Περίληψη
Το ενδιαφέρον της ανθρωπότητας για την ανάπτυξη παραγωγικών πρακτικών συμβατών με τη δίκαιη ικανοποίηση των αναγκών του παγκόσμιου πληθυσμού, αλλά και του περιβάλλοντος που αποτελεί το ζωτικό πλαίσιο επιβίωσής του, έχει αυξηθεί στην εποχή μας, υπό το βάρος σημαντικών πιέσεων αναφορικά με τη διαθεσιμότητα φυσικών πόρων. Η υιοθέτηση φιλοπεριβαλλοντικών πρακτικών σε όλο και περισσότερους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας, και πιο συγκεκριμένα της παραγωγής τροφίμων, έχει ενσωματωθεί στις νομοθετικές πράξεις των περισσότερων αναπτυγμένων κρατών και το ζητούμενο πλέον είναι η εφαρμογή τους, η παρακολούθηση της αποτελεσματικότητάς τους και η αναβάθμισή τους. Σημαντική συνεισφορά στο σχεδιασμό, την εφαρμογή και αξιολόγηση αυτών των πρακτικών έχουν τα εργαλεία και οι μεθοδολογίες αποτίμησης των περιβαλλοντικών επιπτώσεων των ανθρώπινων δραστηριοτήτων, η ανάπτυξη των οποίων αποτελεί δυναμικό πεδίο έρευνας της επιστημονικής κοινότητας τις τελευταίες δυο δεκαετίες. Ένας από τους πιο ευαίσθητου ...
Το ενδιαφέρον της ανθρωπότητας για την ανάπτυξη παραγωγικών πρακτικών συμβατών με τη δίκαιη ικανοποίηση των αναγκών του παγκόσμιου πληθυσμού, αλλά και του περιβάλλοντος που αποτελεί το ζωτικό πλαίσιο επιβίωσής του, έχει αυξηθεί στην εποχή μας, υπό το βάρος σημαντικών πιέσεων αναφορικά με τη διαθεσιμότητα φυσικών πόρων. Η υιοθέτηση φιλοπεριβαλλοντικών πρακτικών σε όλο και περισσότερους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας, και πιο συγκεκριμένα της παραγωγής τροφίμων, έχει ενσωματωθεί στις νομοθετικές πράξεις των περισσότερων αναπτυγμένων κρατών και το ζητούμενο πλέον είναι η εφαρμογή τους, η παρακολούθηση της αποτελεσματικότητάς τους και η αναβάθμισή τους. Σημαντική συνεισφορά στο σχεδιασμό, την εφαρμογή και αξιολόγηση αυτών των πρακτικών έχουν τα εργαλεία και οι μεθοδολογίες αποτίμησης των περιβαλλοντικών επιπτώσεων των ανθρώπινων δραστηριοτήτων, η ανάπτυξη των οποίων αποτελεί δυναμικό πεδίο έρευνας της επιστημονικής κοινότητας τις τελευταίες δυο δεκαετίες. Ένας από τους πιο ευαίσθητους φυσικούς πόρους που απειλείται από τις άμεσες και έμμεσες επιπτώσεις των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στον πλανήτη είναι το νερό και η ανάπτυξη στρατηγικών βιώσιμης διαχείρισης των υδάτινων πόρων του πλανήτη αποτελεί στόχο πρωτοβουλιών σε παγκόσμιο επίπεδο όπως η Ατζέντα 2030 των κρατών μελών του ΟΗΕ για τη Βιώσιμη Ανάπτυξη. Οι πρακτικές εξοικονόμησης νερού βρίσκουν κύρια εφαρμογή στη γεωργία, που αποτελεί το μεγαλύτερο χρήστη νερού παγκοσμίως και αναπτύσσονται σε πολλά επίπεδα, από τη μείωση της εφαρμοζόμενης ποσότητας νερού μέχρι την αξιοποίηση εναλλακτικών πηγών νερού. Τα ελαιοκομικά προϊόντα, λόγω της αποδεδειγμένης πλέον σύνδεσής τους με σημαντικά οφέλη για την υγεία του ανθρώπου, απέκτησαν τη θέση τους στο τραπέζι των περισσότερων καταναλωτών των ανεπτυγμένων χωρών. Η ζήτησή τους συνεχίζει να