Effect of greenhouse microclimate and water quality on nutrient uptake in pepper hydroponic crop

Abstract

The nutrient to water uptake ratios, henceforth termed “uptake concentrations” (UC), remain relatively constant over time under similar climatic conditions for a particular plant species and developmental stage. Under greenhouses with low temperature (LT) conditions, the uptake of nutrients may be altered in a different manner than that of the water and thus their UC may be different than in greenhouses with standard temperature (ST) conditions. In the Mediterranean regions, sweet pepper is frequently cultivated in unheated greenhouses in which the temperature during the winter may drop to suboptimal or even lower levels. In these areas, the available irrigation water frequently contains sodium chloride but also calcium bicarbonate, which at excessively high concentrations in closed hydroponic crops can impose Ca accumulation in the recycled NS and concomitantly negatively affect fruit yield and quality of the produce.Taking the above into consideration there were established three studies:In the first study, pepper plants of the cultivars ‘Sammy’ and ‘Orangery’, self-grafted or grafted onto two commercial rootstocks ('Robusto' and 'Terrano'), were cultivated in a greenhouse under either ST or LT conditions. The aim of the study was to test the impact of grafting and greenhouse temperature on total yield, water use efficiency and nutrient uptake. The LT regime reduced yield by about 50% in ‘Sammy’ and 33% in ‘Orangery’, irrespective of the grafting combination. Grafting of ‘Sammy’ onto both 'Robusto' and 'Terrano' increased the total fruit yield by 39% and 34% compared with the self-grafted control, while grafting of ‘Orangery’ increased yield only when the rootstock was ‘Terrano’. The yield increase resulted exclusively from enhancement of the fruit number per plant. Both the water consumption and the water use efficiency were suppressed by the LT regime but the temperature effect interacted with the rootstock/scion combination. The LT increased the UC of K, Ca, Mg, N, and Mn, while it decreased strongly that of P and slightly the UC of Fe, and Zn. The UC of K and Mg were influenced by the rootstock/scion combination but this effect interacted with the temperature regime. In contrast, the Ca, N, and P concentrations were not influenced by the grafting combination. The results of the present study show that the impact of grafting on yield and nutrient uptake in pepper depend not merely on the rootstock genotype but on the rootstock/scion combination.In the second study, mean UC of macro- and micronutrients were determined during five developmental stages in different pepper cultivars grown in a closed hydroponic system by measuring the water uptake and the nutrient removal from the RNS. The experiment was conducted in a Mediterranean environment and the tested cultivars were ‘Orangery’, ‘Bellisa’, ‘Sondela’, ‘Sammy’ self-grafted and ‘Sammy’ grafted onto the commercial rootstock `RS10'. ‘Sondela’ exhibited significantly higher ΝΟ3, Μg, Ca and B UC in comparison with all other cultivars, while Bellisa exhibited higher K UC. The UC of all nutrients were similar in the grafted and the non-grafted ‘Sammy’ plants. The UC of macronutrients estimated in the second study (mmol L-1) ranged from 2.4 to 3.7 for Ca, 1.0 to 1.5 for Mg, 6.2 to 9.0 for K, 11.7 to 13.7 for N, and 0.7 to 1.1 for P. The UC of N, K, Ca and Mg were appreciably higher than the corresponding values found under Dutch climatic conditions, while that of P was similar in both environments during the vegetative stage and higher thereafter. The UC of Fe, Zn and B tended to decrease with time, while that of Mn increased initially and subsequently decreased slightly during the reproductive developmental stage.In the third study, irrigation water containing 1.5, 3.0, 4.5 and 6.0 mM was used to prepare NS in a closed hydroponic crop of sweet pepper cultivated in RNS. The aim of the study was to determine maximum Ca levels that do not harm the crop and to simulate the pattern of Ca accumulation when the Ca concentration in the irrigation water is excessive. At 1.5 mM Ca, no Ca accumulation was observed in the RNS, while at 3.0, 4.5 and 6.0 mM the Ca concentration in the RNS, and concomitantly in the root environment, increased to 17, 28 and 37 mM, corresponding to 6.4, 9.0 and 10.8 dS m-1. The accumulation of Ca in the RNS affected both tissue nutrient concentrations and UC of Ca, S and Mg, but this was not the case for N and K. Growth, yield and plant water uptake were restricted at moderate and high external Ca levels. Our results showed that in soilless sweet pepper crops with zero discharge of fertigation effluents, the Ca concentration in the irrigation water should be lower than 3.0 mM to avoid yield restrictions due to salinity.

Η γλυκιά πιπεριά (Capsicum annuum L. ssp. annuum) είναι ένα λαχανικό θερμής εποχής, ευαίσθητο στην αλατότητα και ευρέως διαδεδομένο τόσο λόγω της οικονομικής του σημασίας όσο και λόγω της διατροφικής αξίας των καρπών του, οι οποίοι χαρακτηρίζονται από υψηλά επίπεδα αντιοξειδωτικών όπως το ασκορβικό οξύ, τα καροτενοειδή, το β-καροτένιο και φαινολικές ενώσεις. Σε καλλιέργειες πιπεριάς σε κλειστά υδροπονικά συστήματα ο καθαρός όγκος του παρεχόμενου νερού είναι ουσιαστικά ίσος με εκείνον που αφαιρείται μέσω της διαπνοής, εάν ανακυκλώνεται συνεχώς ολόκληρη η ποσότητα του διαλύματος απορροής. Επιπρόσθετα, ο λόγος εισροών μεταξύ της μάζας ενός θρεπτικού στοιχείου και του όγκου του νερού σε ένα κλειστό υδροπονικό σύστημα, είναι ίσος με τη συγκέντρωση αυτού του θρεπτικού στοιχείου στο θρεπτικό διάλυμα που παρέχεται στα φυτά για να αντισταθμιστεί η απορρόφηση θρεπτικών στοιχείων και νερού από τα φυτά. Το παραπάνω θρεπτικό διάλυμα το οποίο αναμειγνύεται με το διάλυμα απορροής που πρόκειται να ανακυκλωθεί ονομάζεται συνήθως "θρεπτικό διάλυμα για κλειστά συστήματα". Η μονάδα που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση των αναλογιών απορρόφησης θρεπτικών στοιχείων προς νερό είναι η μάζα θρεπτικών στοιχείων ανά όγκο νερού, η οποία είναι ίδια με εκείνη που χρησιμοποιείται για τις συγκεντρώσεις σε θρεπτικά διαλύματα. Ως εκ τούτου, ο όρος "συγκέντρωση απορρόφησης" χρησιμοποιείται για να περιγράψει τις αναλογίες απορρόφησης θρεπτικών στοιχείων προς την απορρόφηση νερού. Στα περισσότερα θερμοκήπια της Μεσογείου η θέρμανση κατά τη διάρκεια της ψυχρής περιόδου του έτους είτε δεν εφαρμόζεται είτε εφαρμόζεται σποραδικά, με στόχο απλώς τη διατήρηση της εσωτερικής θερμοκρασίας σε επίπεδα υψηλότερα από το ελάχιστο όριο ανάπτυξης. Ωστόσο, υπό συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας, ο μεταβολισμός των φυτών και οι συνακόλουθες απαιτήσεις σε θρεπτικά στοιχεία μπορεί να αλλάξουν σημαντικά σε σύγκριση με τις βέλτιστες συνθήκες θερμοκρασίας. Επιπλέον, οι ρυθμοί