ΑΛΑΤΩΣΗ ΕΔΑΦΩΝ. Διεργασίες Αλάτωσης

Transcript

1 Land Care In Desertification Affected Areas From Science Towards Application ΑΛΑΤΩΣΗ ΕΔΑΦΩΝ Massimo Iannetta Nicola Colonna Σειρα Φυλλαδιων: B Aριθμος: 3 ΑΛΑΤΩΣΗ ΕΔΑΦΩΝ Εισαγωγή Η αλάτωση των εδαφών είναι μια από τις βασικές διεργασίες που μπορούν να οδηγήσουν στην ερημοποίηση. Είναι ένα φαινόμενο που εμφανίζεται όλο και συχνότερα σε όλο τον κόσμο και πλήττει εκατομμύρια εκτάρια σε ολόκληρη την Ευρώπη. Η γεωργία παίζει βασικό ρόλο στο φαινόμενο, αφού προκαλεί τόσο τη μεγάλη κατανάλωση του νερού όσο και τη χημική υποβάθμισή του, ενώ ταυτόχρονα είναι ο τομέας της οικονομίας που υφίσταται τις μεγαλύτερες συνέπειες. Επίσης, τα σημερινά σενάρια των κλιματικών μεταβολών αναμένεται να αυξήσουν σημαντικά την αλατότητα και την επέκταση των πληγέντων περιοχών. Διεργασίες Αλάτωσης Ο όρος αλάτωση χρησιμοποιείται για να περιγράψουμε τη διεργασία συσσώρευσης αλάτων στο έδαφος. Αυτό συμβαίνει συνήθως στις ξηρές και ημίξηρες περιοχές, όπου τα διαλυτά άλατα κατακρημνίζονται μέσα στο έδαφος ή στην επιφάνειά του. Η αύξηση των επιπέδων των αλάτων στις ανώτερες εδαφικές στρώσεις της επιφάνειας μπορεί να επηρεάσει αρνητικά την ανάπτυξη των φυτών και την παραγωγικότητα, σε σημείο που να οδηγήσει στη καταστροφή των φυτών. Οι υψηλές συγκεντρώσεις διαφόρων αλάτων (π.χ. χλωριούχου νάτριου, θειικού μαγνησίου, θειικού ασβεστίου και διττανθρακικων αλάτων) επηρεάζουν την ανάπτυξη των φυτών άμεσα με την τοξικότητά τους, αλλά και έμμεσα αυξάνοντας το δυναμικό της όσμωσης και μειώνοντας την απορρόφηση του νερού από τη ρίζα. Σε ξηρά κλίματα η συνεχής συσσώρευση αλάτων μπορεί να οδηγήσει σε ερημοποίηση, ενώ σε υγρά ή υφυγρα κλίματα μπορεί να εμφανιστεί εποχιακά μέτρια ή σοβαρή αλάτωση. Η συσσώρευση αλάτων στο έδαφος είναι το τελικό προϊόν διαφορετικών διεργασιών. Έτσι ο όρος αλάτωση μπορεί να περικλείει διαφορετικές διεργασίες, που προκαλούνται από διαφορετικά αίτια, αλλά επιφέρουν το ίδιο αποτέλεσμα. Γενικά, μπορούμε να διαχωρίσουμε μεταξύ πρωτογενούς αλάτωσης, λόγω των φυσικών χαρακτηριστικών του εδάφους, και δευτερογενούς αλάτωσης, όπου οι ανθρώπινες δραστηριότητες παίζουν βασικό ρόλο. Κατά βάση, η αλάτωση συμβαίνει εκεί όπου η ισορροπία μεταξύ των βροχοπτώσεων ή της άρδευσης και της εξάτμισης τείνει προς την εξάτμιση (μεγαλύτερες τιμές), ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του εδάφους και της στάθμης των υπογείων υδάτων: Η άνοδος της στάθμης του νερού στην επιφάνεια του εδάφους ή κοντά σε αυτήν: συμβαίνει σε μη αρδευόμενες άνυδρες εκτάσεις, όπου τα άλατα συσσωρεύονται με