σημειώνει αυξητική τάση, με αποτέλεσμα η ελαιοκαλλιέργεια να αποτελεί σημαντικό οικονομικό πυλώνα για τις ελαιοπαραγωγικές χώρες και να επεκτείνεται σε πάρα πολλές περιοχές του πλανήτη. Η εντατικοποίηση αυτή απαιτεί την κατανάλωση περισσότερων φυσικών πόρων και ιδιαίτερα νερού, ενώ παράλληλα συνδέεται με την αύξηση των εκπεμπόμενων ρύπων και την υποβάθμιση του περιβάλλοντος. Σε αυτό το πλαίσιο παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον να διερευνηθεί η δυνατότητα διασφάλισης της περιβαλλοντικής και εμπορικής βιωσιμότητας της εντατικοποίησης της καλλιέργειας της ελιάς με πρακτικές εξοικονόμησης νερού. Στην παρούσα εργασία, με σκοπό τη διερεύνηση του παραπάνω ζητήματος, μελετήθηκε η επίδραση διαφορετικών πρακτικών εξοικονόμησης νερού στο περιβαλλοντικό αποτύπωμα της επιτραπέζιας ποικιλίας Κονσερβολιά (Olea europaea L. ‘Konservolea’) που κατευθύνθηκαν είτε στη μείωση της ποσότητας νερού εφαρμόζοντας, με τη βοήθεια εξειδικευμένων συστημάτων υποστήριξης αποφάσεων άρδευσης (DSS), ορθολογική άρδευση είτε στην αξιοποίηση εναλλακτικών πηγών νερού για άρδευση όπως τα επεξεργασμένα αστικά απόβλητα. Αξιολογήθηκε η επίδραση των πρακτικών αυτών στην ποσότητα και την ποιότητα των υδάτινων πόρων με την εφαρμογή της Ανάλυσης του Υδατικού Αποτυπώματος (WF), αλλά και πιο διευρυμένα στο περιβάλλον με την εφαρμογή της Ανάλυσης του Κύκλου Ζωής (Life Cycle Assessment, LCA). Η διατριβή αποτελείται από 5 κεφάλαια όπου περιγράφονται οι δράσεις προσέγγισης του κύριου ζητήματος. Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η υφιστάμενη κατάσταση όσον αφορά τη χρήση των παγκοσμίων υδατικών αποθεμάτων και τα προβλήματα που συνεπάγεται αυτή, αναλύονται οι δύο μεθοδολογίες αποτίμησης των περιβαλλοντικών επιπτώσεων που εφαρμόζονται στην παρούσα εργασία, γίνεται συζήτηση για τη σημασία της ελαιοκαλλιέργειας στην ελληνική οικονομία και τίθενται οι στόχοι της παρούσας έρευνας. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφονται οι δράσεις για την αξιολόγηση της επίδρασης διαφορετικών πρακτικών άρδευσης της Κονσερβολιάς στα υδατικά αποθέματα και στην ποιότητα των υδάτινων αποδεκτών και τη σύνδεσή τους με την ποσοτική και ποιοτική απόδοση της καλλιέργειας. Για την αξιολόγηση αυτή ως κατάλληλο εργαλείο επιλέχθηκε η ανάλυση του WF. Αρχικά με τη διεξαγωγή μιας πιλοτικής μελέτης για ένα χρόνο (2018) σε ελαιώνες της περιοχής Άρτας αποτυπώθηκαν σε πρώτο επίπεδο οι επικρατούσες αγρονομικές πρακτικές στην ελαιοκαλλιέργεια της περιοχής και οι περιβαλλοντικές τους επιδράσεις. Τα αποτελέσματα της μελέτης αυτής έδωσαν μια πρώτη εικόνα του WF της καλλιέργειας στην περιοχή και ανέδειξαν σημεία της μεθοδολογικής προσέγγισης που συνυπολογίστηκαν κατά το σχεδιασμό του κύριου πειράματος. Τα επόμενα τρία συνεχόμενα έτη, από το 2019 έως και το 2021, σε αντιπροσωπευτικό ελαιώνα της περιοχής εφαρμόστηκαν τρεις διαφορετικές πρακτικές άρδευσης, σε επίπεδο εφαρμοζόμενης ποσότητας