Μελέτη παραγόντων που επηρεάζουν την ερημοποίηση των γαιών

Abstract

Two vulnerable to desertification areas, representative of the Mediterranean environment and important for the Greek land use conditions, were used as research fields of the present thesis. The areas which are dominated by different soil and climatic characteristics and land use intensities occupy an area of approximately one million acres and located in the prefectures of Chania and Heraklion on the island of Crete.A significant portion of these areas was mapped and studied on the basis of soil, climate and growing vegetation features. By completing questionnaires with the participation of local producers, a set of 70 biophysical and socioeconomic indicators were recorded at farm level on a sample of 171 fields (locally). In the context of this study and according to the implementation of the research project DESIRE, the use of data, obtained from 18 research areas at regional level (1785 questionnaires), was granted. In two of the main land uses (olive grove and pasture) of the research areas of Crete automatic data loggers and meteorological stations were established for a period of three years (2008-2011). The experimental devices and the stations were used to provide a quantitative assessment of surface water erosion and sediment loss under various traditional farming practices and use intensities.The abovementioned samples of questionnaires data (regional and local scale) were analyzed statistically in order to extract the most important indicators that influence desertification risk, according to land degradation process and mainly because of surface water erosion, at regional and local level. Especially at local level and specifically on data from the questionnaires of Crete an innovative statistical strategy was implemented by using exploratory multivariate nonparametric statistical tests and the field estimated parameter of erosion degree. Utilizing the results from the experimental recording of surface water erosion and soil sediment loss, the effect of different agricultural techniques and land management practices in desertification due to erosion was evaluated in the two representative land uses of the Mediterranean environment. Additionally the data of the three-year period allowed the experimental confirmation of the estimated by the P.E.S.E.R.A. (Pan-European Soil Erosion Risk Assessment) methodology erosion risk at field level (local scale). Τhe application of P.E.S.E.R.A. and E.S.A. (Environmentally Sensitive Areas) methodologies at regional level for the study area of Chania under the conditions of 28 different farming practices and land management scenarios has been the last approach for the study of desertification. This approach aimed at comparative analysis of management scenarios, regarding their impact on erosion and desertification risk at Prefecture level.The logical framework developed in this thesis combined with the empirical analysis based on descriptive, exploratory, inductive and multivariate statistics allows the assessment of desertification risk, with the use of a limited number of indicators in different areas of environmental sensitivity by utilizing data of regional or local level. As in situ quantitative measurements of surface water erosion and soil sediment loss are rare, the importance of experimental data that used for the evaluation of specific farming practices contribution to environmental sustainability at farm level is invaluable. The experimental evaluation of farming practices can overturn misconceptions about the cultivation of land and protect the environment by preventing further degradations. Furthermore the use of reliable scientific simulation models for erosion risk estimation (P.E.S.E.R.A.) and methodologies for the assessment of desertification risk (E.S.A.) allow the verification of the impact of traditional or innovative practices in the sustainability of natural resources on a regional scale. Such simulations can be considered as valuable "tools" for those with responsibility for policy decisions concerning agriculture and the environment.

