aristotle university of thessaloniki school of agriculture postgraduate studies programme science of

276 Pages·2011·2.71 MB·English

ARISTOTLE UNIVERSITY OF THESSALONIKI
SCHOOL OF AGRICULTURE
POSTGRADUATE STUDIES PROGRAMME

SCIENCE OF HORTICULTURE

THE EFFECT OF POTASSIUM ON OLIVE TREE NUTRITION AND
GROWTH

DOCTORAL DISSERTATION

MD. SAYKHUL ARIFIN

SUPERVISOR
KORTESSA DIMASSI
Professor

THESSALONIKI, GREECE, 2011
ARISTOTLE UNIVERSITY OF THESSALONIKI
SCHOOL OF AGRICULTURE
POSTGRADUATE STUDIES PROGRAMME

SCIENCE OF HORTICULTURE

THE EFFECT OF POTASSIUM ON OLIVE TREE NUTRITION AND
GROWTH

DOCTORAL DISSERTATION

MD. SAYKHUL ARIFIN

EXAMINERS

DR. KORTESSA DIMASSI, PROFESSOR (SUPERVISOR), AUTH
DR. IOANNIS THERIOS, PROFESSOR, AUTH
DR. THOMAS SOTIROPOULOS, RESEARCH ASSOCIATE, NAGREF, NAUSSA
DR. CHRISTOS CHATZISSAVVIDIS, ASSISTANT PROFESSOR, DUTH
DR. DIMITRIOS VOGIATZIS, PROFESSOR, AUTH
DR. STEFANOS KOUNDOURAS, ASSISTANT PROFESSOR, AUTH
DR. MAGDALENE KOUKOURIKOU-PETRIDOU, PROFESSOR, AUTH
Declaration

I hereby declare that this thesis contains no materials which have previously been submitted
by me at any other university for the award of any other degree of diploma. To the best of my
knowledge, no subject described in this manuscript has previously been published or written
by any other person, except the due reference in the text.

Md. Saykhul Arifin Date:

i
Acknowledgement
All praises and thanks to the almighty Allah for giving me the ability and patience to
complete this thesis. I do believe that I am a very lucky person to have the couple Prof.
Kortessa Dimassi and Prof. Ioannis Therios as my supervisor and co-supervisor. I express my
sincere appreciation, deepest gratitude, indebtedness and deep sense of respect to them for
their help, continuous guidance, assistance, precious suggestions and inspiration during the
whole course of research and preparation of this manuscript.
I also express my sincere thanks and profound gratitude to Dr. Thomas Sotiropoulos for
his kind co-operation and valuable suggestions during the course of this research.
It’s a great opportunity for me to express my indebtedness to the ‘Greek State Scholarship
Foundation’ (IKY) for financial support, to pursue my studies in Greece.
I gratefully acknowledge to Dr, Stefanos Koundouras and to Dr. Anastasia Giannakoula
for their cordial assistance and advices in measuring physiological parameters of the studied
plants, during the research period.
I would like to express my special thanks and warm gratitude to Mrs. Sophia Kouti and
Mrs. Vasiliki Tsakiridou for their kind co-operation and valuable suggestions for chemical
analysis of the samples in the laboratory of ‘Pomology’. Also I have to thank and appreciate
the help of Mr. George Kostelenos (Olive nurseries) for the kind donation of the required
olive plant material.
I would also like to thank Mrs. Teresa Tzatzani, Ms Zacharoula Kostopoulou, Ms Irene
Sarrou, Ms Virginia Sarropoulou, Mrs. Irene Antonopoulou, Ms Eleana Sarafi, Mr. Antonis
Petridis and Mr. Vasilis Tsabardoukas for their cordial assistance and making me free of
loneliness in abroad.
I also express many thanks to many teachers and staff members of the ‘Department of
Horticulture and Viticulture’, of the Aristotle University.
I would also like to thank Mr. M. Manolakis, former director of the Aristotle University
Farm for his company, encouragement and inspiration to complete this study.
ii
I owe also many thanks to the Department of Agricultural Extension, Ministry of
Agriculture, Government of the People’s Republic of Bangladesh, for giving me the
opportunity to pursue postgraduate studies abroad.
Finally, I am very much grateful to my esteemed parents and all other family members for
their encouragement and support. My greatest debt is to my wife Sweety Begum and my
daughter Tasfia Arifin for their understanding and patience for the loneliness during the
period of my studies.