νερού, και αναλύθηκε το αντίστοιχο WF των καλλιεργειών. Εφαρμοστηκαν η ξηρική καλλιέργεια, η συμβατική άρδευση (με βάση την εμπειρία του παραγωγού) και η ορθολογική άρδευση με βάση τη συμβουλή που παρείχε το σύστημα DSS που λειτουργεί στην πεδιάδα της Άρτας, το IRMA_SYS. Για τη συσχέτιση με την απόδοση της καλλιέργειας έγινε παρακολούθηση παραμέτρων που αφορούσαν την ανάπτυξη του δένδρου, τη φυσιολογική του κατάσταση (μέσω του προσδιορισμού της συγκέντρωσης δεικτών καταπόνησης) και την ποιότητα των καρπών. Τα αποτελέσματα ανέδειξαν τη μεγαλύτερη ευαισθησία της ξηρικής καλλιέργειας στην καταπόνηση που συνδέεται με το κλίμα γεγονός που μεγενθύνει το περιβαλλοντικό της αποτύπωμα. Προτείνεται η περαιτέρω διερεύνηση της δυνατότητας να μειώσουν οι ξηρικές καλλιέργειες την εξάρτησή τους από τον ανασφαλή παράγοντα κλίμα μέσω της βελτίωσης της αξιοποίησης βρόχινου νερού, καθώς και της μείωσης του WFgrey των ξηρικών καλλιεργειών μέσω της εφαρμογής ορθολογικής ή βιολογικής λίπανσης ή της τμηματικής εφαρμογής της εφόσον υπάρχει πρόσβαση σε νερό. Το μικρότερο WF σημείωσε η μεταχείριση όπου η άρδευση βασίστηκε στις συμβουλές από το DSS. Η μεταχείριση αυτή έδειξε καλή επίδοση από πλευράς ανάπτυξης και ποιότητας παραγωγής, σημείωσε όμως οριακά μικρότερη ποσότητα παραγωγής σε σχέση με τη μεταχείριση που αρδεύτηκε με βάση την εμπειρία του παραγωγού. Η κατά 5% όμως μικρότερη παραγωγή της μεταχείρισης DSS, αντισταθμίζει την κατά 77% περισσότερη εφαρμοζόμενη ποσότητα αρδευτικού νερού που εφαρμόστηκε στη μεταχείριση συμβατικής άρδευσης. Η ανάλυση του WF και τα συνολικά ευρήματα της συγκεκριμένης ενότητας εργασίας επιβεβαίωσε την συμβατότητα των DSS συστημάτων άρδευσης με τις φιλοπεριβαλλοντικές πρακτικές δίνοντας παράλληλα και προτάσεις για τη βελτίωση των δυνατοτήτων των πρακτικών εξοικονόμησης νερού.Στο τρίτο κεφάλαιο διερευνήθηκε η αξιολόγηση της γενικότερης επίδρασης των τριών πρακτικών άρδευσης στο περιβάλλον. Καταλληλότερο εργαλείο για την αξιολόγηση αυτή αποτελεί η LCA. Έτσι πραγματοποιήθηκε μια LCA των συστημάτων ελαιοκαλλιέργειας στην πεδιάδα της Άρτας συγκρίνοντας τρεις διαφορετικές αρδευτικές πρακτικές: την ξηρική, τη συμβατική άρδευση με βάση την εμπειρία του παραγωγού, και την άρδευση με βάση τη συμβουλή άρδευσης που παρέχει το DSS που λειτουργεί στην περιοχή. Δεκαοκτώ επιπτώσεις ενδιάμεσου σημείου (κλιματική αλλαγή, έλλειψη νερού, οξίνιση, ευτροφισμός υδάτων κτλ.), δυο κατηγορίες επιπτώσεων τελικού σημείου (ζημιά στην ανθρώπινη υγεία και στην ποιότητα του οικοσυστήματος) και ένα ενιαίο αποτέλεσμα (οι συνολικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις) υπολογίστηκαν με τη μέθοδο εκτίμησης επιπτώσεων κύκλου ζωής IMPACT World+ χρησιμοποιώντας το λογισμικό OpenLCA v1.10.3. Η LCA πραγματοποιήθηκε για δυο λειτουργικές μονάδες, την ποσότητα του παραγόμενου προϊόντος (1 τόνος) και την καλλιεργούμενη έκταση (1 ha) ώστε να διερευνηθούν οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις σε επίπεδο παραγωγής και σε επίπεδο καλλιέργειας. Τα όρια του συστήματος καθορίστηκαν εντός των ορίων του ελαιώνα, «από τη γέννηση μέχρι την πύλη» (from cradle-to-farm gate). Με βάση τα αποτελέσματα της LCA για λειτουργική μονάδα τον 1 τόνο παραγόμενου προϊόντος οι αρδευόμενες μεταχειρίσεις είχαν τις χαμηλότερες περιβαλλοντικές επιπτώσεις, καθώς είχαν υψηλότερη παραγωγή σε σύγκριση με την ξηρική. Σε επίπεδο όμως καλλιεργήσιμης έκτασης, με λειτουργική μονάδα το 1 ha, οι αρδευόμενες μεταχειρίσεις επέδειξαν τις υψηλότερες επιπτώσεις. Η ορθολογική άρδευση με τη βοήθεια του DSS μείωσε τη χρήση νερού και ενέργειας κατά 42,1% σε σύγκριση με τη συμβατική άρδευση. Αυτό μεταφράστηκε σε μια μείωση των συνολικών περιβαλλοντικών επιπτώσεων της τάξης του 5,3% για κάθε τόνο παραγόμενου προϊόντος και 10,4% για κάθε εκτάριο καλλιεργήσιμης έκτασης. Η ανάλυση ευαισθησίας που πραγματοποιήθηκε έδειξε ότι τα οφέλη θα μπορούσαν να αυξηθούν μέχρι και 18% για κάθε τόνο παραγόμενου προϊόντος και 22,6% για κάθε εκτάριο καλλιεργήσιμης γης. Τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας ενισχύουν την επιλογή των DSS ως υποσχόμενα εργαλεία για την υποστήριξη της βιώσιμης εντατικοποίησης των καλλιεργητικών συστημάτων. Στο τέταρτο κεφάλαιο αξιολογήθηκε η επίδραση της εφαρμογής εναλλακτικών πηγών νερού για άρδευση στα υδατικά αποθέματα και στην ποιότητα των υδάτινων αποδεκτών. Για την αξιολόγηση αυτή αξιοποιήθηκε το WF. Επιλέχθηκε να εξεταστεί η εφαρμογή επεξεργασμένων αστικών αποβλήτων σε δενδρύλλια Κονσερβολιάς. Αρχικά αξιολογήθηκαν οι επιδράσεις των επεξεργασμένων αστικών αποβλήτων στην ανάπτυξη με παρακολούθηση σχετικών παραμέτρων αύξησης του φυτού και της βιομάζας του και τη φυσιολογική κατάσταση των φυτών με παρακολούθηση της συγκέντρωσης φωτοσυνθετικών χρωστικών και δεικτών καταπόνησης. Συγκρίθηκε η επίδοσή τους στις παραμέτρους αυτές με την αντίστοιχη των φυτών που αρδεύτηκαν με «καθαρό» νερό (νερό δικτύου) και των φυτών των οποίων το εδαφικό υπόστρωμα εμπλουτίστηκε με ζεόλιθο. Σε κάθε μεταχείριση προσδιορίστηκε και η συγκέντρωση των μακρό- και μικρό-θρεπτικών στο εδαφικό υπόστρωμα αλλά και στα μέρη των φυτών (φύλλα και ρίζες). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η άρδευση των δενδρυλλίων με επεξεργασμένα αστικά απόβλητα δεν επέφερε επιβλαβείς επιπτώσεις στην ανάπτυξη και τη φυσιολογική κατάσταση των φυτών. Στις περισσότερες παραμέτρους ανάπτυξης τα φυτά που αρδεύτηκαν με επεξεργασμένα απόβλητα έδειξαν εφάμιλλη και, σε μερικές περιπτώσεις, καλύτερη επίδοση σε σύγκριση με τα φυτά που αρδεύτηκαν με καθαρό νερό. Κατά την αξιολόγηση της περιβαλλοντικής επίδρασης της πρακτικής αυτής, το WF υπολογίστηκε με μια νέα προσέγγιση, η οποία εισάγει στον υπολογισμό το διαχωρισμό της πηγής προέλευσης του νερού. Η ανάλυση του WF έδειξε ότι η εφαρμογή των εναλλακτικών πηγών άρδευσης αποτελεί σημαντικό