2 την εξάτμιση του νερού στην επιφάνεια του εδάφους. Η υπερβολική χρήση νερού για άρδευση σε ξηρά κλίματα με αργιλώδη εδάφη προκαλεί τη συσσώρευση αλάτων, διότι δεν ξεπλένονται με τη βροχή. Η διείσδυση θαλασσινού νερού: συμβαίνει σε παράκτιες περιοχές όπου το θαλασσινό νερό αντικαθιστά τα υπόγεια νερά, τα οποία έχουν υποστεί υπερβολική εκμετάλλευση. Η πρώτη διεργασία συμβαίνει σε αλλουβιακές πεδιάδες ή κοιλώματα σε ημιξηρες περιοχές, όταν η στάθμη του υπόγειου νερού βρίσκεται κοντά στην επιφάνεια του εδάφους. Η τριχοειδής ανοδική κίνηση του νερού προς την επιφάνεια προκαλεί τη συσσώρευση των αλάτων μετά από την εξάτμιση του νερού, λόγω της έντονης ηλιακής ακτινοβολίας. Σε αυτούς τους τύπους εδαφών παρατηρείται συχνά τα άλατα να σχηματίζουν λευκή κρούστα. Η δεύτερη διεργασία συμβαίνει σε καλλιεργούμενες περιοχές, όπου η άρδευση σχετίζεται με υψηλά επίπεδα εξάτμισης και το έδαφος έχει αργιλώδη κοκκομετρική σύσταση. Σε αυτή τη περίπτωση η έκπλυση αλάτων είναι σπάνια ή απούσα και τα ιόντα του χλωριούχου νατρίου και του ασβεστίου συγκεντρώνονται στις επιφανειακές στρώσεις του εδάφους. Η τελευταία διεργασία συμβαίνει στις παράκτιες περιοχές, όπου η υπερβολική άντληση νερού, λόγω πολλαπλών αναγκών, προκαλεί πτώση της στάθμης του νερού και εισροή θαλασσινού νερού. Τα τελευταία χρόνια αυτή η διεργασία έχει εξαπλωθεί δραματικά σε όλες τις παράκτιες περιοχές της Μεσογείου. Η αύξηση των αλάτων στα υπόγεια νερά επηρεάζει την παραγωγικότητα των αρδευόμενων καλλιεργειών και, μεσοπρόθεσμα ή βραχυπρόθεσμα, συμβάλλει στη δευτερογενή αλάτωση του εδάφους. Ωστόσο, μέτρια αλάτωση του εδάφους αναφέρεται ακόμα και σε περιοχές που αρδεύονται με «καλής» ποιότητας νερό, ανάλογα με τις μεθόδους άρδευσης και τις συνθήκες ξηρασίας, ενώ η αλάτωση μπορεί να μην επέλθει σε περιοχές όπου οι αγρότες για χρόνια χρησιμοποιούν νερό πλούσιο σε άλατα. Αυτά τα δύο παραδείγματα δείχνουν ξεκάθαρα ότι σε κάθε περιοχή που μπορεί θεωρητικά να πληγεί από την αλάτωση, μια διαφορετική, ιδιαίτερη ισορροπία μεταξύ των διαφορετικών παραγόντων επηρεάζει τη διεργασία αλάτωσης. Πως υπολογίζεται η αλάτωση; Κάθε φορά που γίνεται συλλογή στοιχείων ή μελετάται η βιβλιογραφία σχετικά με την αλάτωση συναντάμε δυσκολίες σύγκρισης διαφορετικών αποτελεσμάτων έρευνας ή στοιχείων λόγω της χρήσης διαφορετικών τρόπων υπολογισμού της αλατότητας. Οι επιστήμονες και οι τεχνικοί έχουν