Μελέτη ανάπτυξης αποδόσεων και τεχνολογικών χαρακτηριστικών ρίγανης (Origanum heracleoticum = O. vulgare ssp hirtum) σε διαφορετικά επίπεδα αζώτου

Abstract

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι να εξεταστεί η επίδραση της ανόργανης αζωτούχου λίπανσης με νιτρική αμμωνία στα φυτικά χαρακτηριστικά, στην απόδοση και στη συγκέντρωση αιθερίου ελαίου σε φυτά ρίγανης (Origanum vulgare ssp. hirtum) όπως επίσης και σύνθεση του αιθερίου ελαίου. Το πείραμα έγινε σύμφωνα με το σχέδιο των Τυχαιοποιημένων Πλήρων Ομάδων και επαναλήφθηκε για 3 καλλιεργητικές περιόδους (2001 – 2002 –2003). Οι επεμβάσεις αφορούσαν στη λίπανση φυτών ρίγανης με νιτρική αμμωνία (34,5-0-0), σε ποσότητες 0, 4, 8, και 12 Kg αζώτου /στρέμμα. Ο πειραματικός αγρός εγκαταστάθηκε στην περιοχή Θροφαρί, του νομού Κορινθίας, σε υψόμετρο 790 m. Και τις τρεις χρονιές, η συγκομιδή των φυτών έγινε στην άνθισή τους, ακολούθησε ξήρανση και μετρήσεις των φυτικών χαρακτηριστικών. Το 2002 και 2003 έγινε επιπλέον απόσταξη των φύλλων και των ταξιανθιών, ποσοτικός προσδιορισμός των περιεχομένων συστατικών του αιθέριου ελαίου τους με αεριοχρωματογραφία/ φασματομετρία μαζών (GC/MS) και ταυτοποίηση των περιεχομένων συστατικών του αιθέριου ελαίου. Το 2002 και 2003 επίσης, από την ημέρα της λίπανσης μέχρι την ημέρα της συγκομιδής τους και ανά δέκα πέντε ημέρες, έγιναν μη καταστρεπτικές μετρήσεις του ύψους, του αριθμού των βλαστών και την κόμβων των φυτών. Από τις μετρήσεις φάνηκε ότι η αζωτούχος λίπανση στα συγκεκριμένα πειράματα, δεν επηρέασε το ύψος των φυτών και το μήκος των μεσογονατίων διαστημάτων των βλαστών της ρίγανης. Επηρέασε όμως τη βιομάζα (συνολικό ξηρό βάρος του υπέργειου μέρους των φυτών /στρ.), το δείκτη φυλλώματος (LAI) και το ξηρό βάρος των φύλλων /φυλλική επιφάνεια. Οι τιμές αυτών των χαρακτηριστικών πήραν τη μέγιστη τιμή τους στα 8 Kg αζώτου /στρ. Η αύξηση της βιομάζας οφείλεται στην αύξηση του αριθμού των βλαστών/ φυτό, που είχε ως αποτέλεσμα την αύξηση του ξηρού βάρους των βλαστών, των φύλλων και των ταξιανθιών / φυτό. Η αζωτούχος λίπανση δεν επηρέασε το ξηρό βάρος των βλαστών, φύλλων και ταξιανθιών/ βλαστό. Επηρέασε όμως το λόγο του ξηρού βάρους των φύλλων /φυλλική επιφάνεια, ο οποίος μειώθηκε όταν η ποσότητα αζώτου στο έδαφος έγινε 12 Kg /στρ. Από μετρήσεις που έγιναν μετά την τελευταία συγκομιδή, παρατηρήθηκε ότι η χρήση Νιτρικής Αμμωνίας δεν επηρέασε τη διάμετρο των ριζών. Αύξησε όμως τη ριζική πυκνότητα, το ολικό μήκος, και τον όγκο τους. Επίσης, στα 8 Kg αζώτου/ στρ αυξήθηκε σημαντικά το ξηρό βάρος των ριζών. Από μετρήσεις του ιδίου έτους παρατηρήθηκε ότι η προσθήκη 12 Kg αζώτου /στρ στο έδαφος αύξησε σημαντικά την τιμή της χλωροφύλλης/g φύλλου. Η αύξηση αυτή οφειλόταν στη σημαντική αύξηση της χλωροφύλλης α. Η χλωροφύλλη β αυξήθηκε, αλλά όχι σημαντικά. -ιαφορές στα φυτικά χαρακτηριστικά της ρίγανης παρατηρήθηκαν και ανάμεσα στις τρεις καλλιεργητικές περιόδους. Οι διαφορές αυτές αποδίδονται στις διαφορετικές καιρικές συνθήκες (θερμοκρασία, βροχόπτωση και υγρασία ατμόσφαιρας) που επικράτησαν στην περιοχή, κατά τη διάρκεια των τριών ετών. Το ύψος των φυτών αυξήθηκε αντιστρόφως ανάλογα με τον αριθμό των βλαστών. Το μέσο