μέτρο εξοικονόμησης επιφανειακών πόρων νερού, καθώς μπορούν να αντικαταστήσουν το 90% της εφαρμοζόμενης ποσότητας καθαρού νερού. Παράλληλα υπολογίστηκε το WF σε δενδρύλλια ελιάς που αναπτύσσονται σε τοπικά φυτώρια, όπου εφαρμόζεται η συνήθης αρδευτική πρακτική της περιοχής, για να δοθεί μια πραγματική τάξη μεγέθους της συνεισφοράς των εναλλακτικών πηγών άρδευσης στην εξοικονόμηση και προστασία των υδάτινων πόρων της περιοχής. Το συμπέρασμα που προέκυψε από τη συγκεκριμένη ενότητα εργασίας ήταν ότι τα επεξεργασμένα αστικά απόβλητα για την άρδευση δενδρυλλίων Κονσερβολιάς, τουλάχιστον για μικρή περίοδο της ανάπτυξής τους, μπορεί με ασφάλεια να αντικαταστήσει τους επιφανειακούς υδάτινους πόρους συνεισφέροντας στη διασφάλιση της ποσότητας αλλά και της ποιότητάς τους.Συνδυάζοντας τα επιμέρους ευρήματα στο πέμπτο κεφάλαιο δίνονται τα συνολικά συμπεράσματα και οι μελλοντικές προοπτικές της παρούσας εργασίας. Γενικά υπογραμμίζεται η σημαντική συμβολή των πρακτικών εξοικονόμησης νερού στην προστασία των υδάτινων πόρων και του περιβάλλοντος, αλλά και στη διασφάλιση της ποιοτικής και ποσοτικής απόδοσης της καλλιέργειας όπως προκύπτει από τα ευρήματα της παρούσας εργασίας. Η αποτύπωση των επιπτώσεων στα υδατικά αποθέματα ή και γενικότερα στο περιβάλλον των διάφορων πρακτικών εξοικονόμησης επιφανειακών υδάτων που αξιολογήθηκαν στην παρούσα εργασία, ανέδειξε ζητήματα η ανάλυση των οποίων συμβάλλει στη βελτίωση του σχεδιασμού στρατηγικών ορθολογικής διαχείρισης των υδάτων τουλάχιστον σε επίπεδο υδρολογικής λεκάνης. Έτσι, η επισήμανση της πιθανότητας χαμηλής περιβαλλοντικής απόδοσης των ξηρικών καλλιεργειών λόγω της άμεσης εξάρτησής τους από τις κλιματολογικές συνθήκες, όπως προέκυψε και από την ανάλυση WF αλλά και από την LCA, έδωσε μια πιο ξεκάθαρη εικόνα για τη διαχείριση μιας πρακτικής άρδευσης που γενικά αναμένεται να έχει χαμηλό περιβαλλοντικό αποτύπωμα. Και οι δυο μεθοδολογίες (WF και LCA) εντόπισαν στην ξηρική καλλιέργεια, ως αιτία του υψηλού περιβαλλοντικού της αποτυπώματος, τη χαμηλή τελική παραγωγή, η οποία αυξάνει και το μέγεθος των επιπτώσεων των εφαρμοζόμενων καλλιεργητικών πρακτικών και ιδιαίτερα της λίπανσης. Στο πλαίσιο αυτό προτάθηκε η διερεύνηση της δυνατότητας «εμπλουτισμού» της άρδευσης κατά τα κρίσιμα στάδια της καλλιέργειας μέσω της συλλογής βρόχινου νερού για τη διασφάλιση της τελικής παραγωγής αλλά και την τμηματική εφαρμογή της λίπανσης. Ακόμα και αν αυτό μετατρέπει την ξηρική καλλιέργεια σε ορθολογικά αρδευόμενη αξίζει να διερευνηθεί περαιτέρω το περιβαλλοντικό κέρδος μιας τέτοιας πρακτικής. Η τελευταία παρατήρηση ενδυναμώνει το κοινό εύρημα των δύο μεθοδολογιών, ότι η ορθολογική άρδευση που βασίζεται στη συμβουλή που παρέχει ένα σύστημα υποστήριξης αποφάσεων άρδευσης είναι η πρακτική που «αφήνει» το χαμηλότερο περιβαλλοντικό αποτύπωμα, επιβεβαιώνοντας το ρόλο της στην προστασία των υδάτινων πόρων και γενικότερα του