Το βόριο μπορεί να υπάρχει στο έδαφος (Shorrocks, 1997):
- ως συστατικό των πρωτογενών ορυκτών όπως ο τουρμαλίνης
- δεσμευμένο εντός του πλέγματος των ορυκτών της αργίλλου
- προσροφημένο στα ορυκτά της αργίλλου, στην επιφάνεια των ένυδρων οξειδίων και στην οργανική ουσία
- στο εδαφικό διάλυμα συνήθως ως βορικό οξύ ή βορικό ανιόν
- ως συστατικό της οργανικής ουσίας και των μικροοργανισμών
Η συγκέντρωση του βορίου στα πετρώματα κυμαίνεται από 10 έως 20 mg Kg-1 (Power και Woods, 1997). Η συνολική του όμως συγκέντρωση σ' ένα έδαφος μπορεί να φθάνει τα 200 mg Kg-1 (Jones, 1998) και εξαρτάται από το μητρικό πέτρωμα και τις κλιματολογικές συνθήκες της περιοχής (Bergmann, 1992).
- να παραμείνει ως μη ιονισμένο μόριο (H3BO3), pH<7 (Marschner, 1995).
- να μετατραπεί σε B(OH)4- όταν το pH είναι μεγαλύτερο του 7 (Marschner, 1995), σύμφωνα με την αντίδραση:
H3BO3 + 2 H2O ⇋ B(OH)4- + Η3Ο+ |
- να μετατραπεί σε B4O72-, στην περίπτωση πολύ πυκνών εδαφικών διαλυμάτων βορίου (συνθήκες τοξικότητας), σύμφωνα με την αντίδραση (Krauskopf, 1972):
4H3BO3 ⇋ B4O72- + 2Η+ + 5H2O |
Τα εδάφη μπορούν να χωριστούν σε δύο τύπους με βάση τη συνολική συγκέντρωση του βορίου σ' αυτά (Power και Woods, 1997):
- εδάφη με υψηλή περιεκτικότητα βορίου (>10 mg B Kg-1)
- εδάφη με χαμηλή περιεκτικότητα βορίου (<10 mg B Kg-1)
Επιπλέον, ανάλογα με τη μέθοδο εκχύλισης του από το έδαφος, διακρίνεται σε:
- ολικό βόριο
- διαλυτό σε οξέα βόριο
- υδατοδιαλυτό βόριο
Το ολικό βόριο του εδάφους δεν αποτελεί αξιόπιστο δείκτη της διαθεσιμότητας του στα φυτά. Το διαλυτό σε οξέα βόριο αν και είναι καλύτερος δείκτης από τον προηγούμενο, δεν μπορεί να θεωρηθεί επίσης αξιόπιστος δείκτης (Sah και Brown, 1997). Αντίθετα με τα παραπάνω, εκχύλιση του βορίου με ζεστό νερό μας δίνει το υδατοδιαλυτό βόριο που συσχετίζεται θετικά με την απορρόφησή του από τα φυτά (Shelf και Gupta, 1993).
Λιπάσματα που περιέχουν βόριο και η εφαρμογή τους
Υπολογίζεται ότι, σε παγκόσμια κλίμακα και σε ετήσια βάση, περίπου 150 εκατομμύρια στρέμματα καλλιεργειών λιπαίνονται με βόριο (Shorrocks, 1997). Η εφαρμογή του βορίου μπορεί να γίνει είτε από το έδαφος είτε από το φύλλωμα (Bergmann, 1992; Marschner, 1995; Shorrocks, 1997; Jones, 1998). Σύμφωνα με τον Bergmann (1992) η εφαρμογή του στο έδαφος δίνει καλύτερα αποτελέσματα αρκεί να γίνει στο σωστό χρόνο.
Σε καλλιέργειες που πολλαπλασιάζονται με σπόρους, βολβούς ή κονδύλους έγιναν προσπάθειες εφαρμογής βορίου επί των αναπαραγωγικών τους οργάνων, προ της σποράς ή της φύτευσης. Χρησιμοποιήθηκαν διάφοροι τρόποι όπως εμβάπτιση σε υδατικά διαλύματα και επίπαση. Τα αποτελέσματα όμως όλων αυτών των προσπαθειών δεν ήταν πάντα θετικά, με συνέπεια καμία από τις παραπάνω μεθόδους να μην συνιστάται στην πράξη (Shorrocks, 1997).