Δύο ευαίσθητες περιοχές στην ερημοποίηση, αντιπροσωπευτικές του Μεσογειακού περιβάλλοντος με σημαντικές για τις Ελληνικές συνθήκες χρήσεις γης, χρησιμοποιήθηκαν ως πεδία έρευνας της παρούσας διατριβής. Οι περιοχές αυτές που χαρακτηρίζονται από διαφορετικά εδαφοκλιματικά χαρακτηριστικά και εντάσεις χρήσεων γης καταλαμβάνουν κατά προσέγγιση έκταση ενός εκατομμυρίου στρεμμάτων και βρίσκονται στους νομούς Χανίων και Ηρακλείου της νήσου Κρήτης. Σημαντικό τμήμα των περιοχών αυτών χαρτογραφήθηκε και μελετήθηκε ως προς τα εδάφη, την αναπτυσσόμενη βλάστηση και το κλίμα ενώ παράλληλα με τη χρήση ερωτηματολογίων και τη συμμετοχή των τοπικών παραγωγών καταγράφτηκαν σε επίπεδο αγροκτήματος ένα σύνολο από 70 βιοφυσικούς και κοινωνικοοικονομικούς δείκτες σε δείγμα 171 αγροκτημάτων (τοπικό επίπεδο). Στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής και της υλοποίησης του ερευνητικού προγράμματος DESIRE παραχωρήθηκε η χρήση των δεδομένων 1785 αντίστοιχων ερωτηματολογίων από 18 περιοχές έρευνας παγκόσμιας κλίμακας (περιφερειακό επίπεδο). Σε δύο από τις κύριες χρήσεις γης (ελαιώνας και βοσκότοπος) των περιοχών έρευνας της Κρήτης εγκαταστάθηκαν για τρία χρόνια (2008-2011) αυτόματοι σταθμοί καταγραφής εδαφικών και μετεωρολογικών δεδομένων με σκοπό την ποσοτική εκτίμηση της επιφανειακής υδατικής διάβρωσης και της απώλειας εδαφικού ιζήματος σε διάφορες παραδοσιακές καλλιεργητικές πρακτικές και εντάσεις χρήσης.Τα δύο προαναφερόμενα δείγματα των ερωτηματολογίων (περιφερειακής και τοπικής κλίμακας) αναλύθηκαν στατιστικά προκειμένου να εξαχθούν οι πιο σημαντικοί δείκτες που επηρεάζουν τον κίνδυνο ερημοποίησης των γαιών ανά διεργασία υποβάθμισης και κυρίως εξαιτίας της επιφανειακής υδατικής διάβρωσης σε περιφερειακό και τοπικό επίπεδο. Ειδικά σε τοπικό επίπεδο και συγκεκριμένα στα δεδομένα των ερωτηματολογίων της Κρήτης εφαρμόστηκε μια καινοτόμος στρατηγική στη στατιστική ανάλυση με την εκτέλεση διερευνητικών μη παραμετρικών πολυμεταβλητών στατιστικών ελέγχων και τη χρήση της εκτιμώμενης στον αγρό ιδιότητας του βαθμού διάβρωσης. Χρησιμοποιώντας τα αποτελέσματα της πειραματικής καταγραφής της επιφανειακής υδατικής διάβρωσης και της απώλειας εδαφικού ιζήματος για τρία χρόνια αξιολογήθηκε η επίδραση διαφορετικών καλλιεργητικών πρακτικών και διαχειρίσεων των γαιών στην ερημοποίηση λόγω διάβρωσης σε δύο αντιπροσωπευτικές χρήσεις γης του Μεσογειακού περιβάλλοντος. Επίσης με τα δεδομένα των τριετών μετρήσεων πραγματοποιήθηκε πειραματική επιβεβαίωση του εκτιμώμενου με χρήση της μεθοδολογίας P.E.S.E.R.A. (Pan–European Soil Erosion Risk Assessment) κινδύνου διάβρωσης σε επίπεδο αγροτεμαχίου (τοπική κλίμακα) δεδομένου ότι το μοντέλο είχε ήδη προσαρμοσθεί στις μεσογειακές και ειδικά στις ελληνικές συνθήκες από παλαιότερες εργασίες. Ολοκληρώνοντας τις προσεγγίσεις της μελέτης του φαινομένου της ερημοποίησης των γαιών πραγματοποιήθηκε η εφαρμογή των μεθοδολογιών P.E.S.E.R.A. και E.S.A. (Environmentally Sensitive Areas) σε περιφερειακό επίπεδο για την περιοχή μελέτης του νομού Χανίων και στις συνθήκες 28 διαφορετικών σεναρίων καλλιεργητικών πρακτικών και διαχείρισης των γαιών με στόχο τη συγκριτική ανάλυση των σεναρίων διαχείρισης και καλλιέργειας των γαιών ως προς τον κίνδυνο διάβρωσης και ερημοποίησης σε επίπεδο νομού. Το λογικό πλαίσιο που αναπτύχθηκε στην παρούσα διατριβή σε συνδυασμό με την εμπειρική ανάλυση που βασίστηκε σε περιγραφική, διερευνητική, επαγωγική και πολυπαραγοντική στατιστική επεξεργασία, επιτρέπει την εκτίμηση του κινδύνου ερημοποίησης των γαιών, με τη χρήση περιορισμένου αριθμού δεικτών, σε περιοχές διαφορετικής περιβαλλοντικής ευαισθησίας αξιοποιώντας δεδομένα περιφερειακού ή τοπικού επιπέδου. Καθώς επιτόπιες ποσοτικές μετρήσεις της επιφανειακής υδατικής διάβρωσης και της απώλειας εδαφικού ιζήματος είναι σπάνιες η αξία της χρήσης των πειραματικών δεδομένων για την αξιολόγηση της συνεισφοράς συγκεκριμένων καλλιεργητικών πρακτικών στην αειφορία του περιβάλλοντος σε επίπεδο αγροκτήματος είναι ανεκτίμητη. Η πειραματική αξιολόγηση των καλλιεργητικών πρακτικών είναι δυνατόν να ανατρέψει λανθασμένες αντιλήψεις για την καλλιέργεια των γαιών και την προστασία του περιβάλλοντος αποτρέποντας περαιτέρω υποβαθμίσεις. Επιπρόσθετα με τη χρήση αξιόπιστων επιστημονικών μοντέλων προσομοίωσης της επιφανειακής υδατικής διάβρωσης (P.E.S.E.R.A.) για την εκτίμηση του κινδύνου διάβρωσης και εκτίμησης του κινδύνου ερημοποίησης (E.S.A.) καθίσταται εφικτή η εξακρίβωση της επίδρασης των παραδοσιακών ή καινοτόμων πρακτικών στην αειφορία των φυσικών πόρων σε περιφερειακή κλίμακα. Τέτοιου είδους προσομοιώσεις είναι δυνατόν να θεωρηθούν ως πολύτιμα «εργαλεία» για τους έχοντες την ευθύνη λήψης πολιτικών αποφάσεων που αφορούν τη γεωργία και το περιβάλλον.