περιβάλλοντος. Επιπλέον η θετική συσχέτιση με την απόδοση των φυτών είτε αναφερόμαστε στην ανάπτυξη και τη φυσιολογική κατάσταση του ελαιόδεντρου είτε στην τελική παραγωγή και την ποιότητα των καρπών του ενισχύει την αποτελεσματικότητα της συγκεκριμένης αρδευτικής πρακτικής. Η αξιολόγηση της εφαρμογής εναλλακτικών πηγών νερού για την άρδευση στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας διεύρυνε τις περιβαλλοντικές δυνατότητες της ορθολογικής άρδευσης. Η θετική επίδραση της εφαρμογής των επεξεργασμένων αστικών αποβλήτων στην ανάπτυξη και τη φυσιολογική κατάσταση νεαρών δενδρυλλίων ελιάς παρείχε την επιβεβαίωση της δυνατότητας αξιοποίησης τους για τη μερική ή ολική αντικατάσταση των επιφανειακών υδάτων ως μια ασφαλής εναλλακτική πηγή άρδευσης. Στο πλαίσιο αυτό προτείνεται η διεύρυνση της αξιολόγησης και άλλων εναλλακτικών πηγών άρδευσης όπως τα επεξεργασμένα απόβλητα ελαιουργείων ή της εφαρμογής τους σε μεγαλύτερη κλίμακα. Η μεθοδολογική προσέγγιση της παρούσας εργασίας, που αξιοποίησε δυο διαφορετικές μεθοδολογίες αποτίμησης των επιπτώσεων μιας διεργασίας στους υδάτινους πόρους και αποδέκτες (WF) και στο περιβάλλον γενικότερα (LCA) παρείχε μια ολοκληρωμένη εικόνα και έδωσε τη δυνατότητα λεπτομερούς εντοπισμού των “hotspots” των διαφορετικών πρακτικών άρδευσης της ελαιοκαλλιέργειας της περιοχής. Η περαιτέρω διερεύνηση της προοπτικής της συνδυαστικής εφαρμογής των δύο μεθοδολογιών αναμένεται να προσφέρει περισσότερο ακριβή αποτύπωση της συσχέτισης των διεργασιών με το περιβάλλον και τους φυσικούς πόρους, παρέχοντας περισσότερη πληροφορία για το σχεδιασμό φιλοπεριβαλλοντικών πρακτικών παραγωγής. Τα ευρήματα της παρούσας εργασίας εμπλουτίζουν τις βάσεις WF και LCA δεδομένων για τη συγκεκριμένη καλλιέργεια και μπορούν να αξιοποιηθούν περαιτέρω στο πεδίο του σχεδιασμού σχετικών στρατηγικών διαχείρισης των υδατικών πόρων.
περισσότερα
Περίληψη σε άλλη γλώσσα
Increasing signs of pressure on natural resources have lead humanity’s interest in developing eco-compatible production patterns that meet, in a fair manner, all people’s needs and sustain environment’s life-supporting capacities. The adoption of environmentally-friendly production practices across the economic sectors has been incorporated in the legislation of most of the world’s developed countries setting their implementation, and monitoring their efficiency and improvement as the next goal. Environmental Impact Assessment tools and methodologies make a significant contribution to the planning, implementation and evaluation of such eco-friendly strategies and their development is a dynamic field of research during the last two decades. Water is one of the most vulnerable, directly and indirectly, natural resources due to anthropogenic activities. The development of sustainable water management strategies constitutes a goal of many global initiatives such as the Agenda 2030 for Sust ...
