Συνεισφορά του μη ανταλλάξιμου καλίου στη διαθεσιμότητα του καλίου στα φυτά και τη ρυθμιστική ικανότητα των εδαφών
Creators: name: Μπίλιας, Φώτιος Π.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2017
Subjects: Μη ανταλλάξιμο Κ
Κρίσιμα όρια
Ποσότητα-Ένταση
Ρυθμιστική ικανότητα
Χειμερινό σιτάρι
Non-exchangeable K
Critical levels
Quantity-Intensity
Buffering capacity
Winter wheat

description: Ο στόχος της παρούσας διατριβής είναι η διεξοδική μελέτη της δυναμικής του Κ σε γεωργικά εδάφη της Βορείου Ελλάδας μέσα από i) την αξιολόγηση διαφορετικών μεθόδων εκχύλισης (NH4OAc, NaBPh4) για την απόκτηση αξιόπιστων εδαφικών δεικτών Κ οι οποίοι να συνυπολογίζουν τη συνεισφορά του μη ανταλλάξιμου Κ στη διαθεσιμότητα προς τα φυτά, ii) τον προσδιορισμό των παραμέτρων Ποσότητας-Έντασης σε συνθήκες επάρκειας και εξάντλησης Κ για τη μελέτη της ρυθμιστικής συμπεριφοράς των εδαφών, iii) τη βαθμολόγηση των μεθόδων εκχύλισης που χρησιμοποιήθηκαν μέσω διάφορων τεχνικών, μεταξύ των οποίων αυτή της Cate-Nelson και Mitcherlich-Bray, για την εύρεση κρίσιμων ορίων διαθεσιμότητας Κ για κάθε εδαφικό δείκτη που χρησιμοποιήθηκε (NH4OAc, NaBPh4), iv) την εκτίμηση της επίδρασης των παραμέτρων της ΙΑΚ, του ιλλιτικού Κ και της περιεκτικότητας σε βερμικουλίτη στη διαθεσιμότητα Κ στα φυτά και στις ρυθμιστικές ιδιότητες των εδαφών. Προκειμένου να απαντηθούν τα παραπάνω ερωτήματα επιλέχθηκαν είκοσι εδάφη από καλλιεργούμενες περιοχές της Κεντρικής Μακεδονίας, τα οποία χρησιμοποιήθηκαν για την εγκατάσταση 2 ανεξάρτητων πειραμάτων σε δοχεία με καλλιέργεια μαλακού χειμερινού σιταριού. Στο 1ο πείραμα επιχειρήθηκε εξάντληση των εδαφών ως προς το Κ, ενώ χαράχθηκαν ισόθερμες Ποσότητας-Έντασης (Q/I) στα αρχικά και στα εξαντλημένα εδάφη. Τα 14 από τα εδάφη του πρώτου πειράματος εξάντλησης με χαμηλή συγκέντρωση ανταλλάξιμου Κ χρησιμοποιήθηκαν στο 2ο πείραμα με επεμβάσεις Κ σε διάφορες συγκεντρώσεις (0, 50, 100, 200, 400 και 600 mg kg-1). Τα αποτελέσματα του πρώτου βιολογικού πειράματος δείχνουν σχετική υπεροχή του NaBPh4 σε σύγκριση με το NH4OAc στην εξήγηση της παραλλακτικότητας των βιολογικών παραμέτρων για κάθε περίοδο ανάπτυξης ξεχωριστά, όπως επίσης και για το σύνολο των εδαφικών δειγμάτων. Από τη διερεύνηση των μεταβολών των παραμέτρων Ποσότητας – Έντασης (Q/I) προέκυψαν στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ των αρχικών και των εξαντλημένων εδαφών λόγω της αύξησης του συντελεστή εκλεκτικότητας (KG) και των μεταβολών της ΙΑΚ, όπως επίσης και στατιστικά σημαντική συσχέτιση του NaBPh4 με την παράμετρο (ΕΚ0+CK0), η οποία αντιπροσωπεύει το άθροισμα του ανταλλάξιμου Κ και της υποθετικής ποσότητας Κ που πρέπει να προστεθεί σε ένα πείραμα ισόθερμης προκειμένου να επιτευχθεί χημική ισορροπία (-ΔΚ0). Τέλος, η εύρεση σχέσης που συνδέει την ελεύθερη ενέργεια ανταλλαγής ΔG, με τη συνολική διαθεσιμότητα Κ, όπως επίσης και με το ΔΚ-NaBPh4 (5΄), υποδηλώνει πως ο λόγος ενεργοτήτων (ΑReK), θα μπορούσε υπό προϋποθέσεις να αποτελέσει δείκτη διαθεσιμότητας Κ. Με βάση τα αποτελέσματα του 2ου πειράματος προέκυψαν ισχυρές σχέσεις που προβλέπουν τα κρίσιμα όρια διαθεσιμότητας και προσθήκης Κ από τις παραμέτρους της ΙΑΚ, της % περιεκτικότητας σε βερμικουλίτη και του ιλλιτικού Κ, όπως επίσης και ισχυρές και στατιστικά σημαντικές σχέσεις μεταξύ των κρίσιμων ορίων προσθήκης και διαθεσιμότητας Κ, όταν ο εδαφικός δείκτης ήταν το NaBPh4. Τέλος, μεταξύ των τεχνικών που χρησιμοποιήθηκαν για τον προσδιορισμό του κρίσιμου ορίου διαθεσιμότητας Κ για κάθε εδαφικό δείκτη (τεχνική Cate και Nelson, εφαρμογή εξισώσεων πρόβλεψης με βάση την παράμετρο ΔΚ-NaBPh4, τεχνική Mitscherlich και Bray, μεθοδολογικά προσδιορισμένο από τα ισοζύγια εισροών εκροών Κ του 2ου πειράματος), διαπιστώθηκε συμφωνία με τα όρια να κυμαίνονται σε 130-150 mg kg-1 για ΝΗ4ΟΑc, 310-360 mg kg-1 για NaBPh4 (1΄) και 380-390 mg kg-1 για NaBPh4 (5΄).