διαπνοής και ταυτόχρονα η απορρόφηση νερού μεταβάλλονται σημαντικά υπό συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας. Ως εκ τούτου, οι λόγοι απορρόφησης θρεπτικών στοιχείων προς νερό μπορεί να αλλάξουν σημαντικά σε σύγκριση με εκείνους που προσδιορίζονται υπό τις βέλτιστες συνθήκες θερμοκρασίας, εάν η μέση θερμοκρασία μέσα σε ένα θερμοκήπιο είναι σημαντικά χαμηλότερη από το βέλτιστο εύρος. Οι τυποποιημένες συστάσεις για τα επίπεδα των μακρο- και μικροστοιχείων στο θρεπτικό διάλυμα κλειστών συστημάτων υδροπονικής καλλιέργειας πιπεριάς, βασίζονται κυρίως σε έρευνες που πραγματοποιήθηκαν στις Κάτω Χώρες. Ωστόσο, για ένα συγκεκριμένο είδος φυτού, οι τυποποιημένες συστάσεις σχετικά με τη σύνθεση ενός θρεπτικού διαλύματος σε κλειστά υδροπονικά συστήματα πρέπει να βασίζονται σε πειραματικά δεδομένα που προέρχονται από παρόμοιες κλιματικές ζώνες. Προηγούμενες έρευνες έδειξαν ότι στις υδροπονικές καλλιέργειες σε θερμές και ξηρές κλιματολογικές συνθήκες, όπως αυτές που επικρατούν στη λεκάνη της Μεσογείου, η συγκέντρωση απορρόφησης μπορεί να διαφέρει σημαντικά από εκείνη που παρατηρείται στα θερμοκήπια της Βόρειας Ευρώπης. Επιπλέον, στις συνθήκες αυτές περιορίζεται η διαθεσιμότητα νερού καλής ποιότητας λόγω χαμηλής βροχόπτωσης και υψηλής εξατμισοδιαπνοής και αυξάνονται οι ρυθμοί απελευθέρωσης ιόντων ασβεστίου στο εδαφικό διάλυμα. Ως αποτέλεσμα, η συγκέντρωση ασβεστίου στα ύδατα που χρησιμοποιούνται για την άρδευση κηπευτικών καλλιεργειών φθάνει σε υπερβολικά υψηλές τιμές σε σύγκριση με τις ανάγκες των φυτών. Λαμβάνοντας υπόψη ότι τόσο η τουριστική βιομηχανία όσο και η ακίνητη περιουσία στην ευρύτερη περιοχή της Μεσογείου αυξάνουν τις απαιτήσεις κατανάλωσης νερού, πολλοί καλλιεργητές έχουν ως μοναδική επιλογή την χρήση υπόγειων υδάτων με υπερβολικά υψηλές συγκεντρώσεις όχι μόνο χλωριούχου νατρίου, αλλά και ασβεστίου.Στην παραγωγή λαχανικών, ο εμβολιασμός χρησιμοποιείται ως μια αποτελεσματική τεχνική φυτοπροστασίας για περισσότερα από 50 χρόνια και σε πολλά μέρη του κόσμου. Παρά το γεγονός ότι η εφαρμογή του στην εμπορική παραγωγή πιπεριάς είναι λιγότερο διαδεδομένη σε σύγκριση με την τομάτα, αγγούρι και καρπούζι, τα τελευταία χρόνια αρκετά υποκείμενα που χρησιμοποιήθηκαν για την εμβολιασμό πιπεριάς απέδειξαν ότι προσδίδουν σημαντική ανοχή σε παράγοντες βιοτικής και αβιοτικής καταπόνησης, αυξάνοντας το ενδιαφέρον μεταξύ των παραγωγών καλλιέργειας πιπεριάς θερμοκηπίου.Έχοντας υπόψιν τα προαναφερόμενα, δημιουργήθηκαν τρεις πειραματικές εργασίες σε περιβάλλον θερμοκηπίου.Στην πρώτη πειραματική εργασία, η έλλειψη δεδομένων στη διεθνή επιστημονική βιβλιογραφία σχετικά με την εκτίμηση των συγκεντρώσεων απορρόφησης σε πειράματα γλυκιάς πιπεριάς που καλλιεργούνται υπό θερμές και ξηρές κλιματολογικές συνθήκες, οδήγησε στον σχεδιασμό πειράματος με σκοπό τον υπολογισμό των μέσων τιμών συγκεντρώσεων απορρόφησης για τα περισσότερα μακρο- και μικροστοιχεία σε καλλιέργεια πιπεριάς που αναπτύχθηκε σε μεσογειακό περιβάλλον και συγκρισή των με αντίστοιχα δεδομένα που προέρχονται από βόρειο-Ευρωπαϊκές κλιματικές συνθήκες. Επιπλέον, δεδομένου της μεγάλης ποικιλίας εμπορικών τύπων πιπεριάς καθώς και της αυξανόμενης χρήσης εμβολιαζόμενων σπορόφυτων στην εγκατάσταση καλλιεργειών θερμοκηπίου πιπεριάς, εκτιμήθηκαν στο πείραμα αυτό οι συγκεντρώσεις απορρόφησης για τέσσερις διαφορετικού τύπου ποικιλίες πιπεριάς (Capsicum annuum L.), που αναπτύχθηκαν σε θάλαμο υαλόφρακτου θερμοκηπίου, εντός ανακυκλούμενου θρεπτικού διαλύματος και σύμφωνα με τις αρχές της καλλιέργειας σε λεπτή στοιβάδα θρεπτικού διαλύματος (Nutrient Film Technique- NFT). Οι δύο ποικιλίες που χρησιμοποιήθηκαν ήταν τύπου «Τετράλοβος» (Orangery, Sondela) και οι υπόλοιπες δύο ήταν τύπου «Φλωρίνης» (Bellisa) και «Κέρατο» (Sammy), από τις οποίες η ‘Sammy’ ήταν είτε αυτο-εμβολιαζόμενη είτε εμβολιαζόμενη στο εμπορικό υποκείμενο ‘RS10’ (Capsicum annuum). Οι τρεις μη εμβολιαζόμενες ποικιλίες και οι δύο συνδυασμοί της ‘Sammy’ δηλ. η αυτο-εμβολιαζόμενη και η εμβολιαζόμενη στο εμπορικό υποκείμενο ‘RS10’, αποτέλεσαν τις πέντε πειραματικές μεταχειρίσεις. Το αρχικό θρεπτικό διάλυμα με το οποίο τροφοδοτήθηκαν τα φυτά είχε ηλεκτρική αγωγιμότητα (electrical conductivity -EC) 2,6 dS m-1 και περιείχε συγκεντρώσεις θρεπτικών στοιχείων: 6.00 mM K, 6.5 mM Ca, 2.0 mM Mg, 0.5 mM NH4, 15.6 mM NO3, 1.2 mM H2PO4, 6.5 mM SO42, 15.0 µM Fe, 10.0 μM Mn, 7.0 µM Zn, 0.8 µM Cu, 50.0 µM B και 0.5 µM Mo. Μετά τη μεταφύτευση, τα θρεπτικά στοιχεία και το νερό που απορροφήθηκαν από τα φυτά αναπληρώνονταν καθημερινά με την παροχή θρεπτικού διαλύματος συμπλήρωσης με διαφορετικές συγκεντρώσεις θρεπτικών στοιχείων σε σχέση με το αρχικό θρεπτικό διάλυμα. Κάθε τέσσερις εβδομάδες το ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα απομακρύνονταν και στην θέση του τοποθετούνταν φρέσκο θρεπτικό διάλυμα που περιείχε συγκεντρώσεις θρεπτικών στοιχείων: 6.0 mM K, 5.3 mM Ca, 1.65 mM Mg, 0.5 mM NH4, 14.6 mM NO3, 1.2 mM H2PO4, 2.0 mM SO4, 20.0 μM Fe, 12.0 μM Mn, 6.0 µM Zn, 0.8 μM Cu, 45.0 μM B and 0.5 μM Mo. Το θρεπτικό διάλυμα που καταναλώθηκε από τα φυτά καταγράφονταν καθημερινά και αντικαταστάθηκε με τροφοδότηση θρεπτικού διαλύματος συμπλήρωσης με βάση το στάδιο ανάπτυξης των φυτών. Πιο συγκεκριμένα, για το βλαστικό στάδιο οι συγκεντρώσεις θρεπτικών στοιχείων ήταν: 5.3 mM K, 3.15 mM Ca, 1.3 mM Mg, 1.4 mM NH4, 11.6 mM NO3, 1.1 mM H2PO4, 1.2 mM SO4, 15.0 μM Fe, 10.0 μM Mn, 4.0 µM Zn, 0.8 μM Cu, 30.0 μM B και 0.5 μM Mo. Οι αντίστοιχες συγκεντρώσεις για το αναπαραγωγικό στάδιο ήταν: 6.0 mM K, 2.7 mM Ca, 1.1 mM Mg, 0.80 mM NH4, 10.6 mM NO3, 1.1 mM H2PO4, 1.1 mM SO4, 15.0 μM Fe, 10.0 μM Mn, 0.7 μM Cu, 5.0 µM Zn, 25.0 μM B και 0.5 μM Mo. Για την εκτίμηση των συγκεντρώσεων απορρόφησης χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος υπολογισμού που βασίζεται στην απομάκρυνση των θρεπτικών στοιχείων και του νερού από το ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα.Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η ‘Bellisa’ και η ‘Sondela’ είχαν αθροιστική κατανάλωση νερού περίπου 15% λιγότερο από την ‘Orangery’ και την αυτο-εμβολιαζόμενη ‘Sammy’ και περίπου 20% λιγότερο από την εμβολιαζόμενη ‘Sammy’ στο εμπορικό υποκείμενο RS10. Οι παραπάνω διαφορές στην αθροιστική κατανάλωση νερού δεν είχαν καμία σημαντική επίδραση στην συνολική παραγωγή καρπών, η οποία παραγωγή ήταν παρόμοια σε όλες τις ποικιλίες, χωρίς σημαντικές διαφορές μεταξύ τους. Ωστόσο ο αριθμός των καρπών ανά φυτό και το μέσο βάρος των καρπών επηρεάστηκαν σημαντικά από τον γονότυπο, με τις ‘Orangery’ και ‘Sondela’ να παρήγαγαν πολύ λιγότερους καρπούς από την ‘Sammy’, αλλά το βάρος των καρπών της τελευταίας ήταν επίσης πολύ μικρότερο. Ο εμβολιασμός της ‘Sammy’ στο εμπορικό υποκείμενο ‘RS10’ δεν είχε αντίκτυπο στη συνολική παραγωγή καρπών, ούτε στον αριθμό καρπών ανά φυτό ή στο μέσο βάρος καρπών και δεν βελτίωσε την αποδοτικότητα χρήσης νερού της ‘Sammy’. Η ‘Sondela’ λόγω της παρόμοιας απόδοσης και της σημαντικά χαμηλότερης αθροιστικής κατανάλωσης νερού σε σύγκριση με τις ‘Sammy’ και ‘Bellisa’, εμφάνισε σημαντικά υψηλότερη αποδοτικότητα χρήσης νερού από τις δύο αυτές ποικιλίες. Ωστόσο, η αποτελεσματικότητα χρήσης νερού της ‘Orangery’ ήταν τόσο υψηλή όσο αυτής της ‘Sondela’.