συνηθίσει τη χρήση διαφορετικών μονάδων μέτρησης, αλλά για τον απλό αναγνώστη ο τρόπος σύγκρισης διαφορετικών μέτρων δεν είναι άμεσα κατανοητός. Η αλατότητα είναι η μέτρηση της ποσότητας των διαλυμένων αλάτων στο νερό και συνήθως υπολογίζεται σε μέρη επί τοις χιλίοις (ppt ή ) ή ως Συνολικά Διαλυμένα Στερεά (TDS). Τα TDS είναι το συνολικό βάρος διαλυμένων αλάτων ως προς το ολικό βάρος του διαλύματος. (1 ppm = 1 χιλιοστόγραμμο / λίτρο και 1 ppt = 1 γραμμάριο / λίτρο). Πολύ συχνά η αλατότητα υπολογίζεται από την αγωγιμότητα του διαλύματος. Κατά γενικό κανόνα, όσο υψηλότερη είναι η συγκέντρωση των αλάτων σε ένα διάλυμα, τόσο μεγαλύτερη είναι η ικανότητά του να άγει το ηλεκτρικό ρεύμα. Σήμερα η ηλεκτρική αγωγιμότητα του νερού (Ecw) εκφράζεται σε μονάδες όπως decisiemens ανά μέτρο (ds/m). Ta TDS και η αγωγιμότητα δεν συνδέονται γραμμικά. Δύο διαλύματα με τα ίδια TDS μπορεί να έχουν διαφορετική ηλεκτρική αγωγιμότητα, ανάλογα με τους διαφορετικούς τύπους ιοντικών αλάτων και τη συγκέντρωσή τους. A generally accepted rule of thumb to convert TDS to conductivity is: TDS (ppm) = conductivity (ms/cm) x Μια γενικά αποδεκτή εμπειρική μέθοδος μετατροπής των TDS σε αγωγιμότητα είναι: TDS (ppm) = αγωγιμότητα (ms/cm) x Συνήθως συναντάμε και άλλες μονάδες μέτρησης όπως mho/cm, ή υποπολλαπλάσια όπως ms (millisiemens) ή μs (microsiemens). O Πίνακας που ακολουθεί βοηθά να αποφύγουμε τη σύγχυση. Το Siemens είναι η επίσημη μονάδα αγωγιμότητας που χρησιμοποιείται στο Μετρικό Σύστημα, ενώ η mho είναι μια παλαιότερη μονάδα που χρησιμοποιείται ευρέως στη Βόρειο Αμερική.

3 Περιοχές που επηρεάζονται από την αλάτωση & είναι επιρρεπείς σε αυτήν Η αλάτωση είναι ένα παγκόσμιο ζήτημα. Η εκτίμηση του FAO Unesco [Παγκόσμιος Οργανισμός Τροφίμων & Γεωργίας των OΗΕ] το 1999 έδειξε ότι τα αλατούχα και τα αλκαλιωμένα εδάφη έχουν εξαπλωθεί και επηρεάζουν εκατομμύρια εκτάρια γης σε όλο τον κόσμο. Έχουν γίνει διάφορες εκτιμήσεις που δείχνουν ότι ένα σημαντικό ποσοστό εδαφών που επηρεάζονται από άλατα είναι αποτέλεσμα της ανθρώπινης δραστηριότητας. Το 1998 η δεύτερη περιβαλλοντική εκτίμηση της ΕΕΑ (Ευρωπαϊκός Φορέας Περιβάλλοντος) ανέφερε ότι περίπου 4 εκατομμύρια εκτάρια Ευρωπαϊκών εδαφών είχαν επηρεασθεί από την αλάτωση, κυρίως στις μεσογειακές χώρες. Τέσσερα χρόνια αργότερα, κατά την τρίτη εκτίμηση, το συνολικό ποσοστό του εδάφους που είχε επηρεασθεί ήταν περίπου 16 εκατομμύρια εκτάρια. Αυτή η νέα εκτίμηση, ωστόσο, περιλάμβανε χώρες όπως η Ρωσία, η οποία