Increasing signs of pressure on natural resources have lead humanity’s interest in developing eco-compatible production patterns that meet, in a fair manner, all people’s needs and sustain environment’s life-supporting capacities. The adoption of environmentally-friendly production practices across the economic sectors has been incorporated in the legislation of most of the world’s developed countries setting their implementation, and monitoring their efficiency and improvement as the next goal. Environmental Impact Assessment tools and methodologies make a significant contribution to the planning, implementation and evaluation of such eco-friendly strategies and their development is a dynamic field of research during the last two decades. Water is one of the most vulnerable, directly and indirectly, natural resources due to anthropogenic activities. The development of sustainable water management strategies constitutes a goal of many global initiatives such as the Agenda 2030 for Sustainable Development, adopted by all United Nations’ Member States. Fresh water saving practices, developed either towards the minimization of the applied quantity or towards its substitution by alternative water resources, are largely applied in agriculture, the major fresh water user globally. Olive products have attracted the interest of most consumers living in developed countries, mainly due to their scientifically-proven healthy attributes. The increasing demand for such products has set olive sector as an important economic pillar in olive producing countries but also has led to the expansion of olive cultivation in many other countries around the world. This intensification in olive production is supported by the overexploitation of natural resources, especially fresh water resources, while it is also linked to increased emissions and environmental degradation. In this framework, it is interesting to investigate the potential that the application of fresh water saving practices has on ensuring the environmental and commercial sustainability of intensified olive cultivation. In order to address the aforementioned issue, the present dissertation investigates the effect of different fresh water saving practices on the environmental impact of a Greek table olive cultivar, Konservolea (Olea europaea L. ‘Konservolea’). These practices aimed at the minimization of the applied irrigation quantity, through the implementation of rational irrigation based on the advice of Decision Support Systems (DSS) and at the substitution of freshwater through the utilization of alternative water resources such as Treated Waste Water (TWW). The effect of these practices on the quantity of water resources and the quality of receiving water bodies was evaluated conducting a Water Footprint (WF) accounting, while the overall environmental effect was evaluated by the Life Cycle Assessment (LCA). The thesis is comprised of five chapters that describe the main activities implemented in order to approach the core issue. The first chapter provides the introductory framework of the present work. The current situation regarding water use and global and regional pressure on water resources is described, the environmental impact assessment methodologies used in the present work are analysed, the olive market situation, trends and perspectives are discussed, and, finally, the goals and scope of the present work are set. Chapter two describes the activities on the assessment of the effect of water saving irrigation practices on water resources and receiving water bodies and their correlation to the crop’s performance. WF accounting was considered as the most adequate tool to perform the assessment. At first place, a one-year pilot study was performed at olive orchards in the plain of Arta (NW Greece) that provided a general depiction of the local agronomic practices and their environmental impact. The findings were taken into consideration during the drawing of the main experimental design which was conducted at a representative olive orchard at the same site the following three subsequent years (2019-2021). Three irrigation practices were evaluated: rainfed (no irrigation), irrigation according to farmer’s experience (conventional irrigation), and irrigation based on the advice of IRMA_SYS, a DSS that operates in the area (rational irrigation management). The crop’s performance assessment was achieved by monitoring parameters related to the trees’ development, physiological status, and yield and fruit quality. Results emphasized the greater sensitivity of rainfed cultivation to climatic conditions (drought) which increases its WF despite the fact that it is generally considered to be the most water saving method. The possibility of decreasing the rainfed’s dependence on the insecure weather factor by collecting and applying rain water at least during the critical stages of plant and fruit growth was discussed. Additionally, the WFgrey decrease through the application of rational or organic fertilisation or the application of lower quantities of fertilisers in doses over time throughout the cultivation period was also proposed to be further examined. The DSS treatment had the smallest WF among all treatments. Olive trees irrigated based on the DSS advice performed equally or in some cases better in terms of plant development, physiological status or fruit quality, when compared to the conventionally irrigated trees. Their 5% decreased yield offsets the 77% more water that was applied to the conventionally irrigated treatment. The present section’s findings confirmed the compatibility of DSS irrigation with environmentally friendly practices and define the potentials of water saving strategies’ improvement. In the third chapter the assessment of the effect of water saving practices was extended to the overall environmental level. For this, an LCA study was performed as the