ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ: ΟΙΚΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΑΕΙΦΟΡΙΚΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΠΛΑΤΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΠΟΝΙΑΣ ΔΑΣΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΠΟΝΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΤΩΝ ΜΕΓΑΛΗΣ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ: ΟΙΚΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΑΕΙΦΟΡΙΚΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΘΕΜΑ: "ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΙΣΟΖΥΓΙΑ ΚΑΙ ΕΚΠΟΜΠΕΣ ΑΕΡΙΩΝ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ ΣΕ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑ ΤΟΜΑΤΑΣ" ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΠΛΑΤΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: ΜΑΜΩΛΟΣ ΑΝΔΡΕΑΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ

2 Πλατής Δημήτριος Α.Π.Θ. ISBN "Η έγκριση της παρούσης Μεταπτυχιακής Διατριβής από τη Σχολή Γεωπονίας Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, δεν υποδηλώνει αποδοχή των γνωμών του συγγραφέως" (Ν. 5343/1932, άρθρο 202, παρ.2) 2

3 Ευχαριστίες Ευχαριστώ θερμά τον επιστημονικό υπεύθυνο της διατριβής μου, κ. Μαμώλο Ανδρέα, Αναπληρωτή Καθηγητή, για την επιμονή του, την υπομονή του και βέβαια την πολύτιμη καθοδήγηση που μου προσέφερε κατά τη διάρκεια της εκπόνησης της διατριβής. Θα ήθελα επίσης να ευχαριστήσω ιδιαιτέρως το μέλος της εξεταστικής επιτροπής, Καθηγήτρια κ. Καλμπουρτζή Κυριακή, για την εις βάθος κριτική διόρθωση του κειμένου και τις συμβουλές της. Θερμές ευχαριστίες οφείλω στο μέλος της τριμελούς εξεταστικής επιτροπής, Καθηγητή κ. Σιώμο Αναστάσιο, τόσο για τις χρήσιμες υποδείξεις του, όσο και για την άμεση ανταπόκρισή του σε ανάγκες βιβλιογραφικής υποστήριξης που προέκυψαν. Επιπλέον, θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον Επίκουρο Καθηγητή κ. Μενεξέ Γεώργιο, για την ουσιαστική συμβολή του στη στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων και τη βοήθειά του στην επίλυση των προβλημάτων που κάθε φορά προέκυπταν. Θεωρώ υποχρέωσή μου να ευχαριστήσω θερμά τους Καθηγητές του τομέα Οικολογίας και Προστασίας Περιβάλλοντος, κ.κ. Βερεσόγλου Δημήτριο και Τσιούρη Σωτήριο, για τις συμβουλές τους σε ζητήματα συγγραφής και παρουσίασης και για τη συνεχή υποστήριξη που μου προσέφεραν σε όλη τη διάρκεια του Μεταπτυχιακού Κύκλου Σπουδών. Οφείλω να ευχαριστήσω τον Ομότιμο Καθηγητή, κ. Τσατσαρέλη Κωνσταντίνο, για την ενεργό συμμετοχή του και τις ανεκτίμητες συμβουλές του σε όλα τα στάδια ανάλυσης των πειραματικών δεδομένων. Ευχαριστώ το Ινστιτούτο Δασικών Ερευνών Θεσσαλονίκης για τα μετεωρολογικά δεδομένα που συνέλεξε το προσωπικό του, η λήψη των οποίων ήταν κομβικής σημασίας για την ανάλυση των πειραματικών δεδομένων της διατριβής μου. Δε θα μπορούσα να μην ευχαριστήσω τον συνάδελφο και φίλο, Υποψήφιο Διδάκτορα Μίχο Μάριο, για την ηθική και πρακτική υποστήριξη που μου προσέφερε, τόσο στον κύκλο μαθημάτων του Μεταπτυχιακού Προγράμματος, όσο και στη διάρκεια εκπόνησης της μεταπτυχιακής μου μελέτης. Κλείνοντας πρέπει να ευχαριστήσω θερμά τον συνάδελφο και συμφοιτητή, μεταπτυχιακό Αναγνωστόπουλο Χρήστο, για τη γόνιμη συνεργασία μας και τη συμπαράστασή του. 3