Ανεξάρτητα από την ποικιλία, η συγκέντρωση ασβεστίου στο ανακυκλoύμενο θρεπτικό διάλυμα μειώθηκε αισθητά στο χρονικό διάστημα μεταξύ της έναρξης της άνθησης και της έναρξης της συγκομιδής, επειδή η συγκέντρωση απορρόφησης ασβεστίου μεγιστοποιήθηκε. Μετά την έναρξη της συγκομιδής, η συγκέντρωση απορρόφησης του ασβεστίου τείνει να μειώνεται σταδιακά κάτι που οδήγησε σε αυξημένα επίπεδα ασβεστίου στο ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα.Η συγκέντρωση μαγνησίου στο ανακυκλoύμενο θρεπτικό διάλυμα τείνει να μειώνεται ελαφρά μέχρι την έναρξη της συγκομιδής, ενώ στη συνέχεια έδειξε μια αυξητική τάση η οποία ήταν πολύ αδύναμη στη ‘Sondela’ και ισχυρότερη στη ‘Sammy’, ανεξάρτητη επίσης και από τον γονότυπο του υποκειμένου. Μετά την έναρξη της ανθοφορίας, οι συγκεντρώσεις απορρόφησης μαγνησίου παρέμειναν σχεδόν σταθερές καθόλη τη διάρκεια της περιόδου καλλιέργεια και ανεξάρτητα από την ποικιλία. Σε όλη τη διάρκεια της καλλιεργητικής περιόδου, οι υψηλότερες συγκεντρώσεις απορρόφησης μαγνησίου μεταξύ των ποικιλιών μετρήθηκαν στη ‘Sondela’.Οι συγκεντρώσεις ολικού αζώτου στο θρεπτικό διάλυμα ανακύκλωσης μειώθηκαν ελαφρά κατά την περίοδο συγκομιδής, ενώ παράλληλα η συγκέντρωση απορρόφησης ολικού αζώτου ακολούθησε μια αυξητική πορεία μέχρι την έναρξη σχεδόν της συγκομιδής και στην συνέχεια παρέμεινε έως το τέλος της συγκομιδής σταθερή. Οι αυτο-εμβολιαζόμενες ‘Sammy’ απορρόφησαν λιγότερο άζωτο ανά λίτρο νερού μετά την έναρξη της ανθοφορίας και στο πολύ πρώιμο στάδιο της συγκομιδής, αλλά στη συνέχεια η συγκέντρωση απορρόφησης ολικού αζώτου δεν επηρεάστηκε από την ποικιλία πιπεριάς. Η συγκέντρωση φωσφόρου στα ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα έδειξε μια αυξανόμενη τάση στο διάστημα από την μεταφύτευση μέχρι την έναρξη της ανθοφορίας στις αυτο-εμβολιαζόμενες ‘Sammy’, ‘Orangery’ και ‘Sondela’, που συνοδεύτηκε από αντίστοιχη μείωση της συγκέντρωσης απορρόφησης φωσφόρου στο ίδιο χρονικό διάστημα. Αντίθετα, τα επίπεδα της συγκέντρωσης απορρόφησης φωσφόρου και συγκεντρώσης φωσφόρου στο ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα της ‘Belissa’ και της εμβολιαζόμενη ‘Sammy’ στο ‘RS10’, δεν άλλαξαν κατά το χρονικό διάστημα της έναρξης της άνθησης, σε σύγκριση με το αρχικό στάδιο βλαστικής ανάπτυξης. Μετά την έναρξη της ανθοφορίας, τόσο η συγκέντρωση φωσφόρου στο ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα όσο και η συγκέντρωση απορρόφησης φωσφόρου παρέμειναν σταθερές μέχρι το τέλος της καλλιέργειας. Οι συγκεντρώσεις απορρόφησης μαγγανίου και ψευδαργύρου ήταν υψηλότερες κατά τη διάρκεια του σταδίου της βλαστικής ανάπτυξης και ακολούθως μειώνονταν ελαφρά αλλά συνεχώς έως μετά την έναρξη της συγκομιδής, ενώ δεν υπήρξαν σημαντικές διαφορές μεταξύ των διαφόρων ποικιλιών. Η συγκέντρωση απορρόφησης σιδήρου μειώνονταν επίσης σταθερά κατά τη διάρκεια της περιόδου καλλιέργειας, χωρίς σημαντικές διαφορές μεταξύ των εξεταζόμενων ποικιλιών. Η συγκέντρωση απορρόφησης βορίου μειώθηκε κατά τη διάρκεια του σταδίου βλαστικής ανάπτυξης έως και μετά την έναρξη της συγκομιδής και παρέμεινε περίπου σταθερή στην συνέχεια κατά τη διάρκεια του αναπαραγωγικού σταδίου. Κατά τη διάρκεια του αναπαραγωγικού σταδίου, δηλαδή μετά από τους τρεις πρώτους μήνες από τη μεταφύτευση, η συγκέντρωση απορρόφησης βορίου της ‘Sondela’ ήταν σημαντικά υψηλότερη από αυτής των άλλων εξεταζόμενων ποικιλιών. Επίσης, ο εμβολιασμός της ‘Sammy’ στο υποκείμενο RS10 δεν είχε σημαντική επίδραση στην συγκέντρωση απορρόφησης των μικροστοιχείων. Συμπερασματικά, η παρούσα μελέτη έδειξε ότι το στάδιο ανάπτυξης των φυτών πιπεριάς έχει ισχυρό αντίκτυπο στις συγκεντρώσεις απορρόφησης των θρεπτικών στοιχείων. Για τα περισσότερα θρεπτικά μακρο-στοιχεία, δηλαδή κάλιο, ασβέστιο, μαγνήσιο και όλα τα υπό μελέτη μικροστοιχεία, οι συγκεντρώσεις απορρόφησης έτειναν να μειώνονταν με τον χρόνο και μόνο αυτές του ολικού αζώτου και φωσφόρου αυξάνονταν ελαφρά μετά το αρχικό βλαστικό στάδιο. Οι συγκεντρώσεις απορρόφησης των θρεπτικών στοιχείων είναι γνωστό ότι δεν αλλάζουν δραματικά κατά την περίοδο μιας καλλιέργειας. Στην παρούσα μελέτη, η τάση των συγκεντρώσεων απορρόφησης να μειώνονται με το χρόνο για τα περισσότερα θρεπτικά στοιχεία (εκτός του αζώτου και φωσφόρου) φαίνεται να οφείλεται κυρίως σε μια ισχυρότερη αύξηση του ρυθμού απορρόφησης του νερού στον χρόνο σε σχέση με τους ρυθμούς απορρόφησης θρεπτικών στοιχείων, αν και σε απόλυτες τιμές αυξάνεται η ζήτηση θρεπτικών στοιχείων. Οι σημαντικά υψηλότερες συγκεντρώσεις απορρόφησης ασβεστίου και μαγνησίου στη ‘Sondela’ και καλίου στη ‘Bellisa’ σε σύγκριση με εκείνες που καταγράφηκαν σε όλους τους άλλους γονότυπους οι οποίες ήταν σταθερές καθ 'όλη την περίοδο καλλιέργειας, οφείλονταν στον συνδυασμό τόσο των διαφορών στην ολική φυτική διαπνοή, εξαιτίας των διαφορών στην φυλλική επιφάνεια όσο και στη ζήτηση θρεπτικών στοιχείων. Πράγματι, η ‘Sondela’ και η ‘Bellisa’ είναι ποικιλίες που καλλιεργούνται για την παραγωγή καρπών κόκκινης πιπεριάς οι οποίες χρειάζονται περισσότερο χρόνο για να ωριμάσουν από εκείνες που συλλέγονται πράσινες, όπως συμβαίνει με την ‘Sammy’. Όμως είναι γνωστό ότι η καθυστέρηση στην συγκομιδή καρπών, αυξάνει μεν το φορτίο καρπών, αλλά καθυστερεί την βλαστική ανάπτυξη, μειώνοντας έτσι την φυλλική επιφάνεια ανά φυτό και ταυτόχρονα την ολική φυτική διαπνοή. Επιπλέον, ο παράγοντας που τελικά οδήγησε σε υψηλότερες συγκεντρώσεις απορρόφησης ασβεστίου και μαγνησίου στη ‘Sondela’ από ότι στους άλλους γονότυπους, ήταν η υψηλότερες συγκεντρώσεις ασβεστίου στα φύλλα και του μαγνησίου στα φύλλα και στους καρπούς. Η σημαντικά υψηλότερη συγκέντρωση απορρόφησης καλίου στη ‘Bellisa’ οφειλόταν επίσης στο συνδυασμό υψηλότερης ολικής φυτικής διαπνοής και υψηλότερων συγκεντρώσεων καλίου στα φύλλα. Οι συγκεντρώσεις απορρόφησης ολικού αζώτου και φωσφόρου δεν φαίνεται να επηρεάζονται από τον γονότυπο της ποικιλίας, ενώ εκείνες των σιδήρου, μαγγανίου, ψευδαργύρου και βορίου δεν έδειξαν σταθερή επίδραση του γονότυπου, αν και η ‘Sondela’ παρουσίασε σημαντικά υψηλότερες συγκεντρώσεις απορρόφησης ψευδαργύρου και βορίου από τις άλλες ποικιλίες σε ορισμένα στάδια ανάπτυξης. Η ‘Sondela’ εμφάνισε υψηλότερη συγκέντρωση απορρόφησης βορίου μόνο κατά τη διάρκεια του αναπαραγωγικού σταδίου ανάπτυξης, γεγονός που δείχνει την επίδραση του αριθμού καρπών στην απορρόφηση βορίου και λιγότερο επίδραση που σχετίζεται με τη διαπνοή. Το υποκείμενο πιπεριάς ‘RS10’ το οποίο χρησιμοποιήθηκε για τον εμβολιασμό της ‘Sammy’ ανήκει στο ίδιο είδος με το εμβόλιο (Capsicum annuum) και όχι σε άγριο συγγενικό είδος πιπεριάς που χαρακτηρίζεται από έντονο ριζικό σύστημα. Αυτός είναι πιθανότατα ο λόγος