most relevant methodology. The environmental impact of three irrigation practices (rainfed, conventional irrigation and DSS irrigation) at olive orchards in the plain of Arta was assessed. Eighteen midpoints, two endpoints, and a single score (overall environmental impact) were quantified using the IMPACT World+ life cycle impact assessment method. The LCA model was set up using the OpenLCA software v1.10.3. The study was performed using two functional units: the final yield (1 Mg of table olives) and the cultivated area (1 ha of olive orchard) and on a cradle-to-farm gate perspective. Irrigated systems had the lowest environmental impacts at the product level (per mass unit) due to higher yields, but showed the highest impacts per cultivated area unit. The DSS-based irrigation management could reduce water and energy use by 42.1% compared to conventional irrigation. This could achieve a reduction of 5.3% per 1 Mg and 10.4% per 1 ha of the total environmental impact. A sensitivity analysis of impact assessment models demonstrated that the benefits could be up to 18% for 1 Mg of product or 22.6% for 1 ha of cultivated land. These results outline that DSS-based irrigation is a promising option to support less resource-intensive and sustainable intensification of irrigated agricultural systems in the plain of Arta.The fourth chapter describes the evaluation of the impact the application of alternative water resources for irrigation has on water resources and receiving water bodies. The WF accounting was performed on nursery young olive trees irrigated with treated waste water. Initially, the suitability of treated waste water for short time irrigation of young olive trees was assessed by monitoring their development and physiological status. The results showed that irrigation with TWW did not have any adverse effect on plant growth and development. Plants irrigated with TWW performed equally, if not better, in the growth and physiological parameters measured when compared to plants irrigated with tap water. Stress indicators such as total phenols and proline revealed that TWW did not induce any additional stress. WF was computed with an approach which introduces already from the computational phase the distinguishing of the water resources. The WF results showed that the TWW application for irrigation could save up to 90% of freshwater resources. The WF was also computed for local olive nurseries in order to provide a magnitude of water saving that could be achieved through the application of TWW. The overall findings of this section underline the potential of TWW to replace freshwater safely for irrigation purposes for at least a short period during olive nursery plant development contributing in this way to freshwater resources protection. Combining the findings of each section, the fifth chapter provides the overall conclusions and future perspectives of the present work. The important contribution of water saving irrigation practices in the protection of fresh water resources and the environment but also in crop performance is underlined. The assessment of the impacts of different irrigation practices on freshwater resources and the environment brought on surface issues that can improve the drawing of water management strategies at least at water basin level. Both WF accounting and LCA highlighted the low environmental performance a rainfed cultivation is prone to adverse climatic conditions (drought), which affect its final yield. Both WF and LCA pointed out that the low final yield of rainfed olive trees is the main reason for their high environmental footprint. Because of the low final yield the impact of other agronomic practices applied, such as fertilisation, becomes greater. In this context, further investigation of rainwater harvesting and its application during the critical stages of a rainfed olive cultivation in order to ensure final yield and the incremental fertiliser application are proposed, even if this practice automatically converts rainfed to rationally irrigated cultivation. The latter emphasizes the joint finding of both methodologies that rational irrigation practices based on a DSS advice is the irrigation strategy with the lowest environmental impacts, confirming its contribution to freshwater resources and environmental protection. Furthermore, the positive correlation with plant’s performance and fruit quality enhances DSS’s efficiency. The alternative water application for irrigation assessment expanded the environmental possibilities of rational irrigation. The positive effect of TWW irrigation on young olive trees’ performance and physiological status confirmed their application as a safe and eco-compatible alternative of freshwater resources. In this context, further investigation of the suitability of other alternative water resources such as the olive mill waste water or their broader application is proposed. Finally, the present dissertation’ methodological approach that combined two different environmental impact assessment methodologies is discussed. WF computation provided a detailed evaluation of a procedure’s impact on water resources and receiving waterbodies quality, and LCA provided an overall environmental impact assessment. The combination of both methodologies clearly depicted the impacts and identified the hotspots of different irrigation practices applied in olive cultivation. The further investigation of the joint application of these methodologies for the more accurate definition of the correlation between a procedure and its impact on the environment and the natural resources is proposed. This could provide additional information needed for the drawing of environmentally friendly production practices. The present work’s findings enrich the WF and LCA data basis for the particular crop and can be further exploited in the field of water saving strategies development.
περισσότερα