4 Πίνακας Περιεχομένων Σελίδα Περίληψη 5 Abstract 6 Εισαγωγή 7 I. Το φυτό τομάτα (Solanum lycopersicum L.) 7 II. Τρόποι καλλιέργειας τομάτας 10 III. Η σημασία της ενέργειας στη γεωργία 13 IV. Η αποτίμηση των εισροών σε μονάδες ενέργειας 17 V. Εκπομπές αερίων θερμοκηπίου από αγροτικές πρακτικές 22 VI. Το Υδατικό αποτύπωμα 23 VII. Σκοπός της εργασίας 25 Υλικά και Μέθοδοι 25 I. Περιοχές Έρευνας 27 II. Ποικιλία 28 III. Συντελεστές παραγωγής - ενεργειακή αποτίμηση - υδατικό αποτύπωμα 29 IV. Στατιστική Ανάλυση 35 Αποτελέσματα και Συζήτηση 37 Συμπεράσματα 45 Βιβλιογραφία 47 4

5 Περίληψη Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία γίνεται μια ενεργειακή ανάλυση δύο συστημάτων καλλιέργειας τομάτας (υπαίθρια καλλιέργεια, συμβατικό θερμοκήπιο και μάρτυρα ένα υδροπονικό θερμοκήπιο). Επιπλέον, έγινε μία αποτίμηση των εκλυόμενων αερίων του θερμοκηπίου και τέλος ο υπολογισμός του υδατικού αποτυπώματος για κάθε μορφή καλλιέργειας. Σκοπός αυτής της ανάλυσης είναι η σύγκρισή τους ως προς την κατανάλωση ενέργειας και νερού στη διάρκεια μιας καλλιεργητικής περιόδου. Με τη μελέτη αυτή, διεξάγονται συμπεράσματα για το πιο εκ των δύο συστημάτων είναι το πλέον συμφέρον από ενεργειακής απόψεως (δηλαδή το λιγότερο ενεργοβόρο) και από άποψη χρήσης νερού. Τα στοιχεία συλλέχθηκαν μέσω προσωπικών συνεντεύξεων και καταγραφή ημερολογίων από τους παραγωγούς της περιοχής Προφήτη επαρχίας Λαγκαδά. Συνολικά 7 παραγωγοί (3 συμβατικού θερμοκηπίου, 3 υπαίθριας καλλιέργειας και 1 υδροπονικού θερμοκηπίου) από το περιοχή συμμετείχαν στη έρευνα. Τα αποτελέσματα δείχνουν η πρότυπη με την θερμοκηπιακή έχουν τη μεγαλύτερη συγγένεια μεταξύ τους από ότι με την υπαίθρια καλλιέργεια τομάτας. Επιπλέον, η πρότυπη υδροπονική καλλιέργεια είχε την υψηλότερη: ενεργειακή παραγωγικότητα και ενεργειακή αποτελεσματικότητα και τη χαμηλότερη: ένταση ενέργειας και ενεργειακή κατανάλωση. Οι μεγαλύτερες αποκλίσεις από την πρότυπη υδροπονική μονάδα (μάρτυρας) τόσο για την θερμοκηπιακή όσο και για την υπαίθρια καλλιέργεια τομάτας παρατηρήθηκαν για τα καύσιμα, άρδευση, αέρια θερμοκηπίου, CO 2 -ισοδύναμο και υδατικό αποτύπωμα, τα οποία οφείλονται στις γεωργικές πρακτικές που εφαρμόζονται, και τον τρόπο καλλιέργειας εν γένει. Στα εκλυόμενα αέρια του θερμοκηπίου, παρατηρούνται στατιστικώς σημαντικές διαφορές μεταξύ των δύο μεθόδων παραγωγής με τις υπαίθριες καλλιέργειας να έχουν τα υψηλότερα ποσά. Μπορούμε να συμπεράνουμε πως η θερμοκηπιακή καλλιέργεια τομάτας επιβαρύνει λιγότερο το περιβάλλον σε σχέση με την υπαίθρια καλλιέργεια, ενώ η υδροπονική καλλιέργεια είναι η φιλικότερη περιβαλλοντικά, μορφή καλλιέργειας τομάτας. Συνεπάγεται λοιπόν πως η γεωργία με τα διάφορα συστήματα καλλιέργειας, μπορεί να συμβάλει στη μείωση έκλυσης αερίων του θερμοκηπίου. 5