για την έλλειψη διαφορών στα επίπεδα θρεπτικών στοιχείων των φύλλων και καρπών καθώς και στις συγκεντρώσεις απορρόφησης μεταξύ φυτών ‘Sammy’ αυτο-εμβολιαζόμενων και φυτών ‘Sammy’ εμβολιασμένων στο υποκείμενο ‘RS10’. Οι συγκεντρώσεις απορρόφησης που βρέθηκαν σε αυτή τη μελέτη κυμαίνονταν από 2,4 - 3,7 mmol L-1 για ασβέστιο, 1,0 - 1,5 mmol L-1 για μαγνήσιο, 6,1 – 9,0 mmol L-1 για κάλιο, 11,7 - 13,7 mmol L-1 για άζωτο και 0,7 - 1,1 mmol L-1 για φώσφορο. Στην δεύτερη πειραματική εργασία, για να ελεγχθεί το κατά πόσο η υποβέλτιστη ή χαμηλή θερμοκρασία και ο εμβολιασμός μεταβάλλουν τις συγκεντρώσεις απορρόφησης σε καλλιέργειες πιπεριάς που αναπτύσσονται σε μη θερμαινόμενα ή ανεπαρκώς θερμαινόμενα θερμοκήπια στις κλιματικές συνθήκες της Μεσογείου, σχεδιάστηκε ένα πείραμα σε δύο θαλάμους ενός θερμαινόμενου θερμοκηπίου όπου η ελάχιστη θερμοκρασία ημέρας/νύχτας διατηρήθηκε συνεχώς στους 21/16°C και στους 12/7°C στους θαλάμους 1 και 2, αντίστοιχα, κατά τη διάρκεια ολόκληρης της πειραματικής περιόδου. Οι παραπάνω θερμοκρασίες αντιστοιχούσαν σε μια τυπική και χαμηλής θερμοκρασίας καλλιεργητική μεταχείριση, αντίστοιχα. Στους παραπάνω θαλάμους, δύο ποικιλίες γλυκιάς πιπεριάς (Capsicum annuum L.) είτε αυτο-εμβολιαζόμενες είτε εμβολιαζόμενες σε δύο διαφορετικά εμπορικά υποκείμενα, αναπτύχθηκαν σε ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα σύμφωνα με τις αρχές της καλλιέργειας σε λεπτή στοιβάδα θρεπτικού διαλύματος (Nutrient Film Technique- NFT). Οι δύο ποικιλίες πιπεριάς ήταν η πρώτη τύπου «Τετράλοβος» (Orangery) και η δεύτερη επιμήκης τύπου «Κέρατο» (Sammy), ενώ τα δύο υποκείμενα ήταν το ‘Robusto’ και το ‘Terrano’, τα οποία ανήκουν στο Capsicum annuum. Οι έξι συνδυασμοί εμβολιασμού που μελετήθηκαν ήταν: ‘Sammy’/‘Sammy’, ‘Robusto’/‘Sammy’, ‘Terrano’/‘Sammy’, ‘Orangery’/‘Orangery’, ‘Robusto’/‘Orangery’ και ‘Terrano’/‘Orangery’. Κάθε συνδυασμός επαναλήφθηκε τρεις φορές και συνολικά χρησιμοποιήθηκαν 36 πειραματικά κλειστά υδροπονικά συστήματα κυκλοφορίας και για τους δυο θαλάμους. Στις 29 Νοεμβρίου, εννέα φυτά από τους παραπάνω συνδυασμούς μεταφυτεύθηκαν στα 36 κλειστά υδροπονικά συστήματα κυκλοφορίας, δημιουργώντας πυκνότητα φυτών 2,5 φυτά ανά m2 για κάθε θάλαμο. Κάθε κλειστό υδροπονικό σύστημα κυκλοφορίας περιλάμβανε ένα κανάλι, ατομική δεξαμενή τροφοδοσίας, αντλία και σωλήνες άρδευσης. Πριν από τη μεταφύτευση, σε όλες τις δεξαμενές τροφοδοσίας τοποθετήθηκε αρχικό θρεπτικό διάλυμα. Η στάθμη του θρεπτικού διαλύματος στην δεξαμενή τροφοδοσίας διατηρούνταν σταθερή, χρησιμοποιώντας έναν φλοτέρ και έναν σωλήνα συνδεδεμένο με μια δεξαμενή συμπλήρωσης, που ήταν τοποθετημένη πάνω από την δεξαμενή τροφοδοσίας. Το αρχικό θρεπτικό διάλυμα που καταναλώνονταν από τα φυτά στην δεξαμενή τροφοδοσίας, αντισταθμίζονταν με αυτόματη έγχυση ενός θρεπτικού διαλύματος συμπλήρωσης κατάλληλης σύνθεσης για καλλιέργεια πιπεριάς σε κλειστά υδροπονικά συστήματα, το οποίο περιέχονταν στη δεξαμενή συμπλήρωσης. Η σύνθεση του θρεπτικού διαλύματος συμπλήρωσης ήταν περίπου ίδια με τις τυπικές συγκεντρώσεις απορρόφησης για καλλιέργεια πιπεριάς που εκτιμήθηκαν στο προηγούμενο πείραμα. Αμέσως μετά τη μεταφύτευση συλλέχθηκαν δείγματα αρχικού διαλύματος και διαλύματος συμπλήρωσης από όλα τα κλειστά υδροπονικά συστήματα κυκλοφορίας, ενώ η τελευταία συλλογή αντίστοιχων δειγμάτων συλλέχθηκε μετά την ολοκλήρωση 790 βαθμοημερών και στους δύο θαλάμους. Λόγω των διαφορετικών συνθηκών θερμοκρασίας σε κάθε θάλαμο, ο χρόνος που απαιτείται για την επίτευξη των ίδιων βαθμοημερών ήταν διαφορετικός, με την έναρξη της συγκομιδή στους θαλάμους 1 και 2 να ήταν στις 6 Φεβρουαρίου και 23 Μαρτίου αντίστοιχα και το τέλος της συγκομιδής στις 5 Μαΐου για τον θάλαμο 1 και 20 Μαΐου για τον θάλαμο 2. Οι μέσες αναλογίες απορρόφησης θρεπτικών στοιχείων προς νερό (συγκεντρώσεις απορρόφησης) για το ασβέστιο, μαγνήσιο, κάλιο, ολικό άζωτο, φώσφορο, σίδηρο, μαγγάνιο, ψευδάργυρο και βόριο υπολογίστηκαν μετρώντας την ολική απορρόφηση κάθε θρεπτικού στοιχείου και της συγκέντρωσης απορρόφηση νερού από το ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα κατά τη διάρκεια καλλιεργητικής περιόδου που αντιστοιχούσε σε 790 βαθμοημέρες και για τους δύο θαλάμους.Η καλλιεργητική μεταχείριση με χαμηλές θερμοκρασίες του θαλάμου 2 μείωσε τη συνολική παραγωγή καρπών κατά περίπου 50% στη ‘Sammy’ και στο 33% στην ‘Orangery’, ανεξάρτητα από τους συνδυασμούς εμβολιασμού. Ο εμβολιασμός στο υποκείμενο ‘Robusto’ δεν είχε αντίκτυπο στην κατανάλωση νερού των φυτών, ενώ αντίθετα ο εμβολιασμός στο ‘Terrano’ αύξησε την κατανάλωση νερού των φυτών μόνο όταν το εμβόλιο ήταν η ‘Orangery’. Η αποδοτικότητα χρήσης νερού μειώθηκε σημαντικά στις χαμηλές θερμοκρασίες του θαλάμου 2, ανεξάρτητα από το συνδυασμούς υποκειμένου/εμβολίου. Η κατανάλωση νερού των φυτών αυξήθηκε σημαντικά στις χαμηλές θερμοκρασίες του θαλάμου 2 με τον εμβολιασμό της ‘Sammy’ στα υποκείμενα ‘Robusto’ και ‘Terrano’, ενώ στις τυπικές θερμοκρασίες του θαλάμου 1 αυτό συνέβη μόνο όταν το υποκείμενο της ‘Sammy’ ήταν το ‘Robusto’. Ωστόσο, ο εμβολιασμός στην ‘Orangery’ δεν είχε καμία επίδραση στην κατανάλωση νερού των φυτών, ανεξάρτητα από το υποκείμενο και τις θερμοκρασίες των θαλάμων. Η συγκέντρωση απορρόφησης καλίου ήταν σημαντικά υψηλότερη στην μεταχείριση με τις χαμηλές θερμοκρασίες του θαλάμου 2 σε σύγκριση με τις τυπικές θερμοκρασίες του θαλάμου 1, τόσο στα αυτο-εμβολιαζόμενα φυτά όσο και στα φυτά εμβολιαζόμενα στο ‘Robusto’, ανεξάρτητα από το εμβόλιο. Ωστόσο, οι διαφορές αυτές δεν ήταν σημαντικές στα φυτά των ‘Sammy’ και ‘Orangery’ που είχαν εμβολιασθεί στο ‘Terrano’, επειδή το τελευταίο αύξησε σημαντικά τη συγκέντρωση απορρόφησης καλίου τόσο στην ‘Orangery’ όσο και στην ‘Sammy’ στις τυπικές θερμοκρασίες σε σύγκριση με τους άλλους συνδυασμούς εμβολιασμού.Η συγκέντρωση απορρόφησης ασβεστίου δεν επηρεάστηκε από κανένα συνδυασμό εμβολιασμού, αλλά ήταν σημαντικά υψηλότερη στις χαμηλές θερμοκρασίες του θαλάμου 2 του θερμοκηπίου. Η συγκέντρωση απορρόφησης του μαγνησίου, όπως και του καλίου, ήταν σημαντικά υψηλότερη στην μεταχείριση με τις χαμηλές θερμοκρασίες του θαλάμου 2 σε σύγκριση με τις τυπικές θερμοκρασίες του θαλάμου 1, τόσο στα αυτο-εμβολιαζόμενα φυτά όσο και στα φυτά εμβολιαζόμενα στο ‘Robusto’, ανεξάρτητα από το εμβόλιο, ενώ δεν επηρεάστηκε από τις χαμηλές θερμοκρασίες του θαλάμου 2 όταν αμφότερες οι ποικιλίες είχαν εμβολιαστεί στο ‘Terrano’. Ο εμβολιασμός τόσο στο ‘Robusto’ όσο και στο ‘Terrano’ αύξησε την συγκέντρωση απορρόφησης μαγνησίου στις τυπικές θερμοκρασίες, ενώ στις χαμηλές θερμοκρασίες μόνο το ‘Robusto’ αύξησε συγκέντρωση απορρόφησης μαγνησίου. Η συγκέντρωση απορρόφησης ολικού αζώτου ήταν σημαντικά χαμηλότερη, ενώ αυτήν του φωσφόρου ήταν σημαντικά υψηλότερη, στις τυπικές θερμοκρασίες του θαλάμου 1 σε σύγκριση με τη χαμηλές θερμοκρασίες του θαλάμου 2 και αυτό ανεξάρτητα από την ποικιλία και τον γονότυπο του υποκειμένου. Οι συνδυασμοί υποκειμένων/εμβολίων δεν είχαν καμία