Στον πίνακα 2 (δείτε το επισυναπτόμενο αρχείο) αναφέρονται τα πιο συνηθισμένα σκευάσματα βορίου που χρησιμοποιούνται παγκοσμίως για τη λίπανση των καλλιεργειών. Τα καθαρά προϊόντα είναι πλήρως υδατοδιαλυτά και μπορούν να εφαρμοστούν είτε ως έχουν στο έδαφος (στερεή μορφή) είτε αφού διαλυθούν σε νερό (μέσω του δικτύου άρδευσης ή μέσω του φυλλώματος) (Bergmann, 1992; Shorrocks, 1997). Τα ορυκτά κολεμανίτης και ουλεξίτης δεν είναι πλήρως υδατοδιαλυτά και ως στερεά εφαρμόζονται μόνο στο έδαφος (Shorrocks, 1997). Στην πράξη τα περισσότερο χρησιμοποιούμενα βοριούχα λιπάσματα είναι ο βόρακας (borax) και το solubor (Bergmann, 1992; Marschner, 1995; Θεριός, 1996; Shorrocks, 1997).
Η εφαρμογή του βορίου πρέπει να γίνεται με μεγάλη προσοχή επειδή τα όρια της συγκέντρωσης του μεταξύ έλλειψης και τοξικότητας είναι στενά (Bergmann, 1992; Marschner, 1995; Meyer και Bloom, 1997). Σημασία έχει η ομοιόμορφη κατανομή τους ώστε να μειωθούν οι πιθανότητες πρόκλησης τοξικότητας (Shorrocks, 1997; Jones, 1998). Ομοιόμορφη κατανομή μπορεί να επιτευχθεί είτε με ανάμειξη των λιπασμάτων με χώμα ή άμμο πριν το διασκορπισμό τους (Shorrocks, 1997), είτε με εφαρμογή τους μέσω του δικτύου άρδευσης ή συγχρόνως με την εφαρμογή προφυτρωτικών και προσπαρτικών ζιζανιοκτόνων (αρκεί να υπάρχει συμβατότητα) (Bergmann, 1992; Shorrocks, 1997).
Εφαρμογή στο έδαφος
Μετά την εφαρμογή των λιπασμάτων η μορφή του βορίου που κυριαρχεί στο μεγαλύτερο μέρος των γεωργικών εδαφών είναι αυτή του βορικού οξέος (Shorrocks, 1997; Jones, 1998). Το βορικό οξύ ως μη ιονισμένο μόριο έχει ουδέτερο φορτίο και κατά συνέπεια υπάρχουν απώλειες λόγω έκπλυσης (Jones, 1998), ιδιαίτερα σε ελαφριά εδάφη (Shorrocks, 1997). Λόγω της πιθανότητας έκπλυσής τους, η εφαρμογή των υδατοδιαλυτών λιπασμάτων βορίου μοιάζει μ' αυτή των λιπασμάτων που περιέχουν το άζωτο σε νιτρική μορφή. Κατά συνέπεια, πρέπει να εφαρμόζονται νωρίς την άνοιξη, πριν όμως την έναρξη της αύξησης των φυτών, ώστε το βόριο να μπορέσει να φτάσει στη ριζόσφαιρα. Πολύ πρώιμη εφαρμογή πρέπει να αποφεύγεται προκειμένου να μειωθούν οι απώλειες λόγω έκπλυσης (ειδικά σε ελαφριά εδάφη) (Shorrocks, 1997).
Διαφυλλική εφαρμογή
Η δυνατότητα εφαρμογής του βορίου μέσω του φυλλώματος μας επιτρέπει να επεμβαίνουμε σε συγκεκριμένα στάδια της αύξησης του φυτού και επιπλέον να αντιμετωπίζουμε άμεσα τυχόν έλλειψή του που διαπιστώνεται μακροσκοπικά ή ύστερα από εργαστηριακές αναλύσεις.