ξηρό βάρος του υπέργειου μέρους του φυτού αυξήθηκε σημαντικά από το πρώτο στο δεύτερο έτος, το οποίο όμως δεν είχε σημαντικές διαφορές από το τρίτο. Η αύξηση, η οποία επηρεάστηκε από τους περιβαλλοντικούς παράγοντες και το στάδιο ανάπτυξης του φυτού ήταν αποτέλεσμα κυρίως της αύξησης του αριθμού των βλαστών και του ξηρού βάρους των φύλλων . Από τις μη καταστρεπτικές μετρήσεις προέκυψε ότι, το ύψος που είχαν τα φυτά στη συγκομιδή ήταν σημαντικά μεγαλύτερο από το ύψος που είχαν στην πρώτη μέτρηση, η αύξησή του ήταν ανάλογη του αριθμού των κόμβων των βλαστών και αντιστρόφως ανάλογη με τον αριθμό των βλαστών. Από την πρώτη κιόλας μέτρηση μετά τη λίπανση, φάνηκε ότι τα 8 Kg αζώτου /στρ αύξησαν τον αριθμό βλαστών. Η παραγόμενη ποσότητα αιθερίου ελαίου αυξήθηκε και στα φύλλα και στις ταξιανθίες μετά τη λίπανση με Νιτρική Αμμωνία και πήρε τη μέγιστη τιμή της όταν προστέθηκαν 8 Kg αζώτου /στρ. Η αύξηση της παραγωγής οφείλεται στην αύξηση της φυτικής μάζας μια και δεν επηρεάστηκε η συγκέντρωσή του αιθερίου ελαίου στα φύλλα και στις ταξιανθίες. Επίσης παρατηρήθηκε ότι η ποσότητα των αιθερίων ελαίων που παράγεται από τις ταξιανθίες είναι μεγαλύτερη από αυτή των φύλλων. Από τις αναλύσεις προέκυψε ότι, τα κύρια συστατικά του λαδιού ήταν η καρβακρόλη, η θυμόλη, το π-κυμένιο και το γ- τερπινένιο. Και τις δυο χρονιές το άθροισμα των τεσσάρων αυτών ουσιών κυμάνθηκε σε πολύ υψηλά επίπεδα και στις ταξιανθίες και στα φύλλα. Η περιεκτικότητα σε καρβακρόλη κυμάνθηκε σε υψηλά επίπεδα και η συγκέντρωσή της ήταν υψηλότερη στις ταξιανθίες παρά στα φύλλα. Η αζωτούχος λίπανση δεν επηρέασε τη συγκέντρωση των φαινολών στις ταξιανθίες, ενώ η προσθήκη 4Kg αζώτου /στρ αύξησε τη συγκέντρωσή τους στα φύλλα και μείωσε τη συγκέντρωση των πρόδρομων ουσιών τους (π- κυμένιο, γ- τερπινένιο). Από το 2002 στο 2003 παρατηρήθηκε σημαντική αύξηση στη συγκέντρωση των πρόδρομων ουσιών των φαινολικών συστατικών στις ταξιανθίες και τα φύλλα, με παράλληλη μείωση των φαινολών, γεγονός που αποδίδεται στις διαφορετικές καιρικές συνθήκες που προηγήθηκαν των συγκομιδών. Η Νιτρική Αμμωνία δεν επηρέασε τη συγκέντρωση των υδρογονανθράκων και των οξυγονούχων συστατικών στις ταξιανθίες ενώ στα φύλλα μείωσε τη συγκέντρωση υδρογονανθράκων με παράλληλη αύξηση των οξυγονούχων συστατικών. Τα μονοτερπένια αποτελούν τα κύρια συστατικά του αιθέριου ελαίου της ρίγανης και δεν επηρεάστηκαν σημαντικά από την λίπανση και στα φύλλα και στις ταξιανθίες. Το μόνο συστατικό των αιθερίων ελαίων των ταξιανθιών, που επηρεάστηκε σημαντικά από την αζωτούχο λίπανση ήταν η λιναλοόλη, η οποία πήρε τη μέγιστη τιμή της στα 8Kg αζώτου /στρ και αυτό συνέβη μόνο το 2003. Από τις αναλύσεις του εδάφους των πειραματικών τεμαχίων, που έγιναν κατά τη λήξη του πειράματος, δεν διαπιστώθηκαν διαφορές τόσο σε νιτρικό όσο και σε αμμωνιακό άζωτο μεταξύ των τεμαχίων. Αυτό υποδηλώνει ότι οι ποσότητες λιπάσματος που χρησιμοποιήθηκαν στο πείραμα ήταν τέτοιες ώστε απορροφήθηκαν όλες. Πρόκειται δηλαδή για ένα πετυχημένο πρόγραμμα λίπανσης που προσέθεσε στο έδαφος τόσο λίπασμα ώστε να βοηθήσει στην αύξηση της παραγωγής βιομάζας και λαδιού, χωρίς να οδηγεί σε σπατάλη χρημάτων και ρύπανση του περιβάλλοντος.