6 Abstract This thesis is concerned with the energy analysis of two distinct tomato cultivation systems (outdoor cultivation, conventional greenhouse and a hydroponic greenhouse). The research also delves into an evaluation of the greenhouse gas emissions and a calculation of the water footprint of each form of cultivation. The main purpose of this analysis is the comparison of the two systems in terms of energy and water consumption during the cultivating period. The results relate to the selection of the most profitable system both in terms of energy consumption but also in relation to water use. Data were collected via interviews with producers and daily diaries in the area of Profitis, Lagkada. A total of seven producers participated in the survey (three from conventional greenhouses, three from outdoor cultivation and one from hydroponic greenhouse). Based on the results, tomato cultivation in hydroponic greenhouse appears to have greater affinity with the greenhouse cultivation compared to outdoor cultivation. Furthermore, standard hydroponic cultivation was proved to be higher in energy productivity and energy efficiency, while lower in energy intensity and energy consumption. The most important deviations from the standard hydroponic unit both for the greenhouse as well as for the outdoor cultivation were observed in relation to fuels, irrigation, greenhouse gases, CO 2 -equivalent and water footprint, mainly due to each agricultural practices and cultivation methods in general. In relation to greenhouse gas emissions there are statistically significant differences between the two methods of production, and the outdoor cultivation appears to show higher amounts of gas emissions. Concluding, greenhouse tomato cultivation has lower environmental impact in comparison with outdoor cultivation, while hydroponic cultivation is the most environmentally friendly tomato cultivation system. Therefore, this study proposes that agriculture in the various farming systems can contribute in the reduction of greenhouse gas emissions. 6

7 Εισαγωγή I. Το φυτό τομάτα (Solanum lycopersicum L.) Ιστορία εξάπλωση - καταγωγή της τομάτας Η τομάτα ως είδος κατάγεται από τη Νότιο Αμερική (Darwin 2003, Peralta και Spooner 2005), ωστόσο η ακριβής περιοχή καταγωγής της δεν έχει ακόμη, πλήρως, διασαφηνιστεί (Peralta κ.