Σταδιακή αύξηση της βιολογικής δραστηριότητας σε αποθέσεις παραπροϊόντων επεξεργασίας μαγγανίου (Μn)

Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η χρήση ενός μίγματος, που αποτελείτο κυρίως από παραπροϊόντα πυρολουσίτη (MnO2), ως υπόστρωμα κάλυψης για την αποκατάσταση ενός λατομικού χώρου ασβεστόλιθου. Σκοπός της έρευνας αυτής ήταν η μελέτη της χρονικής εξέλιξης της βιολογικής δραστηριότητας στο συγκεκριμένο μίγμα κάλυψης του λατομικού χώρου, παρακολουθώντας παράλληλα την εγκατάσταση και την ανάπτυξη της βλάστησης εκεί. Ο πειραματισμός έγινε σε λατομείο ασβεστόλιθου, στην Βόρειο Ελλάδα και διήρκεσε 3,5 έτη. Το μίγμα κάλυψης αποτελείτο από παραπροϊόντα ηλεκτρολυτικής επεξεργασίας πυρολουσίτη (MnO2) σε ποσοστό 70%, άμμο σε ποσοστό 10% (για την βελτίωση των φυσικών ιδιοτήτων του μίγματος), έδαφος σε ποσοστό 10% (για τον εφοδιασμό του μίγματος με μικροοργανισμούς) και 10% ρυζοφλοιό (για τη βελτίωση των ιδιοτήτων του μίγματος). Στον υπό ανάπλαση χώρο φυτεύτηκαν τρία δασοπονικά φυτικά είδη: πεύκο (Pinus brutia), κυπαρίσσι (Cupressus sempervirens) και σπάρτο (Spartium junceum) και εφαρμόσθηκαν δύο επίπεδα λίπανσης. Πριν την εγκατάσταση του υποστρώματος μελετήθηκε η χημική σύνθεση και ο ρυθμός διάσπασης του ρυζοφλοιού. Βρέθηκε ότι ο ρυθμός διάσπασης του ρυζοφλοιού μαζί με τα παραπροϊόντα πυρολουσίτη (3,04%) ήταν μικρότερος σε σχέση με του ρυζοφλοιού σε ανάμιξη με έδαφος (5,30%). Κατά τη διάρκεια του πειράματος (ανά εξάμηνο) στο μίγμα κάλυψης προσδιορίζονταν: η μικροβιακή βιομάζα, η αναπνοή, η δραστηριότητα των αλκαλικών και όξινων φωσφατασών και σύμφωνα με τα αποτελέσματα αυτών υπολογίστηκαν κάποιοι δείκτες ποιότητας του υποστρώματος (μικροβιακό πηλίκο, πηλίκο μεταβολισμού και πηλίκο ανοργανοποίησης). Επίσης, προσδιορίζονταν φυσικοχημικές ιδιότητες όπως η σταθερότητα των συσσωματωμάτων στη διαβροχή, το ποσοστό υγρασίας, ο οργανικός άνθρακας, το pH, ο διαθέσιμος Ρ, το νιτρικό και αμμωνιακό άζωτο, τα ανταλλάξιμα κατιόντα (K+, Na+, Ca+2, Mg+2), η ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων, τα ιχνοστοιχεία Fe, Mn, Cu και Zn και η περιεκτικότητα σε οξείδια Fe και Mn. Στα δασοπονικά φυτικά είδη, ανά έτος, μετρήθηκαν τα ύψη των φυτών και ως δείκτης αύξησης υπολογίστηκε το ποσοστό θνησιμότητάς τους. Το τελευταίο έτος του πειράματος έγινε δειγματοληψία και της υπέργειας βιομάζας της αυτοφυούς βλάστησης, όπου προσδιορίσθηκε το βάρος της ξηρής βιομάζας και η περιεκτικότητα των φυτικών ιστών σε θρεπτικά