Μια από τις κύριες γεωργικές πρακτικές βελτιστοποίησης των αποδόσεων των καλλιεργειών είναι η χρήση αγροχημικών. Ωστόσο η  μη ορθολογική/ακριβική εφαρμογή των αγροχημικών ελλοχεύει  κινδύνους τόσο για την ανθρώπινη υγεία όσο και για το περιβάλλον. Η αλόγιστη χρήση ανόργανων χημικών λιπασμάτων και οργανικών συνθετικών φυτοφαρμάκων σε εντατικά γεωργικά συστήματα καλλιέργειας ευθύνεται κυρίως για την μη σημειακή ρύπανση των εδαφουδατικών πόρων των αγροοικοσυστημάτων προκαλώντας σε πλείστες των περιπτώσεων, δυσμενείς επιπτώσεις στην ποιότητα των υδάτων, επιφανειακών (ποταμών, λιμνών) και υπογείων (υδροφόρου ορίζοντα). Πρόσφατες ερευνητικές εργασίες μελετώντας και παρατηρώντας την απώλεια της χερσαίας βιοποικιλότητας, τη ρύπανση των εδαφοϋδατικών πόρων, την εναλλάτωση των εδαφών, τη διάβρωση των εδαφών και σε ορισμένες περιπτώσεις την ερημοποίηση της γεωργικής γης, υποδεικνύουν την ανάγκη για μία διαφορετική προσέγγιση της γεωργίας  φιλική προς το περιβάλλον.

Συνυπολογίζοντας το υψηλό κόστος προμήθειας των ανόργανων χημικών λιπασμάτων καθώς και την προσπάθεια μείωσης του ανθρακικού αποτυπώματος ανά μονάδα παραγόμενου προϊόντος, οι καλλιεργητές αναζητούν εναλλακτικούς τρόπους λίπανσης με οργανικά εδαφοβελτιωτικά. Σε αυτή την κατεύθυνση, φαίνεται ότι το έντομο Tenebrio molitor (Coleoptera: Tenebrionidae) εκτρέφεται μαζικά τόσο στο εξωτερικό όσο και στην Ελλάδα για την παραγωγή ζωοτροφών υψηλής ποιότητας και περιεκτικότητας σε πρωτεΐνη. Τα αποχωρήματα του εντόμου γνωστά και ως mealworm frass (MF) είναι ένα υποπροϊόν που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως οργανικό λίπασμα λόγω της υψηλής θρεπτικής του αξίας σε μακροστοιχεία και μικροστοιχεία, ενώ παράλληλα είναι πλούσιο σε μικροοργανισμούς που βοηθούν την ανάπτυξη του φυτού και το προστατεύουν από το αβιοτικό στρες.

Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία, μελετήθηκε η επίδραση της εφαρμογής MF, οργανικού λιπάσματος  από αστικά απορρίμματα και σύνθετου λιπάσματος στην ανάπτυξη και την απόδοση καλλιέργειας τομάτας σε θερμοκήπιο. Σε φυτοδοχεία όγκου 8 λίτρων εφαρμόσθηκαν οι παρακάτω χειρισμοί: (1) FERT με ενσωμάτωση σύνθετου λιπάσματος, (2) ΟRG με ενσωμάτωση οργανικού εδαφοβελτιωτικού, (3) MF1, (4) MF2 και (5) MF3 με ενσωμάτωση MF σε διαφορετικές δόσεις. Πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις που αφορούσαν στην ανάπτυξη των φυτών (ύψος, αριθμός μεσογονατίων, αριθμός ανθέων), στην απόδοση (αριθμός καρπών, βάρος καρπών) και στην ποιότητα των καρπών (ολικά διαλυτά στερεά , χρώμα). Επιπλέον πραγματοποιήθηκαν δειγματοληψίες φύλλων και εδάφους προκειμένου να μελετηθεί η θρεπτική κατάσταση των φυτών.