Thessaloniki, 2011 The Author

iii
General abstract
It is thought that olive tree is linked with the Greek culture. Olive oil is a very significant
part of the daily Greek diet. Furthermore, olive tree, a major oil producing crop in Greece and
other Mediterranean countries can be benefited from the efficient use of potassium. Around
the Mediterranean basin, K deficiency has been described as one of the most frequent
nutritional disorders even in trees cultivated on soils with adequate K content.
Water supplies are limited worldwide and there is an urgent need to identify and adopt
better irrigation management strategies. Even, a relatively minor reduction in irrigation water
could substantially increase the water available for other uses, and also would reduce
contamination of agricultural lands and underground water. Drought is perhaps the major
factor limiting crop production world-wide. Partial rootzone drying (PRD) is a relatively new
water saving technique.
The uptake of water and minerals are directly affected by root morphological
characteristics. Olive (Olea europaea L.) tree does not have a dominant taproot system, and
develops many lateral roots.
Under natural conditions, plants are exposed to different constraints that contribute
significantly to reduce plant growth and productivity. Soil salinity is an important limiting
factor for agriculture overall in the Mediterranean area and plants differ widely in their
sensitivity to salt stress.
This Ph. D thesis consisted of five experiments two of them were conducted in order to
find out the more efficient cultivar concerning K+ use among the studied cultivars
(‘Koroneiki’, ‘Kalamon’ and ‘Arbequina’). Another aim was to find out the effect of split
root system on physiological parameters, vegetative growth and chemical composition,
especially K concentration of the olive cultivar ‘Chondrolia Chalkidikis’. The aims of the
fourth experiment were to find out the effect of K on root growth of four olive genotypes,
root/shoot ratio and to compare the four genotypes (‘Chondrolia Chalkidikis’, ‘Biancolilla’,
‘Megaritiki’, and the ‘Wild Olive’) concerning their differential root elongation, as a response
to K level. In order to find out salt tolerance of the cultivar ‘Gaidourolia’ and the effect of
different types of salts on vegetative growth and chemical composition, the fifth experiment
was carried out.
iv
A significant variation in K use efficiency among the studied cultivars was observed.
‘Koroneiki’ and ‘Arbequina’ are more efficient than ‘Kalamon’ in K utilization. On the other
hand, most of the growth parameters were independent of K concentration, but cultivar
dependent. ‘Koroneiki’ and ‘Arbequina’ had better growth performance than ‘Kalamon’.
Furthermore, the highest K concentration had no strong effect on macro and micronutrients
uptake by the plants of all cultivars.
From the agronomic point of view, most of the growth parameters of ‘Chondrolia
Chalkidikis’ were higher in full irrigated plants but almost these parameters were statistically
not different with the partial root drying and deficit irrigation. The physiological activities
and nutrient uptake also was not affected from the treatments. Partial root drying or deficit
irrigation would be an important tool, as a water saving technique. Considering the practical
problem of application under field conditions and establishment cost, the deficit irrigation is
preferable to partial root drying, without agronomic loss.
Potassium has no significant effects on root growth of olive genotypes. Genotypic
variation of root elongation was very much prominent between ‘Wild’ and cultivated olive.
On the basis of the ability to withstand increased concentration of KCl, NaCl and/or
CaCl in the nutrient solution ‘Gaidourolia’, is considered as a moderately tolerant to NaCl
2
salinity. The type of salts contained in the irrigation water is very much correlated to the
degree of plant damage. Our study indicated that KCl salt was more deleterious to growth
followed by NaCl and CaCl .
2

