την αεροξήρανση (d/w). Το υγρασιακό καθεστώς (d/w) περιλάμβανε τέσσερις μεταχειρίσεις, ήτοι: μάρτυρας (C), μυκητοκτόνο και βακτηριοκτόνο (F+B), μόνο μυκητοκτόνο (F), και μόνο βακτηριοκτόνο (B). Στο υγρασιακό καθεστώς (c/w) οι μεταχειρίσεις ήταν: μάρτυρας (C), μυκητοκτόνο και βακτηριοκτόνο (F+B), μάρτυρας με φυτό (C+p), μυκητοκτόνο και βακτηριοκτόνο και φυτό (F+B+p). Πριν από κάθε κύκλο Δ/Ξ τα δείγματα διατηρούνταν σε συνθήκες επώασης για διάστημα 10 ημερών. Μετά από κάθε κύκλο Δ/Ξ προσδιορίζονταν η κατανομή μεγέθους των συσσωματωμάτων (ΚΜΣ), η φαινομενική πυκνότητα (ΦΠ), η σταθερότητα των συσσωματωμάτων στη διαβροχή (ΣΣ), ο οργανικός C (OC) και η εδαφική αναπνοή. Επίσης υπολογίστηκαν οι fractal παράμετροι Df και Dm. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το υγρασιακό καθεστώς είχε επίδραση στην ΚΜΣ. Όταν το έδαφος διατηρείτο συνεχώς υγρό, σχηματίσθηκαν μεγαλύτερου μεγέθους συσσωματώματα. Η μικροβιακή δραστηριότητα είχε μικρή επίδραση στη ΚΜΣ. Μόνο μετά την προσθήκη βακτηριοκτόνου το ποσοστό των μεγαλύτερων συσσωματωμάτων ήταν υψηλότερο. Η παρουσία φυτού επέδρασε θετικά στη δημιουργία μέσου και μικρού μεγέθους συσσωματωμάτων. Η ΦΠ επηρεάστηκε από το υγρασιακό καθεστώς. Στο d/w οι τιμές ήταν γενικά υψηλότερες από το c/w. Η ΣΣ επηρεάστηκε από το υγρασιακό καθεστώς και τους βιοτικούς παράγοντες. Η επέμβαση c/w παρουσίασε υψηλότερες τιμές ΣΣ από την επέμβαση d/w. Η ανάπτυξη του φυτού είχε ως αποτέλεσμα την αύξηση της ΣΣ. Η συμβολή των μικροοργανισμών ήταν μικρή, με πιο ικανά τα βακτήρια στη σταθεροποίηση των συσσωματωμάτων. Όσον αφορά τις fractal διαστάσεις, η fractal διάσταση κατακερματισμού, Df, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση της μεταβολής της ΚΜΣ ενώ αντίθετα η fractal διάσταση μάζας, Dm, δε βρέθηκε να είναι καλός δείκτης της μεταβολής της δομής του εδάφους.
description: The aim of this study was to evaluate the influence of soil microorganisms and plant growth on aggregate formation and stabilization during drying and wetting cycles on a Vertisol. The applicability of fractal theory on this soil type was also investigated. Surface soil was collected, air-dried and pushed through a 1mm sieve to break up all macroaggregates &gt;1mm. Two hundred grams of the homogenized soil was packed into a plastic pot. In total 120 pots were used in this study. The experiment consisted of five wetting/drying cycles under two water regimes as follows i) continuously wet (c/w): the soil was watered to field capacity and allowed to dry until the 50% of field capacity was reached, and ii) wet-dry (d/w): the soil was watered to field capacity and left to air-dry. When this was reached, the soil was watered back to field capacity. Water content of the soil was obtained by weighing the pots. Every water regime included four treatments. In (d/w) the treatments were: control (C), fungicide plus bactericide (F+B), only fungicide (F), only bactericide (B). In (c/w) the treatments were: control (C), fungicide plus bactericide (F+B), control plus plant (C+p) and fungicide plus bactericide plus plant (F+B+p). Initially, the samples were incubated at field capacity for 10 d to allow sufficient aggregate formation. Also, a 10 d incubation period followed each wetting/drying cycle. After the end of each cycle were determined the: aggregate size distribution (ASD), aggregate bulk density (p), aggregate stability (AS), organic C (OC) and microbial respiration rate. The fractal parameter Df and Dm were also extracted. This study showed that water regime influenced aggregate formation. Air drying reduced the percentage of coarse aggregates and increased the proportion of smaller aggregates compared to c/w. The microbial activity had little impact on ASD. Fungi enhanced macroaggregate formation after the use of bactericide. The plant growth showed a stronger influence in the dynamics of small macroaggregates. Bulk densities of aggregates formed under d/w cycles were generally higher than those formed when the soil was c/w. Aggregate stability was influenced by both water regime and biotic factors. AS was higher when the soil was c/w and in the presence of plant. Among the microbial communities, only bacteria were related to increase AS. The effect of drying and rewetting and biotic factors on organic C change was found to be less than usually assumed. Estimates of the fragmentation fractal dimension (Df) and the mass fractal dimension (Dm) were made from ASD and p data. The Df reflected the differences of ASD according to the water regime and biotic factors whereas the Dm appeared to be insensitive to the former.