Συνήθως απαιτούνται περισσότερες από μια εφαρμογές εξαιτίας της δυσκολίας του βορίου να κινείται μέσω του φλοιώματος (Murphy και Walsh, 1972; Shorrocks, 1997). Στην περίπτωση όμως των δένδρων που ανήκουν στην οικογένεια Rosaceae (γιγαρτόκαρπα, πυρηνόκαρπα) παρατηρείται σημαντική μετακίνηση (Hanson και Breen, 1985; Gu et al., 1995; Brown και Hu, 1996). Εξαιτίας του γεγονότος αυτού και προκειμένου τα δένδρα να έχουν στη διάθεσή τους βόριο κατά την ευαίσθητη περίοδο της άνθισης και καρπόδεσης μπορούμε να ψεκάσουμε: α) το φθινόπωρο λίγο πριν την πτώση των φύλλων ή β) την άνοιξη κατά τη διάρκεια της άνθισης. Παρ' όλα αυτά οι ανοιξιάτικοι ψεκασμοί είναι αποτελεσματικότεροι μιας και οι ανθικοί ιστοί δέχονται το βόριο άμεσα (Shorrocks, 1997).
Δόσεις εφαρμογής
- έδαφος: εφαρμογή 100-300 gr B ανά στρέμμα ανάλογα με το τύπο του εδάφους και την καλλιέργεια (Bergmann, 1992). Για κάποιες δενδρώδεις καλλιέργειες συνίσταται η χρήση βόρακα στις εξής δόσεις: 125-150 gr/δένδρο μηλιάς, 100-125 gr/δένδρο ροδακινιάς, 200-300 gr/δένδρο ελιάς (Θεριός, 1996), 150 gr/δένδρο αμυγδαλιάς, 500 gr/δένδρο κερασιάς (Στυλανίδης κ.α., 1995) και 100-250 gr/δένδρο εσπεριδοειδούς (Βασιλακάκης και Θεριός, 1996).
- φύλλωμα: εφαρμογή διαλυμάτων βοριούχων σκευασμάτων (borax, solubor) η συγκέντρωση των οποίων κυμαίνεται από 0,2% έως 0,3% (για καρποφόρα δένδρα όχι πάνω από 0,1%) (Bergmann, 1992). Για τα εσπεριδοειδή απαιτούνται 120 gr βορικού οξέος ανά 100 L νερού (Βασιλακάκης και Θεριός, 1996). Αξίζει να σημειωθεί ότι εφαρμογή βορικού οξέος σε συγκέντρωση 25-50 mg L-1 σε μανταρινιές ποικ. "Dancy tangerine'' μείωσε το ποσοστό εμφάνισης της κοκκίωσης, μιας φυσιολογικής ανωμαλίας των καρπών (Singh και Singh, 1981).
Το βόριο στα νερά
Το βόριο κατέχει τη δωδέκατη θέση μεταξύ των διαλελυμένων στοιχείων στο θαλασσινό νερό και η μέση συγκέντρωσή του σ' αυτό είναι 4,6 mg L-1 (Goldberg (1965), όπως αναφέρθηκε από τον Krauskopf το 1972). Η συγκέντρωση του βορίου στο θαλασσινό νερό κυμαίνεται από 1 έως 10 mg Kg-1, ενώ στα ποταμίσια νερά είναι κατά περίπου 350 φορές μικρότερη (Power και Woods,1997). Σε εδάφη που βρίσκονται σε παράκτιες περιοχές προστίθεται ετησίως μέσω της βροχής 10 έως 20 φορές περισσότερο βόριο απ' ότι σε αυτά που βρίσκονται μακριά από τη θάλασσα (Winker (1983) και Hingston (1986), όπως αναφέρθηκε από το Shorrocks, 1997).