δεν είχε συμπεριληφθεί στην προηγούμενη έκθεση, έτσι τα στοιχεία δεν μπορούσαν να είναι άμεσα συγκρίσιμα. Η ίδια πηγή δείχνει ότι στην περιοχή της Μεσογείου το 25% της αρδευόμενης γεωργικής γης έχει υποστεί μέτρια ως υψηλή αλάτωση. Μια άλλη πρόσφατη πηγή στοιχείων είναι «Το νερό της Ευρώπης: εκτίμηση βασισμένη σε δείκτες», η οποία εκδόθηκε το 2003, αναφέρει ότι η διείσδυση του θαλασσινού νερού παρατηρείται σε πολλές Ευρωπαϊκές χώρες, ιδιαίτερα στην Ισπανία, την Ιταλία, την Ελλάδα και την Τουρκία. Οι χάρτες δείχνουν ξεκάθαρα την ισχυρή σχέση μεταξύ του δείκτη εκμετάλλευσης του νερού και των περιοχών που επηρεάζονται από την αλάτωση. Είναι σαφές ότι πολλές από τις περιοχές όπου υπάρχει έντονη οικιστική ανάπτυξη των ακτών (υπερανάπτυξη) είναι οι ίδιες που τώρα αντιμετωπίζουν τα προβλήματα της αλάτωσης. Σχέσεις αιτίας και αποτελέσματος Έχουν προταθεί διάφοροι δείκτες για την εκτίμηση και τον έλεγχο της αλάτωσης σε όλη την Ευρώπη. Όμως, η επιλογή των παραμέτρων και / ή των δεικτών που μπορούν καλύτερα να χαρακτηρίσουν, να εκτιμήσουν και να ελέγξουν την εξέλιξη της διεργασίας στο χρόνο και το χώρο βρίσκεται ακόμα υπό συζήτηση. Κανένας δείκτης δεν μπορεί από μόνος του να παρέχει αρκετές πληροφορίες σχετικά με την παραπάνω διεργασία. Παράλληλα, πρέπει να αντιμετωπισθεί το πρόβλημα της ετερογενούς βάσης στοιχείων από χώρα σε χώρα ή εντός της ίδιας χώρας. Έτσι δεν υπάρχει ακόμη ξεκάθαρη εικόνα της κατάστασης και της δυναμικής της. Σύστημα πλαίσιο ανάλυσης αλάτωσης DPSIR Κίνητρα Βιομηχανία, Γεωργία, Τουρισμός, Νοικοκυριά, Οικιστική ανάπτυξη Πιέσεις Υψηλή κατανάλωση νερού, Υπερεκμετάλλευση υπόγειων υδάτων Κατάσταση Ποιότητα & ποσότητα νερού επιφάνειας, Χημική ποιότητα και δομή του εδάφους, Κατάσταση υπόγειων υδάτων Επιπτώσεις Στάθμες υπογείων υδάτων, Διείσδυση θαλασσινού νερού, Αλάτωση του εδάφους, Χαμηλές αποδόσεις στις καλλιέργειες, Εγκατάλειψη των μη ανθεκτικών καλλιεργειών, Μείωση αγροτικού εισοδήματος, Εγκατάλειψη της γης, Ερημοποίηση Μέτρα Εναλλακτικές πηγές (φράγματα, αγωγοί), Περιορισμοί στη χρήση νερού, Κανονισμοί Συμβάσεις για το νερό, Αφαλάτωση, Βελτιώσεις της ανθεκτικότητας των καλλιεργειών, Τεχνικές εξοικονόμησης νερού Επιπτώσεις στην γεωργία Η παραγωγικότητα δεν επηρεάζεται από το χαμηλό επίπεδο συγκέντρωσης αλάτων, αλλά απότομη πτώση της παραγωγικότητας συμβαίνει, όταν υπερβούμε το κρίσιμο επίπεδο για κάθε καλλιέργεια. Τα δημητριακά είναι γενικά πιο ανθεκτικά από τα κηπευτικά και τα οπωροφόρα δέντρα Δεν είναι εύκολο να εκτιμηθούν οι οικονομικές επιπτώσεις της αλάτωσης, λόγω της μη γραμμικής σχέσης μεταξύ αλάτωσης και παραγωγικότητας. Έτσι η αλάτωση μπορεί να παραμείνει μη ανιχνεύσιμη για χρόνια σε περίπτωση μετρίων επιπέδων αλατότητας,