v
H EΠΙΔΡΑΣΗ ΤΟΥ ΚΑΛΙΟΥ ΣΤΗΝ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΘΡΕΨΗ ΚΑΙ ΤΗΝ ΑΥΞΗΣΗ ΤΗΣ
ΕΛΙΑΣ

ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΤΗΣ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ
Η ελιά σηματοδοτεί την πορεία σε ένα ανώτερο στάδιο πολιτισμού. Η ελιά ως αυτοφυές
δένδρο ήταν γνωστή στην λεκάνη της Μεσογείου πριν από πολλές χιλιάδες χρόνια. Το λάδι
αποτελούσε από την αρχαιότητα βασικό στοιχείο της ελληνικής διατροφής. Σύμφωνα με την
παράδοση, πρώτη ήμερη ελιά είναι αυτή που φυτεύτηκε από την Αθηνά στην Ακρόπολη
προς τιμήν του Μορίου Διός. Οι Έλληνες είναι ο πρώτος λαός που επιδόθηκε στην
καλλιέργεια της ελιάς που θεωρείται ως το ιερό δένδρο τους και το συναντά κανείς στην
θρησκεία, τον αθλητισμό, την διατροφή, την ιατρική κλπ. Το ελαιόλαδο αποτελεί τμήμα της
Μεσογειακής διατροφής και δρα ευεργετικά στη μείωση προβλημάτων του πεπτικού
συστήματος, του διαβήτη, των καρδιοπαθειών, της υπέρτασης και άλλων προβλημάτων.
Θεωρείται ότι το δένδρο της ελιάς συνδέεται άμεσα με τον ελληνικό πολιτισμό και το
ελαιόλαδο καταναλώνεται στην ημερήσια διατροφή. Περαιτέρω το δένδρο της ελιάς είναι
σημαντική καλλιέργεια για παραγωγή φυτικού ελαίου στην Ελλάδα και τις λοιπές
Μεσογειακές χώρες και μπορεί να ωφεληθεί από την αποτελεσματική χρήση του Κ. Στις
παραμεσόγειες χώρες η τροφοπενία Κ είναι μια από τις συχνότερα απαντώμενες ελλείψεις
ακόμη και σε εδάφη με επαρκή συγκέντρωση Κ. Η διαθεσιμότητα καλής ποιότητας νερού σε
παγκόσμια βάση είναι περιορισμένη και είναι αναγκαία η εξεύρεση και καθιέρωση νέων πιο
αποτελεσματικών μεθόδων άρδευσης. Ακόμη και μια μικρή μείωση της ποσότητας του
αρδευτικού νερού μπορεί να αυξήσει σημαντικά το διαθέσιμο για άλλες χρήσεις καθώς και
να μειώσει την ρύπανση των γεωργικών εδαφών και του υπεδάφιου ορίζοντα του νερού. Η
ξηρασία είναι πιθανώς ο κύριος παράγοντας που μειώνει την παραγωγή σε παγκόσμια βάση.
Η μέθοδος άρδευσης γνωστή ως «Μερική ξήρανση του ριζοστρώματος (partial root drying)
είναι μια καινούργια τεχνική εξοικονόμησης αρδευτικού νερού.
Η απορρόφηση του νερού και των θρεπτικών στοιχείων ρυθμίζεται άμεσα από τα
μορφολογικά χαρακτηριστικά της ρίζας. Η ελιά (Olea europaea L.) δεν έχει κυρίαρχη
πασσαλώδη ρίζα και αναπτύσσει πολλές πλάγιες ρίζες. Στη φύση τα φυτά εκτίθενται σε
διάφορες αντίξοες συνθήκες που συμβάλλουν σημαντικά στην μείωση της αύξησης και της
απόδοσης. Έτσι η αλατότητα είναι ένας σημαντικός περιοριστικός παράγοντας για την
γεωργία της παραμεσόγειας ζώνης και τα φυτά διαφέρουν στην αντοχή τους στην αλατότητα.
vi