σημαντική επίδραση στις συγκεντρώσεις απορρόφησης ολικού αζώτου και φωσφόρου, ενώ και η αλληλεπίδραση μεταξύ των συνθηκών θερμοκρασίας και του εμβολιασμού ήταν μη σημαντική. Υπό συνθήκες τυπικών θερμοκρασιών του θαλάμου 1 οι συγκεντρώσεις απορρόφησης των σιδήρου και ψευδαργύρου ήταν σημαντικά υψηλότερες ενώ η αντίστοιχη του μαγγανίου ήταν σημαντικά χαμηλότερες, σε σύγκριση με αυτές των χαμηλών θερμοκρασιών του θαλάμου 2, χωρίς καμία σημαντική αλληλεπίδραση μεταξύ των συνθηκών θερμοκρασίας και του συνδυασμών υποκειμένων/εμβολίων. Επιπλέον, οι συνδυασμοί εμβολιασμού δεν είχαν σημαντική επίδραση στις συγκεντρώσεις απορρόφησης των σιδήρου και ψευδαργύρου. Ωστόσο, η συγκέντρωση απορρόφησης μαγγανίου επηρεάστηκε σημαντικά τόσο από την ποικιλία όσο και από τον εμβολιασμό. Συγκεκριμένα, η ‘Orangery’ απορρόφησε σημαντικά περισσότερο μαγγάνιο ανά λίτρο απορροφούμενου νερού από τη ‘Sammy’, ανεξάρτητα του γονότυπου του υποκειμένου. Επιπλέον, ο εμβολιασμός της ‘Orangery’ τόσο στο ‘Robusto’ όσο και στο ‘Terrano’ μείωσε τη μάζα του απορροφούμενου μαγγανίου ανά λίτρο απορροφούμενου νερού, ενώ ο εμβολιασμός της ‘Sammy’ στα υποκείμενα αυτά δεν είχε καμία επίδραση στην συγκέντρωση απορρόφησης μαγγανίου. Η συγκέντρωση απορρόφησης βορίου επηρεάστηκε από το συνθήκες θερμοκρασίας των θαλάμων και από τους συνδυασμούς των υποκειμένων/εμβολίων. Η πιπεριά είναι φυτό θερμής περιόδου με υψηλή ευαισθησία σε υποβέλτιστες θερμοκρασίες και συνεπώς η μείωση της παραγωγής καρπών που μετρήθηκε και οφείλονταν στην επίδραση των χαμηλών θερμοκρασιών στο συγκεκριμένο πείραμα αναμενόταν πλήρως. Επίσης, δεν παρατηρήθηκε αλληλεπίδραση μεταξύ της κατασταλτικής επίδρασης των χαμηλών θερμοκρασιών στην παραγωγής καρπών με τον εμβολιασμό και το υποκείμενο, πράγμα που δείχνει ότι τα υπό έλεγχο υποκείμενα δεν επηρεάζουν την ανεκτικότητα της πιπεριάς στο ψύχος. Τα αποτελέσματα του συγκεκριμένου πειράματος έδειξαν ότι τόσο το υποκείμενο ‘Robusto’ όσο και το ‘Terrano’ αύξησαν τη συνολική παραγωγή καρπών κατά 39% και 34%, αντίστοιχα, σε σύγκριση με τους αυτό-εμβολιαζόμενους συνδυασμούς, όταν το εμβόλιο ήταν η εμπορική ποικιλία ‘Sammy’. Εντούτοις, όταν το εμβόλιο ήταν η εμπορική ποικιλία ‘Orangery’, μόνο το ‘Terrano’ αύξησε τη συνολική παραγωγή καρπών κατά 35% σε σύγκριση με εκείνη των αυτό-εμβολιαζόμενων φυτών ‘Orangery’, ενώ το ‘Robusto’ δεν είχε καμία επίδραση στην συνολική παραγωγή καρπών.Τα παραπάνω σημαντικά ευρήματα δείχνουν ότι η έρευνα για τον αγρονομικό αντίκτυπο του εμβολιασμού στις καλλιέργειες πιπεριάς θα πρέπει να βασίζεται στη δοκιμή κάθε μεμονωμένου συνδυασμού υποκειμένου/εμβολίου, παρά στη επιλογή διαφορετικών υποκειμένων χρησιμοποιώντας μόνο ένα εμβόλιο. Στη ‘Sammy’, η απουσία οποιασδήποτε επίδρασης του εμβολιασμού στη συνολική βιομάζα των φυτών και στην κατανάλωση νερού, παρά τη σημαντική αύξηση του αριθμού καρπών ανά φυτό, δείχνει την θετική επίδραση και των δύο υπό έλεγχο υποκειμένων στη καρπόδεση παρά στη ζωηρότητα των φυτών. Ωστόσο, όταν η ‘Orangery’ στο συγκεκριμένο πείραμα εμβολιάστηκε στο ‘Terrano’, τόσο η φυτική βιομάζα όσο και η κατανάλωση νερού αυξήθηκαν αναλογικά με την αύξηση του αριθμού καρπών ανά φυτό, κάτι που δείχνει ότι αυτός ο συνδυασμός εμβολιασμού αυξάνει την παραγωγή λόγω της αύξησης της ζωηρότητας των φυτών. Ωστόσο, στο συγκεκριμένο πείραμα, όλοι οι συνδυασμοί εμβολιασμού αύξησαν την παραγωγή αποκλειστικά μέσω της αύξηση του αριθμού καρπών ανά φυτό, ενώ δεν είχαν καμία επίδραση στο μέσο βάρος των καρπών. Εξ ορισμού, η επίδραση του εμβολιασμού στην αποδοτικότητα χρήσης νερού εξαρτάται τόσο από την παραγωγή καρπών όσο και από την κατανάλωση νερού. Έτσι, μερικές φορές οι συνδυασμοί υποκειμένων/εμβολίων επιβάλλουν πολύ πιο διαφορετικές επιδράσεις στην παραγωγή καρπών, παρά στην κατανάλωση νερού, που μπορεί οι επιδράσεις αυτές τελικώς να έχουν παρόμοιες επιπτώσεις στην αποδοτικότητα χρήσης νερού. Πράγματι, ο εμβολιασμός της ‘Orangery’ στο ‘Robusto’ δεν είχε αντίκτυπο στην αποδοτικότητα χρήσης νερού επειδή δεν είχε αντίκτυπο τόσο στην παραγωγή καρπών όσο και στην κατανάλωση νερού. Εντούτοις, ο εμβολιασμός της ‘Orangery’ στο ‘Terrano’ δεν είχε επίδραση στην αποδοτικότητα χρήσης νερού, επειδή αυτός ο συνδυασμός υποκειμένου/εμβολίου αύξησε αναλογικά τόσο την παραγωγή καρπών όσο και την κατανάλωση νερού, καθώς ενίσχυσε την παραγωγή βιομάζας στο βλαστικό στάδιο. Επιπλέον, ο εμβολιασμός της ‘Sammy’ αύξησε την αποδοτικότητα χρήσης νερού ανεξάρτητα από το υπό δοκιμή υποκείμενα, επειδή τόσο το ‘Robusto’ όσο και το ‘Terrano’ αύξησαν την παραγωγή καρπών χωρίς να επηρεάσουν την παραγωγή βιομάζας στο βλαστικό στάδιο και ταυτόχρονα την κατανάλωση νερού μέσω της διαπνοής. Αυτά τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι η επίδραση του εμβολιασμού στην αποδοτικότητα χρήσης νερού εξαρτάται από τον συνδυασμό υποκειμένου/εμβολίου και όχι μόνο από το υποκείμενο ή το εμβόλιο. Στο συγκεκριμένο πείραμα η μοναδική αβιοτική καταπόνηση που δοκιμάστηκε, δηλαδή η χαμηλή θερμοκρασία, δεν αλληλεπίδρασε με κανέναν συνδυασμό εμβολιασμού. Ωστόσο, οι μετρήσεις της παραγωγής φυτικής βιομάζας, της κατανάλωσης νερού και των συγκεντρώσεων απορρόφησης θρεπτικών στοιχείων, επιτρέπουν μια εκτίμηση της συμβολής της απορρόφησης θρεπτικών στοιχείων και νερού στην αύξηση της παραγωγής καρπών. Έτσι, η θετική επίδραση του εμβολιασμού στην παραγωγή καρπών στις τυπικές θερμοκρασίες του θαλάμου 1 του συγκεκριμένου πειράματος, θα μπορούσε εν μέρει να συνδεθεί με αυξημένες συγκεντρώσεις απορρόφησης καλίου και μαγνησίου (για το ‘Terrano’) ή μαγνησίου (για το ‘Robusto’). Η αύξηση όμως της παραγωγής καρπών σε ορισμένους συνδυασμούς εμβολιασμού παρατηρήθηκε και στα δύο καθεστώτα θερμοκρασίας που εξετάστηκαν, ενώ οι αυξήσεις των συγκεντρώσεων απορρόφησης καλίου και μαγνησίου παρατηρήθηκαν μόνο στα φυτά που καλλιεργήθηκαν υπό τυπικές συνθήκες θερμοκρασίας. Επιπλέον, οι συγκεντρώσεις απορρόφησης των ασβεστίου, αζώτου, φωσφόρου και των μικροστοιχείων δεν αυξήθηκαν από οποιοδήποτε συνδυασμό εμβολιασμού. Έτσι, μια ευνοϊκή ρύθμιση της αποτελεσματικότητας απορρόφησης των θρεπτικών στοιχείων δεν μπορεί να θεωρηθεί ο σημαντικότερος λόγος για την αύξηση της παραγωγής καρπών που προκύπτει από ορισμένους συνδυασμούς εμβολιασμού. Απαιτούνται περαιτέρω έρευνες για να αποκαλυφθούν οι φυσιολογικοί και μοριακοί μηχανισμοί που εμπλέκονται στην ενίσχυση της συνολικής παραγωγής καρπών ως αποτέλεσμα ορισμένων συνδυασμών υποκειμένου/εμβολίου. Στην παρούσα μελέτη, τόσο το ‘Robusto’ όσο και το ‘Terrano’ όταν εμβολιάστηκαν στην ‘Orangery’μείωσαν ελαφρώς αλλά σημαντικά την απορρόφηση μαγγανίου, ενώ τα ίδια αυτά υποκείμενα δεν επηρέασαν την συγκέντρωση απορρόφησης μαγγανίου όταν το εμβόλιο ήταν η ‘Sammy’. Στο προηγούμενο πείραμα επίσης δεν βρέθηκε καμία επίδραση του εμβολιασμού στην συγκέντρωση απορρόφησης μαγγανίου. Οι διαφορετικές επιδράσεις των ‘Sammy’ και ‘Orangery’ στον εμβολιασμό, σχετικά με την συγκέντρωση απορρόφησης μαγγανίου, υποστηρίζουν