description: The aim of the present thesis was to study K-dynamics in agricultural soils of Northern Greece through i) the evaluation of deferent extraction methods (ΝΗ4ΟΑc, NaBPh4) to obtain reliable soil tests of K availability that take into account the contribution of non-exchangeable K, ii) determination of Quantity-Intensity (Q/I) parameters under conditions of K sufficiency and depletion for soils with different buffering characteristics, iii) calibration of each extraction method that was used through various techniques including that of Cate-Nelson and Mitcherlich-Bray to determine critical levels of K availability, iv) evaluation of the impact of CEC, illite-K and vermiculite content in K availability, as well as in buffering properties of soils. To answer the above questions, soil samples from 20 locations of Northern Greece were collected and were used in 2 biological experiments with winter wheat in pots. In the 1st experiment, K depletion was attempted, while Quantity-Intensity isotherms (Q/I) were applied in initial, as well as in K depleted soils. For the second experiment, 14 of the 20 soils which had the lowest concentration of exchangeable K were chosen, and different levels of K were applied (0, 50, 100, 200, 400 και 600 mg kg-1). The results of the 1st experiment showed that the NaBPh4 gave more reliable estimates of plant available K than the NH4OAc method. The regression analysis showed that NaBPh4-extractable K explained a higher proportion of the variance of all biological parameters that were examined, indicating the significant contribution of non-exchangeable K in wheat nutrition. Regression analysis also showed that the above conclusion is even stronger in depleted soils with low levels of exchangeable K. Parameters obtained from Quantity-Intensity isotherms showed statistically significant differences between initial and K-depleted soils, which was explained due the increase of Gapon coefficient (KG) and CEC values. Furthermore, regression analysis showed that NaBPh4 was significantly related with (ΕΚ0+CK0) parameter, which represents the sum of exchangeable K and the quantity of K that has to be applied as KCl to achieve K balance (-ΔΚ0). Finally, total K availability was significantly related with ΔΚ-NaBPh4 (5΄), as well as with free energy of exchange (ΔG). The later relationship was improved when CEC and illite-K were included in a multiple linear regression model, indicating that these parameters play a key role in K availability. Results of 2nd experiment showed that critical levels of K addition or availability could be well predicted when CEC, vermiculite (%), and illite-K were used as independent variables in multiple linear regression models. Furthermore, correlations applied between critical levels of K addition and critical levels of K availability showed that among two extraction methods (NH4OAc, NaBPh4), only NaBPh4 gave statistically significant results. Finally, agreement was recorded among techniques that were applied to determine critical levels of K availability (Cate-Nelson, Mitscherlich-Bray, prediction equations based on ΔΚ-NaBPh4 parameter, determined by potassium balance of 2nd experiment) for each soil test, which ranged from 130 to150 mg kg-1 for ΝΗ4ΟΑc, 310 to 360 mg kg-1 for NaBPh4 (1΄), and 380-390 mg kg-1 for NaBPh4 (5΄) respectively.