ά., 2008). Το είδος έφτασε στην Ευρώπη στα μέσα του 16 ου αιώνα. Για δύο περίπου αιώνες η κατανάλωση της αντιμετωπιζόταν με καχυποψία μέχρι και τον 18ο αιώνα. Ο σκεπτικισμός οφειλόταν, στο ότι το είδος ανήκει στην οικογένεια των Solanaceae, όπου αρκετά είδη φέρουν μεγάλες ποσότητες σολανίνης στα φύλλα τους. Χαρακτηριστική είναι η ονομασία "το ροδάκινο του λύκου" (Solanum lycopersicum), που πήρε το φυτό στη Γερμανία προ Λινναίου. Στη συνέχεια ο Λινναίος το 1753 διέκρινε την τομάτα σε δύο είδη, το ήδη γνωστό στους βοτανολόγους Solanum lycopersicum και το άλλο είδος Solanum peruvianum που προδίδει την καταγωγή του φυτού (Peralta και Spooner 2005). Στην Ελλάδα, η τομάτα εισήχθη το έτος 1818 (Ολύμπιος 2015). Βοτανικά χαρακτηριστικά - κλίμα - έδαφος Η τομάτα είναι αυτογονιμοποιούμενο διπλοειδές είδος με χρωμοσωμικό αριθμό 2n=24 της οικογένειας Solanaceae και το λατινικό της όνομα είναι Solanum lycopersicum L. (Bhatia κ.ά. 2004). Με βάση τη σημερινή κατάταξη, το είδος Solanum lycopersicum περιλαμβάνει δύο κύριες ποικιλίες, τη Solanum lycopersicum L. var. Cerasiforme και τη Solanum lycopersicum L. var. lycopersicum, οι οποίες είναι, είτε ετήσιες, είτε πολυετείς. Το είδος καλλιεργείται τόσο ως υπαίθρια καλλιέργεια όσο και σε θερμοκήπια. Οι ποικιλίες του θερμοκηπίου είναι συνεχούς ανάπτυξης (χρειάζεται κορφολόγημα), ενώ αυτές του αγρού είναι ασυνεχούς ανάπτυξης, πολύ κοντύτερες, ευκολότερες στην καλλιέργεια και με περιορισμένη περίοδο ωρίμανσης των καρπών (Bhatia κ.ά. 2004). Το φυτό της τομάτας στα διάφορα στάδια της ανάπτυξής του έχει διαφορετικές απαιτήσεις σε θερμοκρασία. Για το φύτρωμα των σπόρων έχει βρεθεί ό,τι η καλύτερη 7

8 θερμοκρασία είναι C με ελάχιστη ανεκτή τους 9-10 C. Στο στάδιο του σπορείου επιδιώκεται η εξασφάλιση θερμοκρασίας αέρα 15,6-18,3 C. Μετά τη μεταφύτευση της τομάτας στα θερμοκήπια, οι απαιτήσεις των φυτών σε θερμοκρασία επηρεάζονται από την ένταση του φωτός, την συγκέντρωση του C02 στον αέρα, την ποσότητα των διαθέσιμων θρεπτικών στοιχείων στο έδαφος, το στάδιο ανάπτυξης των φυτών και από διάφορους άλλους παράγοντες (Γραφιαδέλλης 1987) Έχει βρεθεί ότι η θερμοκρασία στο θερμοκήπιο δεν πρέπει να κατέρχεται κάτω των 3,5 C τη νύχτα, γιατί τότε μειώνεται σημαντικά η ανάπτυξη του φυτού και η φυσιολογική καρπόδεση, έστω και αν την ημέρα οι θερμοκρασίες είναι υψηλές πάντως όχι μεγαλύτερες των 27,5 C γιατί και πάλι μειώνεται η ζωηρότητα του φυτού, η παραγωγή και η ποιότητα των καρπών κ.ά., εάν δε ξεπερνά τους 30 C προκαλείται ανθόρροια (Ολύμπιος 2001). Η ποιότητα της τομάτας για νωπή κατανάλωση εξαρτάται και από το στάδιο ωρίμανσης που συγκομίζεται. Το καλύτερο για άριστη ποιότητα είναι αυτό της κόκκινης τομάτας, ιδιαίτερα όταν αυτή ωριμάζει στο φυτό, αλλά ο καρπός στο στάδιο αυτό της ωρίμανσης έχει πολύ μικρή ζωή στο ράφι (Σιώμος και Τσουβαλτζής 2002). Η καλλιέργεια τομάτας σήμερα (Παγκόσμια και στην Ελλάδα) Στην παγκόσμια αγορά οι κύριες χώρες-παραγωγοί τομάτας για το 2012 (FAOSTAT) (Ιστοσελίδα 1) φαίνονται στον πίνακα 1 παρακάτω. Είναι εμφανής η κυριαρχία της Κίνας στην παγκόσμια παραγωγή και πώληση του προϊόντος. Παρατηρούμε πως η Ελλάδα βρίσκεται στη 19 η θέση παγκοσμίως. Βάσει των στατιστικών στοιχείων της Ευρωπαϊκής Ένωσης (EUROSTAT 2015) (Ιστοσελίδα 2) στην ΕΕ των 28 χωρών, η τομάτα ήταν ένα από τα πιο σημαντικά λαχανικά, όσον αφορά το επίπεδο παραγωγής. Η συνολική παραγωγή τομάτας στα κράτη μέλη της ΕΕ ανήλθε σε 14,9 εκατομμύρια τόνους το Η Ιταλία και η Ισπανία ήταν οι μεγαλύτεροι παραγωγοί μεταξύ των κρατών μελών της ΕΕ, με συνολικό ποσοστό που ανερχόταν στο 60,3% της παραγωγής της ΕΕ των 28 χωρών μελών. 8