περαιτέρω την αντίληψη ότι η επίδραση του εμβολιασμού στις συγκεντρώσεις απορρόφησης των θρεπτικών στοιχείων εξαρτάται από κάθε συγκεκριμένο συνδυασμό υποκειμένου/εμβολίου και όχι από τον γονότυπο του υποκειμένου. Οι αυξήσεις στις συγκεντρώσεις απορρόφησης καλίου, ασβεστίου, μαγνησίου και αζώτου στην μεταχείριση χαμηλών θερμοκρασιών, ήταν αποτέλεσμα της μείωσης της κατανάλωσης νερού κατά 24%. Ωστόσο η μείωση της συγκέντρωση απορρόφησης φωσφόρου στις χαμηλές θερμοκρασίες υποδεικνύει ότι ο μηχανισμός απορρόφησης των H2PO4 στην πιπεριά είναι πολύ πιο ευαίσθητος στις χαμηλές θερμοκρασίες από εκείνου του καλίου, ασβεστίου, μαγνησίου και αζώτου. Η συγκέντρωση απορρόφησης φωσφόρου ανταποκρίνεται πολύ ισχυρότερα στη θερμοκρασία της ρίζας από τις αντίστοιχες συγκεντρώσεις απορρόφησης των αζώτου και καλίου. Οι συνθήκες χαμηλών θερμοκρασιών είχαν ως αποτέλεσμα να υπάρχουν χαμηλές θερμοκρασίες στη ζώνη της ρίζας, οι οποίες θερμοκρασίες ανακτήθηκαν βραδύτερα κατά τη διάρκεια της ημέρας από ότι η αντίστοιχη θερμοκρασία του αέρα. Η μεγάλη μείωση της συγκέντρωση απορρόφησης φωσφόρου στις χαμηλές θερμοκρασίες στην πιπεριά, μπορεί να αποδοθεί κυρίως στη χαμηλή θερμοκρασία της ρίζας. Από μια άλλη πλευρά, τα αποτελέσματα του συγκεκριμένου πειράματος υποστηρίζουν την άποψη ότι η συγκέντρωση απορρόφησης φωσφόρου στην πιπεριά επηρεάζεται ισχυρότερα από τη θερμοκρασία της ρίζας, παρά από τη θερμοκρασία που επικρατεί στον αέρα. Οι μέσες τιμές συγκεντρώσεων απορρόφησης που βρέθηκαν στο συγκεκριμένο πείραμα κατά τη διάρκεια της βλαστικής περιόδου καλλιέργειας υπό συνθήκες τυπικών θερμοκρασιών ήταν 2.92 mmol L-1 ασβέστιο, 0.92 mmol L-1 μαγνήσιο, 6.03 mmol L-1 κάλιο, 12.14 mmol L-1 άζωτο και 0.89 mmol L-1 φώσφορο. Στην τρίτη πειραματική εργασία, μελετήθηκε σε πείραμα καλλιέργειας πιπεριάς σε υαλόφρακτο θερμοκήπιο η επίδραση της αλατότητας που προκαλείται από το ασβέστιο, μιας και αντίστοιχες επιστημονικές μελέτες δεν υπάρχουν και αυτό παρά το γεγονός ότι σε πολλές περιοχές παγκοσμίως υπάρχει παρουσία υψηλότερων συγκεντρώσεων Ca(HCO3)2 από αυτές του χλωριούχου νατρίου σε εδάφη, υπόγεια ύδατα και επιφανειακά ύδατα. Για να εκτιμηθεί επίσης η υπόθεση ότι οι συγκεντρώσεις απορρόφησης μπορεί να επηρεαστούν όταν μια καλλιέργεια αναπτύσσεται κάτω από διαφορετική ποιότητα νερού άρδευσης, προσδιορίστηκαν οι συγκεντρώσεις απορρόφησης των αζώτου, θείου, καλίου, ασβεστίου και μαγνησίου υπό συνθήκες προοδευτικής συσσώρευσης Ca στα ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα και συνεπώς στη ζώνη της ρίζας των φυτών. Επιπλέον, μελετήθηκε η επίδραση των υπερβολικά υψηλών συγκεντρώσεων Ca στη ζώνη της ρίζας τόσο στην παραγωγή βιομάζας όσο και στην παραγωγή και ποιότητα των καρπών. Το πείραμα διεξήχθη σε ένα θερμαινόμενο θάλαμο θερμοκηπίου στον οποίο εφαρμόστηκαν τέσσερις πειραματικές μεταχειρίσεις που αντιστοιχούσαν σε τέσσερις διαφορετικές συγκεντρώσεις ασβεστίου στο νερό άρδευσης και συγκεκριμένα 1.5, 3.0, 4.5 και 6.0 mM. Κάθε μεταχείριση κατανεμήθηκε τυχαία στο θερμοκήπιο σε πέντε κλειστά υδροπονικά συστήματα και έτσι χρησιμοποιήθηκαν συνολικά 20 πειραματικά κλειστά υδροπονικά συστήματα. Τα φυτά της πιπεριάς (Capsicum annuum L.) της ποικιλίας ‘Sammy’ η οποία παράγει επιμήκη τύπου καρπούς, αναπτύχθηκαν σε θάλαμο θερμοκηπίου εντός ανακυκλούμενου θρεπτικού διαλύματος, σύμφωνα με τις αρχές της καλλιέργειας σε λεπτή στοιβάδα θρεπτικού διαλύματος (Nutrient Film Technique- NFT). Εννέα σπορόφυτα μεταφέρθηκαν σε κάθε κλειστό υδροπονικό σύστημα στο στάδιο των 5-6 αληθινών φύλλων. Η ανακύκλωση της απορροής ξεκίνησε στις 11 Σεπτεμβρίου και διήρκεσε μέχρι τις 25 Φεβρουαρίου. Οι συγκεντρώσεις θρεπτικών στοιχείων στο αρχικό θρεπτικό διάλυμα ήταν σε όλες τις μεταχείρισεις οι ακόλουθες: 5,5 mM Κ, 6,5 mM Ca, 2,0 mM Mg, 1,1 mM ΝΗ4, 16,4 mM ΝΟ3, 1,2 mM Η2ΡΟ4, 5,8 mM SO4, 20,0 μΜ Fe, 10,0 μΜ Μη, 6.0 μΜ Ζη, 0.8 μΜ Cu, 50.0 μΜ Β και 0.5 μΜ Μο. Μετά την μεταφύτευση, τα θρεπτικά στοιχεία και το νερό που απορροφήθηκαν από τα φυτά συμπληρώνονταν καθημερινά με την προσθήκη νέου θρεπτικού διαλύματος συμπλήρωσης, με συγκεντρώσεις (εκτός από εκείνες του ασβεστίου) που υποτίθεται ότι αντιστοιχούν στις αναλογίες απρρόφησης θρεπτικών στοιχείων σε νερό σύμφωνα με τα ευρήματα της έρευνας της πρώτης πειραματικής εργασίας. Οι συγκεντρώσεις ασβεστίου στο θρεπτικό διάλυμα συμπλήρωσης ρυθμίστηκαν σε τέσσερα διαφορετικά επίπεδα (1.5, 3.0, 4.5 και 6.0 mM) που αντιστοιχούσαν στις τέσσερις μεταχειρίσεις. Αμέσως μετά τη μεταφύτευση που πραγματοποιήθηκε στις 11 Σεπτεμβρίου, συλλέχθηκαν δείγματα αρχικών θρεπτικών διαλυμάτων από όλες τις κλειστές μονάδες υδροπονικών συστημάτων.Η συσωρευτική ποσότητα κατανάλωσης νερού των φυτών πιπεριάς στο τέλος της καλλιέργειας μετρήθηκε 15%, 19% και 28% λιγότερη στα φυτά που αναπτύχθηκαν στις μεταχειρίσεις με 3.0, 4.5 και 6.0 mM ασβέστιο στο θρεπτικό διάλυμα αντίστοιχα, σε σύγκριση με τη μεταχείριση ελέγχου που ήταν 1.5 mM ασβέστιο. Η αλατότητα στο ανακυκλωμένο θρεπτικό διάλυμα σταδιακά αυξήθηκε με το χρόνο ανάλογα με τις συγκεντρώσεις ασβεστίου στα θρεπτικά διαλύματα, ενώ αντίστροφη ήταν η περίπτωση της μεταχείρισης ελέγχου στην οποία η αλατότητα στο νερό απορροής μειώθηκε ελαφρώς. Οι διαφορετικές μεταχειρίσεις τροφοδοσίας ασβεστίου δεν είχαν σημαντική επίδραση στο μέσο βάρος των καρπών ανά φυτό, αν και επηρεάστηκε έντονα η συνολική παραγωγή καρπών και ο αριθμός καρπών ανά φυτό. Ειδικότερα, ο συνολικός αριθμός καρπών στη μεταχείριση με τη χαμηλότερη συγκέντρωση ασβεστίου (δηλαδή 1.5 mM) στο θρεπτικό διάλυμα συμπλήρωσης ήταν 22% υψηλότερος από την μεταχείριση 3.0 mM, 26% υψηλότερος από την μεταχείριση 4.5 mM και 30% υψηλότερος από την μεταχείριση 6.0 mM. Συνεπώς, το συνολικό βάρος καρπών στη μεταχείριση με τη χαμηλότερη συγκέντρωση ασβεστίου στο θρεπτικό διάλυμα συμπλήρωσης (δηλ. 1.5 mM) ήταν 24% υψηλότερο από ό, τι στην μεταχείριση 3.0 mM, 34% υψηλότερη από ότι στην 4.5 mM και 32% υψηλότερη από ό, τι στην μεταχείριση 6.0 mM. Ωστόσο, οι διαφορετικές μεταχειρίσεις παροχής ασβεστίου δεν είχαν σημαντική επίδραση στην αποτελεσματικότητα χρήσης νερού. Επιπλέον, οι συγκεντρώσεις ασβεστίου στις μεταχειρίσεις με 3.0, 4.5 ή 6.0 mM ασβέστιο στο θρεπτικό διάλυμα αυξήθηκαν κατά τη διάρκεια ολόκληρης της πειραματικής περιόδου έως το στάδιο της συγκομιδής, όπου τα ποσοστά συσσώρευσης έδειξαν τάση σταθεροποίησης σε ένα μέγιστο επίπεδο και αναλογικά με τη συγκέντρωση ασβεστίου στο θρεπτικό διάλυμα. Αντίθετα με τα παραπάνω, η συγκέντρωση ασβεστίου στο θρεπτικό διάλυμα που παρείχε 1.5 mM ασβέστιο μειώθηκε ελαφρώς κατά την έναρξη της ανθήσεως, ενώ κατά την περίοδο της συγκομιδής τα ποσοστά συσσώρευσης ασβεστίου έδειξαν τάση σταθεροποίησης σε ένα ελάχιστο επίπεδο. Τα ιόντα ασβεστίου που συσσωρεύτηκαν στο διάλυμα απορροής ανήλθαν μέχρι 2.5, 17.2, 27.7 και 37.2 mM, στις μεταχειρίσεις με συγκεντρώσεις ασβεστίου 1.5, 3.0, 4.5 και 6.0 mM στο θρεπτικό διάλυμα, αντίστοιχα. Στα φύλλα, οι συγκεντρώσεις ασβεστίου αυξήθηκαν