Φαίνεται ότι, το MF και η οργανική λίπανση μπορούν να υποκαταστήσουν την ανόργανη λίπανση ως προς τις παραμέτρους βλάστησης, άνθησης  και παραγωγής που μετρήθηκαν. H προσθήκη MF βελτίωσε το μέσο βάρος καρπού και τη συνολική παραγωγή στο χειρισμό MF3 κατά 19.56 % και 30.81 % αντίστοιχα σε σχέση με το χειρισμό ORG. Οι δύο υψηλότερες δόσεις του MF  υπερείχαν σε ότι αφορά τη θρεπτική κατάσταση στα φύλλα και στο έδαφος από την ανόργανη λίπανση, ενώ η MF1 και η οργανική λίπανση δε διέφεραν από αυτήν. O χειρισμός MF3 έδωσε μεγαλύτερο βάρος καρπού από τον MF1 κατά 20%. Ωστόσο ο MF1  ενώ δε διέφερε ως προς το βάρος καρπού από την ανόργανη λίπανση, έδωσε καλύτερο χρώμα από αυτήν.

Τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης ενισχύουν τη γεωργία μειωμένων εισροών  μέσω της παροχής δεδομένων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτιστοποίηση της γονιμότητας των εδαφών και την ακριβική διαχείριση των θρεπτικών στοιχείων στην καλλιέργεια. Η γεωργία ακριβείας βασίζεται σε δεδομένα υψηλής ακρίβειας για να προσαρμόσει τη χρήση λιπασμάτων ανά καλλιέργεια και περιοχή, μειώνοντας τη σπατάλη και τις εκπομπές ρύπων. Επιπλέον, το πείραμα αυτό μπορεί να αναδείξει τον ρόλο της οργανικής λίπανσης στη δέσμευση άνθρακα που αποτελεί βασικό στόχο της βιώσιμης γεωργίας ακριβείας.

One of the main agricultural practices for optimizing crop yields is the use of agrochemicals. However, the irrational/inaccurate application of agrochemicals poses risks to both human health and the environment. The indiscriminate use of inorganic chemical fertilizers and organic synthetic pesticides in intensive agricultural systems is mainly responsible for the non-point source pollution of soil and water resources in agricultural ecosystems, causing in most cases adverse effects on the quality of surface water (rivers, lakes) and groundwater (aquifers). Recent research studies examining and observing the loss of terrestrial biodiversity, the pollution of soil and water resources, soil degradation, soil erosion, and in some cases the desertification of agricultural land, indicate the need for a different approach to agriculture that is more environmentally friendly.

Considering the high cost of inorganic chemical fertilizers and the effort to reduce the carbon footprint per unit of product produced, farmers are looking for alternative ways of fertilising with organic soil amendments. In this regard, it appears that the insect Tenebrio molitor (Coleoptera: Tenebrionidae) is being mass-reared both abroad and in Greece for the production of high-quality, protein-rich animal feed. The insect's excrement, also known as mealworm frass (MF), is a by-product that can be used as organic fertilizer due to its high nutritional value in macro- and micronutrients, while also being rich in microorganisms that aid plant growth and protect it from abiotic stress.

In this master's thesis, the effect of applying MF, organic fertilizer from urban waste, and compound fertilizer on the growth and yield of tomato crops in a greenhouse was studied. The following treatments were applied to 8-liter plant pots: (1) FERT with incorporation of compound fertilizer, (2) ORG with incorporation of organic soil conditioner, (3) MF1, (4) MF2, and (5) MF3 with MF incorporated at different doses. Measurements were conducted regarding plant growth (height, number of internodes, number of flowers), yield (number of fruits, fruit weight) and fruit quality (total soluble solids, color). In addition, leaf and soil samples were collected to study the nutritional status of the plants.

It appears that MF and organic fertilization can replace inorganic fertilization with respect to the measured parameters of plant growth, flowering, and production. The addition of MF improved the average fruit weight and total production in the MF3 treatment by 19.56% and 30.81%, respectively, compared to the ORG treatment. The two highest doses of MF outperformed inorganic fertilization in terms of leaf and soil nutrient status, while MF1 and organic fertilization did not differ from it. The MF3 treatment yielded 20% higher fruit weight than MF1. However, although MF1 did not differ from inorganic fertilization in terms of fruit weight, it produced fruit with superior color.

The results of this study support low-input agriculture by providing data that can be used to optimize soil fertility and accurately manage nutrients in crops. Precision agriculture relies on high-precision data to tailor fertilizer use per crop and region, reducing waste and emissions. In addition, this experiment can highlight the role of organic fertilization in carbon sequestration, which is a key objective of sustainable precision agriculture.