9 Πίνακας 1: Παγκόσμια παραγωγή τομάτας κατά το έτος 2012 (Πηγή: FAOSTAT 2012). Θέση Χώρα Παραγωγή Παραγωγή Πηγή (Χιλιάδες $) (Χιλιάδες Τόνοι) Πηγή 1 Κίνα * F 2 Ινδία * F 3 ΗΠΑ * * 4 Τουρκία * * 5 Αίγυπτος * * 6 Ιράν * F 7 Ιταλία * * 8 Βραζιλία * * 9 Ισπανία * * 10 Μεξικό * * 11 Ουζμπεκιστάν * F 12 Ρωσία * * 13 Ουκρανία * * 14 Νιγηρία * F 15 Πορτογαλία * * 16 Μαρόκο * * 17 Ιράκ * F 17 Τυνησία * * 19 Ελλάδα * * 20 Ινδονησία * * [*]:Επίσημα ή Ανεπίσημα Στοιχεία, F: Μέτρηση FAO Στην Ελλάδα βάσει τα στοιχεία της ΕΛ.ΣΤΑΤ. (2012) (Ιστοσελίδα 3) η παραγωγή τομάτας παρουσίασε αύξηση 13,2% το 2009 σε σχέση με το 2008, μείωση 6,0% το 2010 σε σχέση με το 2009, μείωση 13,9% το 2011 σε σχέση με το 2010 και αύξηση 0,1% το 2012 σε σχέση με το Συγκεκριμένα, παρήχθησαν 1.379,0 χιλιάδες τόνοι το 2008, 1.561,3 χιλιάδες τόνοι το 2009, 1.467,3 χιλιάδες τόνοι το 2010, 1.263,4 χιλ. τόνοι το 2011 και 1.264,8 χιλιάδες τόνοι το Στο σύνολο όλων των 9

10 καλλιεργούμενων εκτάσεων με τομάτες παρουσιάστηκε μείωση κατά 11,7% το 2011 σε σχέση με το 2010 και περαιτέρω μείωση κατά 2,0% το 2012 σε σχέση με το 2011, δηλαδή από 317,8 χιλιάδες στρέμματα το 2010 καλλιεργήθηκαν 280,5 χιλιάδες στρέμματα το 2011 και 275,0 χιλιάδες στρέμματα το 2012 (ΕΛ.ΣΤΑΤ. 2012). Ο συνδυασμός αυτών των δύο απογραφών της ΕΛ.ΣΤΑΤ., δείχνει μια στροφή των παραγωγών σε μεθόδους καλλιέργειας της τομάτας, όπως είναι καλλιέργεια σε θερμοκήπιο και η υδροπονία. II. Τρόποι καλλιέργειας τομάτας Υπαίθρια καλλιέργεια Στην υπαίθρια καλλιέργεια, αρχικά γίνεται η προετοιμασία του εδάφους (για παράδειγμα το όργωμα, τα φρεζαρίσματα και η λίπανση). Στη συνέχεια, ακολουθεί η εγκατάστασή της, είτε με σπορά, είτε με μεταφύτευση φυταρίων. Κατά τη διάρκεια της αυξητικής περιόδου λαμβάνουν χώρα άρδευση, επιφανειακή λίπανση, ζιζανιοκτονία και φυτοπροστασία. Όταν ο καρπός αποκτήσει τα επιθυμητά εμπορικά και φυσιολογικά γνωρίσματα, συγκομίζεται και αποθηκεύεται (Ολύμπιος 2015). Η υπαίθρια καλλιέργεια της τομάτας μπορεί να πραγματοποιηθεί κατά τους θερινούς μήνες έως και νωρίς το φθινόπωρο, διότι η θερμοκρασία είναι ευνοϊκή για την ανάπτυξη και καρποφορία του φυτού. Το πλεονέκτημα των υπαίθριων καλλιεργειών έχει χαμηλό κόστος εγκατάστασης και παραγωγής. Το κλίμα της Ελλάδας συνδέεται με ήπιο χειμώνα και θερμό καλοκαίρι (Ολύμπιος 2015). Η εμπορική επιτυχία της υπαίθριας παραγωγής συνδέεται με το κατάλληλο στάδιο συγκομιδής. Η συγκομιδή αρχίζει με την αλλαγή του χρώματος του καρπού από πράσινο σε κόκκινο. Ο ακριβής χρόνος συγκομιδής καθορίζεται από τον προορισμό του προϊόντος. Όσο πιο μακριά, τόσο πιο πρώιμα συγκομίζεται ο καρπός, ενώ για την τοπική αγορά συμβαίνει το αντίστροφο. Ο χρόνος έναρξης συγκομιδής της τομάτας κυμαίνεται από ημέρες από τη φύτευση ή ημέρες από την καρπόδεση (Ολύμπιος 2015). Η συγκομιδή γίνεται με το χέρι και με αυτοματοποιημένες μηχανές διαλογής-διαχωρισμού των καρπών. 10