σε όλες τις μεταχειρίσεις με την αύξηση της συγκέντρωσης ασβεστίου στο παρεχόμενο θρεπτικό διάλυμα. Οι συγκέντρωσεις απορρόφησης ασβεστίου αυξήθηκαν με το χρόνο όταν οι συγκεντρώσεις ασβεστίου στο θρεπτικό διάλυμα ήταν 4.5 ή 6.0 mM, ενώ η συγκέντρωση απορρόφησης ασβεστίου μειώθηκε ελαφρά όταν οι συγκεντρώσεις ασβεστίου στο θρεπτικό διάλυμα ήταν 1.5 ή 3.0 mM. Τα νιτρικά, και επομένως η ολική συγκέντρωση αζώτου στο θρεπτικό διάλυμα, αυξήθηκαν κατά την πειραματική περίοδο μόνο όταν οι συγκεντρώσεις ασβεστίου ήταν 3.0, 4.5 και 6.0 mM στο θρεπτικό διάλυμα συμπλήρωσης. Ωστόσο, ο ρυθμός απορρόφησης ολικού αζώτου μειώθηκε ελαφρά μετά την έναρξη της πειραματικής περιόδου και όταν η συγκέντρωση ασβεστίου στο θρεπτικό διάλυμα συμπλήρωσης ήταν 1.5 mM, με τάση να σταθεροποιείται προς το τέλος του πειράματος σε ένα ελάχιστο επίπεδο. Οι συγκεντρώσεις του ολικού αζώτου στα φύλλα μειώθηκαν με το χρόνο, ανεξάρτητα από τις μεταχειρίσεις παροχής ασβεστίου. Οι μέσες συγκεντρώσεις απορρόφησης του ολικού αζώτου κατά τη διάρκεια ολόκληρης της πειραματικής περιόδου κυμαίνονταν μεταξύ 11.0 – 11.7 mmol L-1, 12.2-13.4 mmol L-1, 13.2-14.2 mmol L-1 και 14.2 – 15.7 mmol L-1 στις μεταχειρίσεις με συγκεντρώσεις ασβεστίου 1.5, 3.0, 4.5 και 6.0 mM στο θρεπτικό διάλυμα, αντίστοιχα. Οι συγκεντρώσεις των θεϊκών αυξήθηκαν προοδευτικά κατά τη διάρκεια της πειραματικής περιόδου στο θρεπτικό διάλυμα που τροφοδοτήθηκε με 3.0, 4.5 ή 6.0 mM ασβέστιο μέχρι το τέλος του πειράματος, ενώ αντίθετα οι συγκεντρώσεις των θεϊκών στο θρεπτικό διάλυμα τροφοδοσίας με 1.5 mM ασβέστιο ήταν σταθερές καθ’ όλη τη διάρκεια της πειραματικής περιόδου. Ωστόσο, οι συγκεντρώσεις του θείου στα φύλλα μειώθηκαν στο στάδιο άνθησης ανεξάρτητα από τις εφαρμοζόμενες μεταχειρίσεις και στην συνέχεια έως το τέλος της περιόδου συγκομιδής αυξήθηκαν, ακολουθώντας τις διαφορετικές συγκεντρώσεις των θεϊκών στα θρεπτικά διαλύματα των μεταχειρίσεων. Οι μέσες συγκεντρώσεις απορρόφησης των θεϊκών αυξήθηκαν, ακολουθώντας τις διαφορετικές συγκεντρώσεις των θεϊκών στα θρεπτικά διαλύματα των μεταχειρίσεων.Η συγκέντρωση καλίου ήταν χαμηλότερη όταν η συγκέντρωση ασβεστίου στο θρεπτικό διάλυμα συμπλήρωσης ήταν 1.5 mM σε σύγκριση με όλες τις άλλες μεταχειρίσεις. Επιπλέον οι μέσες συγκεντρώσεις καλίου ανήλθαν σε 70.7 mg (g DW) -1 στα φύλλα, ενώ η μέση συγκέντρωση απορρόφησης καλίου (7.0 mmol L-1) δεν διέφερε σημαντικά μεταξύ των μεταχειρίσεων και παρέμεινε στα ίδια επίπεδα καθ’ όλη τη διάρκεια της πειραματικής περιόδου. Οι μέσες συγκεντρώσεις απορρόφησης του καλίου δεν διέφεραν σημαντικά μεταξύ των μεταχειρίσεων και διατηρήθηκαν στα ίδια επίπεδα καθ΄ όλη την πειραματική περίοδο.Η συγκέντρωση μαγνησίου ήταν σημαντικά χαμηλότερη στην χαμηλότερη συγκέντρωση ασβεστίου στο θρεπτικό διάλυμα συμπλήρωσης σε σύγκριση με τις άλλες τρεις μεταχειρίσεις τροφοδοσίας ασβεστίου (3.0, 4.5 ή 6.0 mM ασβέστιο). Τα επίπεδα μαγνησίου δεν μεταβλήθηκαν καθ΄ όλη την πειραματική περίοδο όταν τα φυτά αναπτύχθηκαν στην μεταχείριση με 1.5 mM ασβέστιο στο ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα. Αντίθετα, η συγκέντρωση μαγνησίου στα φύλλα όλων των άλλων μεταχειρίσεων μειώθηκε με το χρόνο, χωρίς να υπάρχουν στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ των. Οι μέσες τιμές συγκεντρώσεων απορρόφησης μαγνησίου δεν επηρεάστηκαν από τις μεταχειρίσεις μέχρι την έναρξη της συγκομιδής, ωστόσο ήταν σημαντικά υψηλότερες μετά από το στάδιο αυτό στη μεταχείριση ελέγχου με 1,5 mM ασβέστιο στο θρεπτικό διάλυμα συμπλήρωσης, σε σύγκριση με τις υπόλοιπες μεταχειρίσεις.Η παρούσα μελέτη έδειξε ότι επίπεδα ασβεστίου έως 15 mmol L-1 στη ζώνη της ρίζας ως αποτέλεσμα συσσώρευσης από την εφαρμογή μεταχείρισης 3.0 mM ασβεστίου στο ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα, μείωσαν την παραγωγή καρπών κατά 32% περίπου, με την μείωση αυτή ωστόσο να μην είναι ανάλογη της αύξησης της αλατότητας. Και αυτό καθώς μια περαιτέρω αύξηση των επιπέδων ασβεστίου στην ρίζα στα περίπου 30 ή 38 mmol L-1 όταν οι συγκεντρώσεις ασβεστίου στο θρεπτικό διάλυμα συμπλήρωσης ήταν 4.5 ή 6.0 mM, αντίστοιχα, δεν μείωσε περαιτέρω την παραγωγή καρπών. Ωστόσο, το ασβέστιο από μόνο του δεν είναι τοξικό για τα φυτά, με την ζημία που προκαλείται από τις υπερβολικές εξωτερικές συγκεντρώσεις ασβεστίου να αποδίδεται κυρίως στις οσμωτικές επιδράσεις της αλατότητας και στην βλαπτική ανταγωνιστικότητα των καλίου, μαγνησίου και / ή των συγκεντρώσεων απορρόφησης μεταλλικών μικροστοιχείων, που έχει ως αποτέλεσμα ανισορροπίες θρεπτικών στοιχείων. Έτσι, η έλλειψη αναλογικότητας μεταξύ της μείωσης της παραγωγής καρπών και της αύξησης των επιπέδων αλατότητας (και ασβεστίου) στη ζώνη της ρίζας των φυτών πιπεριάς, φαίνεται να συνδέεται με ανισορροπίες θρεπτικών στοιχείων που προφανώς συνέβησαν ακόμη και όταν το επίπεδο ασβεστίου στο θρεπτικό διάλυμα που περιβάλλει τις ρίζες ήταν 15 και 30 mM. Στην παρούσα μελέτη, μέτριες και υψηλές συγκεντρώσεις ασβεστίου (3.0, 4.5 και 6.0 mM) στο παρεχόμενο θρεπτικό διάλυμα αύξησαν τις συγκεντρώσεις ασβεστίου στο ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα στα 17.2, 27.7 και 37.2 mmol L-1 αντίστοιχα. Ως αποτέλεσμα, η ολική αλατότητα αυξήθηκε στη ζώνη της ρίζας σε υψηλότερα επίπεδα (6.4, 9.0 και 10.8 dS m-1, αντίστοιχα) από το συνιστώμενο όριο 2.8 dS m-1 όταν η πιπεριά καλλιεργείται υδροπονικά και εκτίθεται σε αλατότητα χλωριούχου νατρίου. Αυτό το αποτέλεσμα υποδεικνύει ότι οι συγκεντρώσεις απορρόφησης ασβεστίου σε αυτές τις μεταχειρίσεις θα ήταν χαμηλότερες από τις συγκεντρώσεις ασβεστίου στα αντίστοιχα ανακυκλούμενα θρεπτικά διαλύματα, κάτι που στο συγκεκριμένο πείραμα παρατηρήθηκε κατά την μεγαλύτερη διάρκεια της καλλιεργητικής περιόδου. Η μειωμένη κατανάλωση νερού που παρατηρήθηκε στα φυτά των μεταχειρίσεων με 3.0, 4.5 και 6.0 mM ασβέστιο στο θρεπτικό διάλυμα συμπλήρωσης, σε σύγκριση με εκείνη που καταγράφηκε στα φυτά που υποβλήθηκαν στη μεταχείριση ελέγχου με 1.5 mM ασβέστιο, οφείλεται στο γεγονός ότι τα φυτά που υφίστανται καταπόνηση εξαιτίας υπερβολικού ασβεστίου αναπτύσσουν λιγότερη φυλλική επιφάνεια από εκείνα της μεταχείρισης ελέγχου με 1.5 mM ασβέστιο και έτσι μειώνεται η συνολική τους φυτική διαπνοή. Η μειωμένη φυλλική επιφάνεια, που υποδηλώνει περιορισμό της βλαστικής ανάπτυξης σε φυτά που τροφοδοτούνταν με υψηλότερες συγκεντρώσεις ασβεστίου από 15 mM στη ζώνη της ρίζας (δηλ. 3.0 ή μεγαλύτερη από 3.0 mM ασβεστίου στο θρεπτικό διάλυμα συμπλήρωσης), ήταν πιθανώς ο κυριότερος παράγοντας για τον μικρότερο αριθμό καρπών ανά φυτό σε αυτές τις μεταχειρίσεις. Επιπλέον, ο περιορισμός σε παρόμοια επίπεδα της βλαστικής ανάπτυξης και της παραγωγής καρπών στις τρεις υψηλότερου ασβεστίου μεταχειρίσεις στο θρεπτικό διάλυμα μπορεί να συσχετιστεί με τη μείωση της συγκέντρωσης μαγνησίου των φύλλων σε αυτές τις μεταχειρίσεις. Και αυτό διότι η μείωση του μαγνησίου στα φύλλα ήταν επίσης παρόμοια στις παραπάνω αυτές μεταχειρίσεις συγκρινόμενη με την μέτρηση μαγνησίου στα