4 ενώ η περαιτέρω αύξησή της μπορεί να προκαλέσει την εγκατάλειψη της γης σε μικρό χρονικό διάστημα. Ανθεκτικότητα καλλιεργειών στην αλατότητα Ευαίσθητες Φασόλια Κρεμμύδι Τριφύλλι Πατάτα Πιπεριά Μέτρια ανθεκτικές Καλαμπόκι Σόγια Τομάτα Βρώμη Σιτάρι Ανθεκτικές Κριθάρι Βαμβάκι Ελιά Σίκαλη Μέτρα καταπολέμησης και προσαρμογής Όσον αφορά στην αλάτωση, η γεωργία έχει τον πρώτο και τον τελευταίο λόγο του προβλήματος. Από τη μία πλευρά εντείνει τις πιέσεις στους εδαφικούς και υδατικούς πόρους και από την άλλη καλείται να αντιμετωπίσει τις ζημιές που προκύπτουν με στρατηγικές μετριασμού και προσαρμογής. Η γεωργία προσαρμόζεται στην αυξημένη αγωγιμότητα του εδάφους και του νερού με συνδυασμό στρατηγικών, οι οποίες περιλαμβάνουν καλύτερη επιλογή των καλλιεργειών και ποικιλιών, εναλλαγή των καλλιεργειών, χρήση κατάλληλων μεθόδων άρδευσης, αποθήκευση του νερού, ανάμειξη του νερού, επαναχρησιμοποίηση του και αφαλάτωση. Ειδικές μελέτες στην Ισπανία Ο παράκτιος υδροφόρος ορίζοντας του ποταμού Vélez Η σπανιότητα των βροχοπτώσεων στο πρώτο μισό της δεκαετίας του 1990 και οι αυξημένες αντλήσεις νερού οδήγησαν σε σημαντική πτώση των πιεζομετρικών επιπέδων του υδροφόρου ορίζοντα. Καταγράφηκε μεγάλη εισροή θαλασσινού νερού και η έλλειψη νερού λόγω σοβαρής ξηρασίας επιδεινώθηκε με την υποβάθμιση της ποιότητάς του. Εδώ και μερικά χρόνια οι βροχοπτώσεις αυξήθηκαν και ο ταμιευτήρας παρέχει νερό για άρδευση και για χρήση στις αστικές περιοχές. Έτσι η άντληση γλυκού νερού από τον υδροφόρο ορίζοντα έχει σχεδόν σταματήσει. Σήμερα ο υδροφόρος ορίζοντας δεν εμφανίζει σημαντική διείσδυση θαλασσινού νερού. Ωστόσο, η διοχέτευση ποσότητας νερού από το φράγμα στα κατάντη του ποταμού για την εξασφάλιση της υπόγειας ροής του νερού προς τη θάλασσα, είναι απαραίτητη για να υπάρξει μακροπρόθεσμος έλεγχος του προβλήματος. Ο παράκτιος υδροφόρος ορίζοντας του ποταμού Vélez Ειδικές μελέτες στην Κύπρο: η χερσόνησος του Ακρωτηρίου Μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1990, με ρυθμό εκμετάλλευσης του νερού στα 18 εκατομμύρια μ 3 ετησίως η αρδευόμενη γη είχε οδηγηθεί στην αλάτωση. Έτσι οι αγρότες αναγκάστηκαν να τροποποιήσουν τις πρακτικές που εφάρμοζαν και να εγκαταλείψουν τις παράκτιες καλλιέργειες, όπως και ορισμένα πηγάδια. Πρόσφατα ο υδροφόρος ορίζοντας ανακηρύχθηκε προστατευόμενη περιοχή από τις Αρχές και το ποσοστό