The objective of the present work is to examine the effects of inorganic nitrogen fertilization with ammonium nitrate on plant characteristics, yield and concentration of essential oils of oregano plants (Oreganum vulgare ssp. hirtum) as well as on the composition of essential oils. The experiment was carried out according to the Randomized Complete Block design during three cultivation periods (2001 – 2002 –2003). The treatments involved the fertilization of oregano plants with ammonium nitrate (34,5-0-0), at rates of 0, 4, 8, and 12 Kg N /1000 m². The experimental field was established in the region of Throfari, prefecture of Corinthia, at an altitude of 790 m. Plants were harvested during full bloom then dried and their plant characteristics were subsequently measured. Additionally, in 2002 and 2003, leaves and flowers were distilled and a gas chromatography / mass spectrometry (GC/MS) quantitative analysis of the substances contained in their essential oil as well as identification of essential oil components were carried out. In 2002 and 2003, non-destructive measurements of plant height, number of shoots and plant nodes were also carried out every fifteen days from fertilizer application to harvest. Measurements showed that nitrogen fertilization in the specific experiments did not have an effect neither on plant height nor on the intermodal length of oregano shoots. It did, however, influence plant biomass the leaf area index (LAI) and the dry weight of leaves/unit leaf area. The values of these characteristics reached their maximum at the rate of 8 Kg N /1000 m². Biomass increase was caused by the increase in the number of shoots/plant which resulted in an increase of the dry weight of shoots, leaves and flowers / plant. Nitrogen fertilization did not influence the dry weight of shoots, leaves and flowers/shoot. It did however influence the leaf dry weight/leaf surface ratio which dropped when fertilization rate reached 12 Kg N /1000 m². The measurements carried out after the last harvest showed that the use of ammonium nitrate did not have an effect on root diameter. It did however increase root density, overall length and volume. Furthermore, at 8 Kg N /1000 m² the dry weight of roots increased considerably. Measurements carried out during the same year showed that when 12 Kg nitrogen/1000 m² were added to the soil the value of chlorophyll/g of leaf increased considerably. This increase was due to a significant increase of chlorophyll α, whereas chlorophyll β did also increase albeit not significantly. Differences in the plant characteristics of oregano were recorded over the three cultivation periods. These differences are attributed to the variable climatic conditions (temperature, precipitation and air humidity) which prevailed in the region during the three years of experimentation. Plant height increase was proportionally inverse to the number of shoots. The average dry weight of the above ground plant part increased significantly between the first and the second year, but not between the second and the third year. The increase, influenced by climatic factors and by the plant’s stage of development, resulted mainly from the increase in the number of shots and in the dry weight of leaves. The non-destructive measurements showed that plant height at harvest was significantly higher than that of the first measurement; the increase was proportional to the number of shoot nodes and inversely proportional to the number of shoots. Essential oil yield increased in both leaves and flowers after the fertilization with ammonium nitrate and reached its peak value at the rate of 8 Kg N /1000 m². Yield increases were caused by the increase in plant biomass as the concentration of essential oil in leaves and flowers was unaffected. The quantity of essential oils produced by flowers was higher than that produced in leaves. The chemical analysis showed that the main oil components were carvacrol, thymol, pcymene and c-terpinene. In both years, the sum of these four substances reached very high levels in both flowers and leaves. Carvacrol contents were at high levels and its concentration was higher in flowers than in leaves. Nitrogen fertilization did not affect the concentration of phenols in flowers; when 4Kg N /1000 m² were added, the concentration of phenols increased and the concentration of their parent substances (p-cymene, c-terpinene) decreased. A significant increase in the concentration of parent substances of phenolic compounds was recorded in flowers and leaves, with a parallel decrease in phenols, a fact attributed to the different climatic conditions before. Ammonium nitrate did not influence the concentration of hydrocarbons and oxygen components in flowers whereas it reduced the concentration of hydrocarbons in leaves with a parallel increase of oxygen components. Monoterpenes constitute the main components in oregano essential oil and fertilization did not have a significant impact on them, neither in leaves nor in flowers. The only component significantly influenced by nitrogen fertilization was linalool which reached its maximum value at 8Kg N /1000 m² in 2003. Soil analysis carried out at the end of the experiment did not record any difference in nitrate nitrogen or ammonium nitrogen among experimental fields. This implies that the quantities of fertilizer applied in the experiment were consumed to a great extent by the crop. It follows that the rates applied were utilized by the crop in biomass and oil production, leaving to residues in soil.