Η διδακτορική αυτή διατριβή απαρτίζεται από 5 πειράματα από τα οποία τα δυο
σχεδιάστηκαν για μελέτες της πιο αποτελεσματικής χρήσης Κ από τις ποικιλίες Κορωνέϊκη,
Καλαμών και Arbequina. Στο τρίτο μέρος μελετήθηκε η επίδραση του διαχωρισμού του
ριζικού συστήματος (Split root system) σε δυο στις φυσιολογικές παραμέτρους, την
βλαστική αύξηση και την χημική σύσταση της ποικιλίας «Χονδρολιά Χαλκιδικής». Στο
τέταρτο πείραμα μελετήθηκε η επλίδραση του Κ στην αύξηση του ριζικού συστήματος στις
ποικιλίες «Χονδρολιά Χαλκιδικής , Biancolilla,Μεγαρίτικη» καθώς και στην άγρια ελιά
(Olea sylvestris L). Στο 5ο πείραμα μελετήθηκε η επίδραση των αλάτων NaCl, KCl και
CaCl στην αντοχή στην αλατότητα, στην αύξηση και την χημική σύσταση φυτών (ιδιαίτερα
2
στο Κ) της ποικιλίας ¨Γαϊδουρολιά».
Παρατηρήθηκε μια σημαντική διαφορά στην αποτελεσματικότητα χρήσης του Κ μεταξύ
των ποικιλιών που μελετήθηκαν. Έτσι οι ποικιλίες Κορωνέϊκη και Arbequina ήταν πιο
αποτελεσματικές στην χρήση Κ σε σύγκριση με την ποικιλία Καλαμών. Επίσης οι
περισσότερες παράμετροι αύξησης ήταν ανεξάρτητες από το επίπεδο Κ αλλά ήταν
συνάρτηση της ποικιλίας. Έτσι οι ποικιλίες Κορωνέϊκη και Arbequina είχαν καλύτερη
αύξηση σε σχέση με την Καλαμών. Επίσης η μεγαλύτερη συγκέντρωση Κ στο υπόστρωμα
δεν ασκούσε ισχυρή επίδραση στην απορρόφηση και συγκέντρωση των μακροστοιχείων και
ιχνοστοιχείων σε όλες τις ποικιλίες που μελετήθηκαν.
Αναφορικά με την επίδραση του νερού από αγρονομικής πλευράς οι περισσότερες
παράμετροι αύξησης της «Χονδρολιάς Χαλκιδικής» ήταν καλύτερες σε φυτά με πλήρη
άρδευση, όμως αυτές οι παράμετροι δεν διαφέρουν σημαντικά με τις περιπτώσεις μερικής
αφυδάτωσης του ριζοστρώματος (partial root drying) και ελλειμματικής άρδευσης (Deficit
irrigation). Επίσης η απορρόφηση των θρεπτικών στοιχείων δεν επηρεάστηκε από τις
διαφορετικές περιπτώσεις άρδευσης. Έτσι οι μέθοδοι “μερική αφυδάτωση ριζοστρώματος
(Partial root drying) και ελλειμματική άρδευση (Deficit irrigation)” είναι σημαντικά εργαλεία
για εξοικονόμηση νερού. Λαμβάνοντας υπόψη την εφαρμογή αυτών των μεθόδων στο
χωράφι και το κόστος, η ελλειματική άρδευση είναι προτιμότερη από την μερική αφυδάτωση
του ριζοστρώματος, χωρίς μείωση των αποδόσεων.
Αναφορικά με την ικανότητα της Γαϊδουρολιάς να ανέχεται αυξημένες συγκεντρώσεις KCl,
NaCl και CaCl βρέθηκε ότι η ποικιλία αυτή είναι μετρίως ανθεκτική στο NaCl και ο βαθμός
2
ζημιάς από τοξικότητα είναι συνάρτηση του είδους του άλατος. Τα αποτελέσματα μας
vii
έδειξαν ότι το KCl είναι πιο τοξικό και ακολουθείται από το NaCl και το CaCl . Επίσης
2
βρέθηκε ότι η αλατότητα μειώνει σημαντικά την απορρόφηση Κ.

viii