11 Καλλιέργεια θερμοκηπίου Η καλλιέργεια τομάτας σε θερμοκήπια είναι απαραίτητη σε εποχές και περιοχές που στην ύπαιθρο δεν υπάρχουν κατάλληλες κλιματικές συνθήκες. Στα θερμοκήπια τροποποιείται ο φωτισμός, η θερμοκρασία, η σχετική υγρασία, ο εξαερισμός, κ.λπ. ανάλογα με τις απαιτήσεις των φυτών. Θερμοκήπιο είναι μία κλειστή κατασκευή καλυμμένη με υλικό διαπερατό από την ορατή ηλιακή ακτινοβολία, έχει ικανό ύψος για την είσοδο ανθρώπων και χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη φυτών ή και φυτικών προϊόντων ανεξάρτητα από το εξωτερικό περιβάλλον. Κατά την εγκατάστασή του θερμοκηπίου, είναι αναγκαίο να επιλεγούν σωστά: η θέση εγκατάστασής (να λαμβάνεται υπόψη η διεύθυνση των ανέμων που πνέουν στην περιοχή και μπορούν να προκαλέσουν ζημιές), το σχήμα, το μέγεθος, τα υλικά κάλυψης και ο λοιπός εξοπλισμός του (συστήματα θέρμανσης, αερισμού, ρύθμιση της υγρασίας, αυτομάτου ελέγχου των κλιματικών συνθηκών, άρδευσης).η περιοχή και η θέση για κατασκευή ενός θερμοκηπίου καθορίζεται από το κλίμα της περιοχής (θερμοκρασία, ηλιοφάνεια, ατμοσφαιρική υγρασία, άνεμος, συχνότητα και σφοδρότητα χιονοπτώσεων), την κλίση, το ανάγλυφο και η ποιότητα του εδάφους (μηχανική σύσταση, γονιμότητα, ph) την ύπαρξη νερού άρδευσης (ποιότητα και ποσότητα), την δυνατότητα καλής στράγγισης του εδάφους (τοποθέτηση υπόγειων σωληνώσεων πριν την κατασκευή του θερμοκηπίου), το βαθμό ρύπανσης της ατμόσφαιρας (αποφυγή γειτνίασης με βιομηχανίες), την γειτνίαση με οδικό δίκτυο (λιμάνια και αεροδρόμια), την απόσταση από μεγάλες αγορές και κέντρα κατανάλωσης, την ύπαρξη ηλεκτροδότησης και την δυνατότητα εξεύρεσης εργατικού προσωπικού (Ιστοσελίδα 4). Τα μεγάλα θερμοκήπια παρέχουν μεγαλύτερη ευχέρεια κινήσεων στο εσωτερικό τους με συνέπεια να επιτυγχάνεται καλύτερη εκμηχάνιση των καλλιεργειών. Επίσης ο μεγάλος όγκος τους παρουσιάζει μεγάλη "αδράνεια" στις θερμοκρασιακές μεταβολές που συμβαίνουν εκτός θερμοκηπίου. Τα μεγάλα θερμοκήπια αργούν να θερμανθούν, αλλά διατηρούν τη θερμοκρασία που απέκτησαν για μεγάλο χρονικό διάστημα. Εκτός από την θέρμανση, τα μεγάλα θερμοκήπια πλεονεκτούν στην τροφοδότηση των φυτών με CO 2. Στις περιπτώσεις αυτές, λόγω της έντονης φωτοσυνθετικής δραστηριότητας των φυτών η συγκέντρωση CO 2 στο θερμοκήπιο μειώνεται αφού ο αέρας δεν ανανεώνεται (Ολύμπιος 2001). 11