Εξαιτίας της χρήσης ενώσεων του βορίου στα απορρυπαντικά και σε διάφορα στάδια της βιομηχανικής παραγωγής, αυτό εισέρχεται στα επιφανειακά και στα υπόγεια νερά μέσω των αστικών και βιομηχανικών αποβλήτων. Πλούσια σε βόριο είναι τόσο τα διάφορα υφάλμυρα νερά όσο και τα γεωθερμικά νερά που χρησιμοποιούνται για την άρδευση των καλλιεργειών. Υψηλές συγκεντρώσεις βορίου (μέχρι 2 mg L-1) συναντώνται επίσης σε νερά που προέρχονται από πηγές που βρίσκονται σε ξηρές ή ημίξηρες περιοχές. Η μακροχρόνια χρήση τέτοιων νερών για τη άρδευση των καλλιεργειών οδηγεί στην υπερβολική αύξηση των συγκεντρώσεων του βορίου στο έδαφος (Bergmann, 1992).
Γενικά τα φυτά απορροφούν σχετικά μικρό μέρος του βορίου που περιέχεται στο αρδευτικό νερό. Έτσι, νερά με υψηλή συγκέντρωση βορίου μπορεί να μην είναι άμεσα τοξικά για τα φυτά αλλά μόνο μετά από τη συνεχή τους χρήση. Αυτό μπορεί να συμβεί στην περίπτωση που το υδατοδιαλυτό βόριο του εδάφους γίνει ίσο ή μεγαλύτερό από εκείνο που περιέχεται στο νερό της άρδευσης, ειδικά σε περιοχές με περιορισμένη βροχόπτωση ή όπου δεν υπάρχει διαθέσιμο νερό καλής ποιότητας για έκπλυση (Nable et al., 1997).
Μετά από συνεχή άρδευση ενός εδάφους με νερό πλούσιο σε βόριο, η συγκέντρωση του βορίου στο εδαφικό διάλυμα εξαρτάται από την εναλλακτική ικανότητα του εδάφους. Έτσι, ένα έδαφος με μεγάλη εναλλακτική ικανότητα αναμένεται να διατηρεί λιγότερο βόριο στο εδαφικό διάλυμα και για μεγαλύτερη χρονική περίοδο σε σχέση με ένα έδαφος που έχει μικρή εναλλακτική ικανότητα (Nable et al., 1997). Τελικά η συνεχής άρδευση ενός εδάφους με νερό πλούσιο σε βόριο θα ικανοποιήσει την εναλλακτική του ικανότητα και θα προκαλέσει πιθανόν μείωση της παραγωγής (Brown et al., 1972; James et al. ,1982).
Το επίπεδο του βορίου στο εδαφικό-θρεπτικό διάλυμα στο οποίο αντέχει μια καλλιέργεια είναι σημαντικό για τον προσδιορισμό της επιτρεπόμενης συγκέντρωσης του βορίου στο νερό της άρδευσης (Nable et al., 1997). Σύμφωνα με το Maas (1990), οι καλλιέργειες ανάλογα με τη σχετική τους αντοχή στο βόριο του εδαφικού διαλύματος διακρίνονται σε (Πίνακας 3):
Πίνακας 3: Σχετική αντοχή των καλλιεργούμενων φυτικών ειδών στο βόριο (Maas, 1990) |
| |||
Κοινό όνομα | Επιστημονικό όνομα | Κοινό όνομα | Επιστημονικό όνομα | |
Πολύ ευαίσθητα (< 0,5 mg L-1) | Μετρίως ευαίσθητα (1,0 - 2,0 mg L-1) | |||
Λεμονιά | Citrus limon | Μπρόκολο | Brassica oleracea botrytis |
|
Βατόμουρα | Rubus sp. | Πιπεριά (κόκκινη) | Capsicum annuum |
|
Ευαίσθητα (0,5 - 1,0 mg L-1) | Αρακάς | Pisum sativa |
| |
Καρότο | Daucus carota |
| ||
Αβοκάντο | Persea americana | Ρεπάνι | Raphanus sativus |
|
Βοτρυόκαρπος | Citrus paradisi | Πατάτα | Solanum tuberosum |
|
Πορτοκαλιά | Citrus sinensis | Αγγούρι | Cucumis sativus |
|
Βερικοκιά | Prunus armeniaca | Μαρούλι | Lactuca sativa |