στοιχεία (φυλλοδιαγνωστική). Μετά από την στατιστική επεξεργασία των πειραματικών αποτελεσμάτων βρέθηκε ότι η εγκατάσταση των δασοπονικών φυτικών ειδών στο συγκεκριμένο μίγμα κάλυψης του λατομικού χώρου θεωρήθηκε επιτυχημένη, καθώς το ποσοστό θνησιμότητάς τους ήταν σε αποδεκτά όρια (20-25%) σύμφωνα με την βιβλιογραφία. Η εγκατάσταση των δασοπονικών φυτικών ειδών επηρέασε τις βιολογικές ιδιότητες καθώς ως το τέλος του πειραματικού χρόνου στην περιοχή της ριζόσφαιράς τους αυξήθηκαν σταδιακά οι τιμές τους σε σχέση με του Μάρτυρα (αρχή πειράματος) και διέφεραν στατιστικώς σημαντικά από του υπόλοιπου υποστρώματος (θέση μεταξύ δύο φυτών). Οι τιμές της μικροβιακής βιομάζας, της έκλυσης CO2-C από τη βασική και τη συνολική αναπνοή και της δραστηριότητας των αλκαλικών και όξινων φωσφατασών του Μάρτυρα ήταν 85,84 μg Cmic g-1, 78,8 μg CO2-C g-1 d-1, 381,2 Σμg CO2-C g-1, 108,21 και 92,43 μg p-nitrophenol g-1 h-1, αντίστοιχα. Στο τέλος του πειραματικού χρόνου στην περιοχή της ριζόσφαιρας του κυπαρισσιού η μικροβιακή βιομάζα έφτασε τα 214,94 μg Cmic g-1, η έκλυση CO2-C από τη βασική αναπνοή ήταν 112,8 μg CO2-C g-1 d-1 και από τη συνολική 679,4 Σμg CO2-C g-1, ενώ του υπόλοιπου υποστρώματος ήταν 69,53 μg Cmic g-1, 74,4 μg CO2-C g-1 d-1 και 353,1 Σμg CO2-C g-1, αντίστοιχα. Στην περιοχή της ριζόσφαιρας του πεύκου η δραστηριότητα των αλκαλικών φωσφατασών ήταν 198,92 μg p-nitrophenol g-1 h-1 και των όξινων ήταν 125,06 μg p-nitrophenol g-1 h-1, ενώ του υπόλοιπου υποστρώματος 138,76 και 71,29 μg p-nitrophenol g-1 h-1, αντίστοιχα. Η υγρασία του μίγματος ήταν ο σημαντικότερος παράγοντας που επηρέασε την βιολογική δραστηριότητα (μικροβιακή βιομάζα, αναπνοή, δραστηριότητα φωσφατασών). Η καταπόνηση λόγω έλλειψης νερού στην ξηρή περίοδο, με ποσοστό υγρασίας μικρότερο από 10%, αποτυπώθηκε στους δείκτες ποιότητας που χρησιμοποιήθηκαν. Την περίοδο αυτή στην περιοχή της ριζόσφαιρας του πεύκου το μικροβιακό πηλίκο εμφάνισε την χαμηλότερη τιμή του (0,24%) και το πηλίκο μεταβολισμού την υψηλότερη (8,36 μg CO2-C μg-1 Cmic d-1). Η λίπανση επηρέασε σημαντικά τη μικροβιακή βιομάζα, την αναπνοή, τη δραστηριότητα των φωσφατασών, τον οργανικό άνθρακα, τη σταθερότητα των συσσωματωμάτων στη διαβροχή και τις συγκεντρώσεις: αμμωνιακού αζώτου, ανταλλάξιμων κατιόντων (K+, Ca+2, Mg+2), ιχνοστοιχείων (Fe, Cu). Τέλος, η αυτοφυής βλάστηση άρχισε να εμφανίζεται το 3ο εξάμηνο και εγκαταστάθηκε σε ολόκληρη την πειραματική επιφάνεια ως το τέλος του πειραματικού χρόνου.