5 εκμετάλλευσής του μειώθηκε σε 7 εκατομμύρια μ 3 ετησίως Σήμερα, για να διευκολυνθεί η αποτελεσματική και βιώσιμη διαχείριση του υδροφόρου ορίζοντα, επιτρέπεται μόνο η περιορισμένη άντληση νερού. Οι ανάγκες άρδευσης για τις φυτείες εσπεριδοειδών και τις εποχιακές καλλιέργειες καλύπτονται, κατά κύριο λόγο, με ένα πολύ ακριβό σύστημα άρδευσης, το οποίο μεταφέρει το επιφανειακό νερό από το φράγμα του ποταμού Κούρη. Επίσης, για να μετριαστούν οι συνέπειες της μειωμένης διαθεσιμότητας του νερού και της επιδείνωσης της ποιότητάς του στον υδροφόρο ορίζοντα, έγινε τεχνητή αναπλήρωση των αποθεμάτων του από το φράγμα στα ανάντη του ποταμού και από μια εγκατάσταση βιολογικού καθαρισμού. Χερσόνησος Ακρωτήρι Ειδικές μελέτες στην Ιταλία: η περιοχή της πεδιάδας Licata Η Licata ανήκει στη λεκάνη του ποταμού Imera, που διασχίζει το κεντρικό τμήμα της Σικελίας, όπου έχουν σχηματισθεί αλατούχα εδάφη με φυσικές διεργασίες σε μεγάλη έκταση. Η εξάπλωση των θερμοκηπίων για την παραγωγή υψηλής αξίας λαχανικών για την εθνική αγορά αύξησε πάρα πολύ την άντληση των υπογείων υδάτων από τη δεκαετία του 1960 και την έφτασε σε κρίσιμα επίπεδα. (Η μέση ηλεκτρική αγωγιμότητα εκατό φρεατίων που μετρήθηκε το 2004 ήταν 5,9 ms/cm). Σήμερα, η εντατική γεωργία είναι η κύρια οικονομική δραστηριότητα στην περιοχή, ενώ η προγραμματισμένη τουριστική ανάπτυξη θα μπορούσε να αυξήσει την κατανάλωση του νερού. Σε συγκεκριμένο σημείο του ποταμού Salso Imera έχει τοποθετηθεί ένα μόνιμο σύστημα δειγματοληψίας και μέτρησης ηλεκτρικής αγωγιμότητας του νερού. Τα δεδομένα που συλλέγονται αποστέλλονται ασύρματα στην Υπηρεσία Γεωργικών Εφαρμογών (SOAT) της Licata. Αυτές οι πληροφορίες χρησιμοποιούνται για να ενεργοποιηθούν οι αγρότες σε κρίσιμες περιπτώσεις και να τους δοθεί η δυνατότητα να υιοθετήσουν την καλύτερη λύση για τη μείωση της αλατότητας που φτάνει στα χωράφια τους. Συμπεράσματα Οι προκλήσεις που αντιμετωπίζουμε σήμερα και η εξεύρεση λύσεων στα προβλήματα απαιτούν την κινητοποίηση της επιστημονικής κοινότητας για την κατάρτιση ενός ενιαίου προγράμματος μεθόδων, προτύπων, βάσεων δεδομένων και ερευνητικών δικτύων για την εκτίμηση και την παρακολούθηση της αλάτωσης του εδάφους. Ωστόσο δεν αρκεί η κατανόηση και διερεύνηση των προβλημάτων. Πρέπει να εξασφαλισθεί ότι οι γνώσεις που αποκτήθηκαν μπορούν να έχουν πρακτική εφαρμογή προς όφελος της ανθρωπότητας.