|
Ροδακινιά | Prunus persica | Μετρίως ανθεκτικά (2,0 - 4,0 mg L-1) |
| |
Κερασιά | Prunus avium |
| ||
Δαμασκηνιά | Prunus domestica | Λάχανο | Brassica oleracea capitata |
|
Λωτός | Diospyros kaki | Γογγύλι | Brassica rapa |
|
Συκιά | Ficus carica | Κριθάρι | Hordeum vulgare |
|
Αμπέλι | Vitis vinifera | Βρώμη | Avena sativa |
|
Καρυδιά | Juglans regia | Καλαμπόκι | Zea mays |
|
Πεκάν | Carya illinoinenis | Αγκινάρα | Cynara scolymus |
|
Κρεμμύδι | Allium cepa | Καπνός | Nicotiana tabacum |
|
Σκόρδο | Allium sativum | Σινάπι | Brassica juncea |
|
Γλυκοπατάτα | Ipomea batatas | Μελίλωτος | Melilotus indica |
|
Σιτάρι | Triticum aestivum | Κολοκύθι | Cucurbita pepo |
|
Ηλίανθος | Helianthus annuus | Καρπούζι | Cucumis melo |
|
Σουσάμι | Sesamum indicum | Κουνουπίδι | Brassica oleracea botrytis |
|
Λούπινα | Lupinus hartwegii | Ανθεκτικά (4,0 - 6,0 mg L-1) |
| |
Φράουλα | Fragaria sp. |
| ||
Φασόλι | Phaseolus vulgaris | Μηδική | Medicago sativa |
|
Αραχίδα | Arachis hypogaea | Βίκος | Vicia benghalensis |
|
Οι παραπάνω τιμές αναφέρονται σε συγκεντρώσεις βορίου στο εδαφικό διάλυμα στις οποίες δεν παρατηρείται μείωση της παραγωγής ή της αύξησης των φυτών. Η αντοχή των καλλιεργειών στο βόριο εξαρτάται επίσης από το κλίμα, τις εδαφικές συνθήκες και την ποικιλία. Οι μέγιστες επιτρεπόμενες συγκεντρώσεις στο αρδευτικό νερό είναι όμοιες με αυτές ή ελαφρώς μικρότερες.
| Μαϊδανός | Petroselinum crispum |
| |
Λαχανοκ. τεύτλο | Beta vulgaris |
| ||
Ζαχαρότευτλο | Beta vulgaris |
| ||
Τομάτα | Lycopersicum esculentum |
| ||
Πολύ ανθεκτικά (6,0 - 15,0 mg L-1) | ||||
Σόργο | Sorghum bicolor |
| ||
Βαμβάκι | Gossypium hirsutum |
| ||
Σέλινο | Apium graveolens |
| ||
Σπαράγγι | Asparagus officinalis | |||
- πολύ ευαίσθητες, αντέχουν σε συγκεντρώσεις βορίου μικρότερες από 0,5 mg L-1
- ευαίσθητες, αντέχουν σε συγκεντρώσεις βορίου 0,5 - 1,0 mg L-1
- μετρίως ευαίσθητες, αντέχουν σε συγκεντρώσεις βορίου 1,0 - 2,0 mg L-1
- μετρίως ανθεκτικές, αντέχουν σε συγκεντρώσεις βορίου 2,0 - 4,0 mg L-1
- ανθεκτικές, αντέχουν σε συγκεντρώσεις βορίου 4,0 - 6,0 mg L-1
- πολύ ανθεκτικές, αντέχουν σε συγκεντρώσεις βορίου 6,0 - 15,0 mg L-1
Σύμφωνα με τις οδηγίες του Υπουργείου Γεωργίας, Αλιείας και Τροφίμων της Αγγλίας, όπως αυτές αναφέρονται από τον Bergmann (1992), η καταλληλότητα ενός νερού για άρδευση εξαρτάται όχι μόνο από την αντοχή της καλλιέργειας στο βόριο αλλά και από την ετήσια ποσότητα αρδευτικού νερού (mm/έτος) που απαιτείται. Αν για παράδειγμα θεωρήσουμε ότι για την καλλιέργεια της πατάτας ή του αρακά συγκέντρωση 1,5 mg B L-1 είναι ασφαλής για μια περιοχή που απαιτεί 200 mm νερού ετησίως, τότε για μια άλλη περιοχή με λιγότερες απαιτήσεις νερού (100 ή 50 mm) μπορεί να χρησιμοποιηθεί νερό που περιέχει 3 ή 6 mg B L-1 αντιστοίχως.