12 Υδροπονική καλλιέργεια Υδροπονική καλλιέργεια καλείται η καλλιέργεια φυτών των οποίων το ριζικό σύστημα αναπτύσσεται σε θρεπτικό διάλυμα (Σάββας 2012). Η υδροπονική καλλιέργεια της τομάτας εφαρμόζεται με μεγάλη επιτυχία σε πολλές χώρες, ενώ σε ορισμένες όπως η Ολλανδία αποτελεί την αποκλειστική μέθοδο καλλιέργειας από τη δεκαετία του 1990 (de Kreij 1995). Στην Ελλάδα η υδροπονική καλλιέργεια της τομάτας καταλαμβάνει ακόμη μικρό ποσοστό της συνολικής έκτασης των θερμοκηπίων. Η θρέψη και άρδευση των φυτών γίνεται με τη χορήγηση ενός τεχνητού θρεπτικού διαλύματος. Οι ρίζες μπορεί να αναπτύσσονται απευθείας στο θρεπτικό διάλυμα (κανάλια, επιμήκη φυτοδοχεία, ανακυκλούμενο θρεπτικό διάλυμα)ή σε πορώδες στέρεο υλικό, το υπόστρωμα (σάκοι περλίτη, πετροβάμβακα)(σάββας 2012). Η πλέον διαδομένη μέθοδος στην τομάτα, είναι αυτή της καλλιέργειας σε πετροβάμβακα. Οι συγκεντρώσεις στο θρεπτικό διάλυμα που χορηγείται, αλλάζουν ανάλογα με το στάδιο ανάπτυξης. Πλεονεκτήματα της υδροπονίας είναι αρκετά συγκριτικά με άλλους τρόπους καλλιέργειας. Αρχικά έχουμε ριζική αντιμετώπιση των εδαφογενών ασθενειών. Εάν το υπόστρωμα επαναχρησιμοποιηθεί, μπορεί να απολυμανθεί ευκολότερα σε σύγκριση με το έδαφος (χαμηλότερο κόστος, μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα). Επιπλέον εμφανής είναι η μείωση του κόστους θέρμανσης, καθώς οι υδροπονικές καλλιέργειες δεν εξαρτώνται από την θερμοκρασία του εδάφους (Σάββας 2012). Σημαντικά πλεονεκτήματα είναι επίσης η πρωίμιση της πρώτης συγκομιδής (Benoit και Ceustermans 1995), η δυνατότητα βελτιστοποίησης της θρέψης και λίπανσης των φυτών και η προστασία του περιβάλλοντος μέσω ανακύκλωσης των λιπασμάτων (αποφεύγεται η νιτρορύπανση του υπόγειου υδροφορέα και των γειτνιάζοντων υδατοσυλλογών, ενώ δεν εντείνεται ο ευτροφισμός των λιμνών). Εκτός από πλεονεκτήματα, η υδροπονία παρουσιάζει και ορισμένα μειονεκτήματα, όπως το υψηλό κόστος της αρχικής εγκατάστασης. Το κόστος αυτό αφορά κυρίως τη δαπάνη αγοράς των πάγιων εγκαταστάσεων παρασκευής και τροφοδοσίας του θρεπτικού διαλύματος (Wohanka 2002, Postma κ.ά. 2008). 12

13 III. Η σημασία της ενέργειας στη γεωργία Ενεργειακοί πόροι Η έννοια της ενέργειας εφαρμόζεται σε πολλά επιστημονικά πεδία. Χωρίς ενέργεια δεν μπορούν να παραχθούν προϊόντα. Επειδή, κατά το μεγαλύτερο ποσοστό οι ενεργειακές εισροές δεν είναι ανανεώσιμες, έχει μεγάλη σημασία η ορθή χρήση της (Fluck 1991). Έως τα μέσα του 19 ου αιώνα αλλά και σήμερα, σε πολλές χώρες του τρίτου κόσμου οι ενεργειακές ανάγκες καλύπτονταν και καλύπτονται αντίστοιχα, από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Τέτοιες πηγές ήταν τα φυτικά υλικά, η ροή των ποταμών, ο άνεμος και η δύναμη των ζώων. Λίγες ήταν οι περιπτώσεις που χρησιμοποιούνταν μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, όπως οι γαιάνθρακες (Γεράκης κ.ά. 2008). Τελευταία, η ανθρωπότητα εξαρτάται όλο και περισσότερο από μη ανανεώσιμες πηγές, όπως το πετρέλαιο, οι γαιάνθρακες το φυσικό αέριο και η πυρηνική ενέργεια. To ενεργειακό ισοζύγιο άρχισε να συζητείται αρκετά στις αρχές της δεκαετίας του 1970, όταν η παγκόσμια ενεργειακή κρίση έκανε τους ανθρώπους να αντιληφθούν ότι η ποσότητα ορυκτών καυσίμων είναι περιορισμένη (Ηulsbergen κ.