φύλλα στη μεταχείριση χαμηλού ασβεστίου, με 1.5 mM ασβέστιο στο θρεπτικό διάλυμα συμπλήρωσης. Η παρόμοια αποτελεσματικότητα χρήσης νερού σε όλες τις μεταχειρίσεις προέρχεται πιθανώς από την παρόμοια μείωση της παραγωγής καρπών και της κατανάλωσης νερού από την αλατότητα του ασβεστίου. Οι συγκέντρωσεις απορρόφησης ασβεστίου επηρεάστηκαν από τη συγκέντρωση ασβεστίου στο ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα, η οποία εξαρτάται τόσο από τη συγκέντρωση ασβεστίου στο θρεπτικό διάλυμα συμπλήρωσης όσο και από το στάδιο ανάπτυξης του φυτού. Ωστόσο, η επίπτωση του σταδίου ανάπτυξης του φυτού στη συγκέντρωση απορρόφησης του ασβεστίου ήταν εμφανής μόνο στη μεταχείριση χαμηλού ασβεστίου (1.5 mM ασβέστιο στο θρεπτικό διάλυμα συμπλήρωσης). Στις τρεις μεταχειρίσεις με υψηλή περιεκτικότητα σε ασβέστιο, η επίδραση του σταδίου ανάπτυξης του φυτού αλληλεπιδρά με την επίδραση της συγκέντρωσης ασβεστίου στο ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα η οποία τείνει να αυξάνεται λόγω της συσσώρευσης, προκαλώντας με τον τρόπο αυτό αντίστοιχες αυξήσεις στη συγκέντρωση απορρόφησης ασβεστίου. Στη μεταχείριση με χαμηλή περιεκτικότητα σε ασβέστιο δεν σημειώθηκε συσσώρευση ασβεστίου με την πάροδο του χρόνου και συνεπώς οι μεταβολές στις συγκεντρώσεις απορρόφησης ασβεστίου με την πάροδο του χρόνου οφείλονταν μόνο από την επίδραση του σταδίου ανάπτυξης του φυτού. Το μεγαλύτερο μέρος του ασβεστίου στα φυτά απαιτείται για τη σταθεροποίηση των κυτταρικών τοιχωμάτων και της πλασματικής μεμβράνης. Ως εκ τούτου, η επικράτηση των νέων αναπτυσσόμενων φύλλων κατά τη διάρκεια του πρώιμου βλαστικού σταδίου τα οποία εμφανίζουν έντονη κυτταρική διαίρεση, καταλήγει λογικά σε υψηλότερες απαιτήσεις ασβεστίου σε σχέση με τα τελευταία στάδια ανάπτυξης όπου υπάρχουν πολλά ώριμα φύλλα τα οποία χαρακτηρίζονται κυρίως από κυτταρική διεύρυνση και όχι κυτταρική διαίρεση. Σε αντίθεση με τη συγκέντρωση απορρόφησης ασβεστίου, η συγκέντρωση απορρόφησης αζώτου ήταν πιο σταθερή με την πάροδο του χρόνου, αφού το άζωτο σε νιτρική μορφή εισέρχεται στα κύτταρα και συσσωρεύεται στα κενοτόπια, συμβάλλοντας στην ομοιόσταση των κυττάρων ενεργώντας ως ένα ενεργειακά φθηνό οσμωτικό. Έτσι, οι αναλογίες απορρόφησης αζώτου σε νιτρική μορφή δεν μειώνονται με το χρόνο καθώς τα φυτά πιπεριάς αναπτύσσουν πολλά ώριμα φύλλα. Η μετρούμενη συγκέντρωση του ασβεστίου στη ζώνη ρίζας ήταν περίπου 4 mM, όταν η συγκέντρωση απορρόφησης ασβεστίου κυμάνθηκε από 1,5 έως 2,3 mmol L-1. Είναι γνωστό ότι οι συγκεντρώσεις ιόντων στο περιβάλλον της ρίζας διαφέρουν κατά πολύ από τις αντίστοιχες συγκεντρώσεις απορρόφησης και ειδικά για τα δισθενή ιόντα όπως το ασβέστιο, το μαγνήσιο και τα θεϊκά οι συγκεντρώσεις στη ζώνη της ρίζας θα πρέπει να είναι πολύ υψηλότερες από τις αντίστοιχες συγκεντρώσεις απορρόφησης που θεωρούνται βέλτιστες για την καλλιέργεια φυτών. Στο πεπόνι, μια συγκέντρωση απορρόφησης ασβεστίου 1.5 mmol L-1 απαιτούσε συγκέντρωση ασβεστίου περίπου 4 mM στο περιβάλλον της ρίζας, η οποία είναι παρόμοια με τις τιμές που βρέθηκαν στην τρέχουσα μελέτη για την πιπεριά. Οι μεγαλύτερες εξωτερικές συγκεντρώσεις ασβεστίου στην καλλιέργεια πεπονιού επέβαλαν σημαντικά υψηλότερες συγκεντρώσεις ασβεστίου στη ριζική ζώνη, κάτι που βρίσκεται σε συμφωνία με τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης. Στη μεταχείριση χαμηλού ασβεστίου, η συγκέντρωση ασβεστίου στο ανακυκλωμένο θρεπτικό διάλυμα τείνει να μειώνεται με το χρόνο και αυτό επέβαλε μια αντίστοιχη μείωση στη συγκέντρωση απορρόφησης ασβεστίου. Αυτό το εύρημα δείχνει ότι μια συγκέντρωση 1.5 mM ασβεστίου στο θρεπτικό διάλυμα συμπλήρωσης είναι πιθανώς ανεπαρκής για την πιπεριά που αναπτύσσεται σε κλειστά υδροπονικά συστήματα. Παρόλα αυτά, καθώς η συγκέντρωση 3.0 mM στο ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα είχε ως αποτέλεσμα τη συσσώρευση ασβεστίου, η βέλτιστη συγκέντρωση ασβεστίου στο ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα για την πιπεριά που καλλιεργείται σε κλειστά υδροπονικά συστήματα υπό κλιματολογικές συνθήκες της Μεσογείου θα πρέπει να είναι μεταξύ 1.5 και 3.0 mM και πιο κοντά στο 1.5 αντί στο 3.0 mM. Στην τρέχουσα μελέτη, η αύξηση της συγκέντρωσης ασβεστίου στο θρεπτικό διάλυμα συμπλήρωσης που χορηγήθηκε στις διαφορετικές μεταχειρίσεις εξισορροπήθηκε ηλεκτροχημικά με αντίστοιχες αυξήσεις στις συγκεντρώσεις νιτρικών και θεϊκών. Εν τούτοις, η αύξηση των συγκεντρώσεων νιτρικών και θεϊκών από 11.5 και 0.7 mM, αντίστοιχα, στο ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα, έως 13.5 και 1.2 mM ή υψηλότερη αντίστοιχα, είχε σαν αποτέλεσμα την βαθμιαία συσσώρευση των συγκεντρώσεών τους στο ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα, κάτι που δεν είναι επιθυμητό. Έτσι, οι συγκεντρώσεις νιτρικών και θεϊκών στο ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα που παρέχονται στην πιπεριά που αναπτύσσεται σε κλειστά υδροπονικά συστήματα πρέπει να είναι χαμηλότερες από 13.5 και 1.2 mM, αντίστοιχα. Παρ 'όλα αυτά, οι συγκεντρώσεις νιτρικών και θεϊκών στο ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα που παρέχονται στη μεταχείριση με χαμηλή περιεκτικότητα σε ασβεστίου (11.5 και 0.7 mM), σταδιακά κατέληξαν σε μείωση των επιπέδων νιτρικών και θεϊκών στο ανακυκλωμένο θρεπτικό διάλυμα, το οποίο επίσης δεν είναι επιθυμητό. Έτσι, για τις καλλιέργειες πιπεριάς που καλλιεργούνται σε κλειστές υδροπονικές καλλιέργειες τα βέλτιστα επίπεδα στο ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα θα πρέπει να κυμαίνονται μεταξύ 11.5 και 13.5 για νιτρικά και 0.7 και 1.2 για θεϊκά. Συμπερασματικά, οι γνώσεις που αποκτήθηκαν από την έρευνα που διεξήχθη κατά την εκπόνηση της συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής δείχνουν ότι οι συγκεντρώσεις απορρόφησης των ασβεστίου, μαγνησίου, καλίου και αζώτου είναι γενικά υψηλότερες στις χειμερινές καλλιέργειες εκτός εδάφους πιπεριάς που αναπτύσσονται στις κλιματολογικές συνθήκες της Μεσογείου, από εκείνες τις συγκεντρώσεις απορρόφησης που αναφέρθηκαν σε ολλανδικά θερμοκήπια, ενώ αυτή του φωσφόρου είναι παρόμοια και στα δύο περιβάλλοντα. Επιπρόσθετα, η θερμοκρασία μέσα στο θερμοκήπιο, η ποικιλία και το υποκείμενο κατά τη χρήση εμβολιασμένων φυτών, μπορεί να έχουν σημαντική επίδραση στις συγκεντρώσεις απορρόφησης των θρεπτικών στοιχείων. Δεδομένου ότι αυτοί οι παράγοντες μπορεί να διαφέρουν σε διαφορετικές καλλιέργειες, οι συγκεντρώσεις απορρόφηση που βρέθηκαν είναι μόνο ενδεικτικές και η χρήση τους ως βάση για την παρασκευή θρεπτικών διαλυμάτων για κλειστά υδροπονικά συστήματα συνεπάγεται συχνή αναπροσαρμογή των τελευταίων, μετά από μετρήσεις των συγκεντρώσεων των θρεπτικών στοιχείων στη ζώνη της ρίζας. Τέλος σε καλλιέργειες πιπεριάς που αναπτύσσονται σε εκτός εδάφους κλειστά υδροπονικά συστήματα, η συγκέντρωση ασβεστίου στο νερό άρδευσης πρέπει να είναι χαμηλότερη από 3.0 mM για να αποφευχθούν μειώσεις στην ανάπτυξη φυτών και παραγωγή καρπών λόγω αλατότητας.