Το βόριο στη βιομηχανία και οι επιπτώσεις του στη γεωργία
Η χρήση του κάρβουνου στα εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας οδηγεί στην ολοένα και μεγαλύτερη παραγωγή τέφρας (Nable et al., 1997). Η συγκέντρωση του βορίου σ' αυτή μπορεί να φθάνει τα 700 mg Kg-1. Η ανάπτυξη βλάστησης είναι αδύνατη σε εδάφη που έχουν επιβαρυνθεί με μεγάλες ποσότητες τέτοιας τέφρας, επειδή το μεγαλύτερο μέρος αυτού του βορίου είναι άμεσα διαθέσιμο στα φυτά (James et al., 1982).
Ανθρακούχα υλικά, παραπροϊόντα της εξόρυξης και του καθαρισμού του κάρβουνου, αποτελούν αξιόλογη πηγή βορίου στις περιοχές ύπαρξης των ανθρακωρυχείων. Η οξείδωση αυτών των υλικών έχει ως αποτέλεσμα τη σταδιακή απελευθέρωση σημαντικών ποσοτήτων υδατοδιαλυτού βορίου (Barth et al. (1987), όπως αναφέρεται από τους Nable et al., 1997).
Το βορικό οξύ και διάφορα άλατα του βορίου χρησιμοποιούνται ευρέως σε μεγάλο αριθμό βιομηχανικών εφαρμογών, όπως στην υαλουργία και την παραγωγή δερμάτων, χαλιών, φωτογραφικών χημικών, λιπασμάτων και απορρυπαντικών. Αποτέλεσμα αυτού είναι η ύπαρξη αυξημένων συγκεντρώσεων βορίου αρχικά στα βιομηχανικά απόβλητα και στη συνέχεια στα υδάτινα οικοσυστήματα και στα υπόγεια νερά (Vengosh et al., 1994).
Το βόριο στα υπολείμματα των καλλιεργειών και στα οργανικά υπολείμματα των ζώων.
Η αποσύνθεση των φυτικών υπολειμμάτων και των οργανικών αποβλήτων των ζώων από τους μικροοργανισμούς οδηγεί στην απελευθέρωση σημαντικών ποσοτήτων ιχνοστοιχείων, με αποτέλεσμα την ολοκλήρωση του κύκλου τους στη φύση. Η περιεκτικότητα των διαφόρων κοπριών σε βόριο κυμαίνεται από 4,5 έως 52 mg Kg-1. Αυτό σημαίνει ότι στους 5 τόνους κοπριάς υπάρχουν κατά μέσο όρο 100 gr βορίου. Μικρότερες ποσότητες βορίου υπάρχουν στα φυτικά υπολείμματα. Έτσι, στα αγροστώδη και στα ψυχανθή έχουν προσδιοριστεί συγκεντρώσεις βορίου μεταξύ 1 και 5 mg Kg-1, με τα ψυχανθή να περιέχουν συγκριτικά περισσότερο βόριο (Stevenson και Ardakani, 1972).
Ο ρυθμός με τον οποίο το βόριο των οργανικών υπολειμμάτων απελευθερώνεται στο εδαφικό διάλυμα εξαρτάται από τους παράγοντες που επηρεάζουν τη μικροβιακή δράση. Η μικροβιακή δράση είναι μέγιστη σε υγρά και ζεστά εδάφη με καλό αερισμό και pH γύρω στο 7. Σε κανονικές δόσεις εφαρμογής, σχεδόν τα τρία τέταρτα της κοπριάς ανοργανοποιείται τον πρώτο χρόνο (Stevenson και Ardakani, 1972). Δεν πρέπει όμως να μας διαφεύγει το γεγονός ότι η οργανική ουσία έχει την ικανότητα να προσροφάει και να συγκρατεί (προσωρινά) μεγαλύτερες ποσότητες βορίου, σε σχέση με τα συστατικά της ανόργανης φάσης του εδάφους (Yermiyaho et al., 1988; Shorrocks, 1997).