ά. 2001). Οι προβληματισμοί περιστρεφόταν γύρω από την παραγωγή και χρήση ενέργειας. Η έλλειψη ενεργειακών πόρων και οι παρενέργειες απαιτούσαν ακριβή σχεδιασμό και προσεκτική εκτίμηση της κατανάλωσης ενέργειας (Kizilaslan 2009). Ενέργεια στη γεωργία Σύμφωνα με τον FAO (2000), ως ενέργεια ορίζεται οποιαδήποτε εισροή σε ένα αγροοικοσύστημα η οποία καταλήγει στο να αυξήσει την παραγωγικότητα του και να ενισχύσει την διατροφική ασφάλεια, συμβάλλοντας εν γένει στην οικονομική ανάπτυξη του αγροτικού τομέα. Σε παγκόσμια κλίμακα η αγροτική παραγωγή είναι υπεύθυνη για το 5% της ολικής χρησιμοποιούμενης ενέργειας (Deike κ.ά. 2008). Σε όλα τα οικοσυστήματα, φυσικά ή τεχνητά, ενέργεια εισρέει από τον ήλιο. Η ύπαρξη ζωής στηρίζεται στη μοναδική ικανότητα των φυτών να μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια σε χημική, την οποία και αποθηκεύουν. Η αποθηκευμένη αυτή ενέργεια χρησιμοποιείται στη συνέχεια από τους καταναλωτές που ζουν στο ίδιο οικοσύστημα, στους οποίους περιλαμβάνεται και ο άνθρωπος (Pimentel 1992). 13

14 Στα αγροοικοσυστήματα, εισρέει και επιπλέον ενέργεια υπό μορφή εργασίας ανθρώπων και ζώων, καυσίμων για την κίνηση των μηχανημάτων, ηλεκτρικής ενέργειας για άντληση νερού κ.λπ. Στην ενέργεια που εισρέει συμπεριλαμβάνεται και η ενέργεια που έχει καταναλωθεί για να παραχθούν τα λιπάσματα, τα γεωργικά φάρμακα, τα μηχανήματα και όλες οι άλλες ύλες που χρησιμοποιήθηκαν στις καλλιεργητικές εργασίες (Γεράκης κ.ά. 2008). Η επικουρική αυτή ενέργεια συμβάλει στη μεγιστοποίηση των στρεμματικών αποδόσεων (Γεράκης κ.ά. 2008). Για την κίνηση των μηχανών, κατεργασίας του εδάφους, περιποίησης των φυτών, συγκομιδής και μεταφοράς των γεωργικών προϊόντων καταναλίσκονται μεγάλες ποσότητες ορυκτών καυσίμων, ενώ για την άρδευση και την επεξεργασία των αγροτικών προϊόντων, χρησιμοποιείται κατά κύριο λόγο η ηλεκτρική ενέργεια. Τα λιπάσματα και τα γεωργικά φάρμακα (εντομοκτόνα, μυκητοκτόνα, ζιζανιοκτόνα) τα οποία αποτελούν συμπυκνωμένη μορφή ενέργειας (Ακριτίδης 2005). Η σύγχρονη γεωργία απαιτεί μεγάλες ποσότητες ενέργειας, σε βαθμό δυσανάλογο με τις αποδόσεις που τελικά επιτυγχάνονται. Οι οικονομικοί παράμετροι είναι αυτοί που τελικά κρίνουν την επιτυχία ή αποτυχία μιας καλλιέργειας (Pimentel 1992). Πιο συγκεκριμένα, η αγροτική παραγωγή που βασίζεται σε υψηλές ενεργειακές εισροές συχνά επιτυγχάνει αποδόσεις κοντά στο φυσιολογικό άριστο όριο των φυτών ή των ζώων. Πέρα από το όριο αυτό, η αύξηση των εισροών (και επομένως και του κόστους) επιτυγχάνει ελάχιστες αυξήσεις στη απόδοση οι οποίες κρίνονται ασύμφορες (Glendinig κ.ά. 2009). Επιπλέον, αν μια εισροή μειωθεί (π.χ. λίπανση) είναι πολύ πιθανόν η αναγκαία ποσότητα και άλλων εισροών να είναι μικρότερη (Glendinig κ.ά. 2009). Η παραγωγή γεωργικών προϊόντων στις ανεπτυγμένες χώρες είναι εξαρτώμενη από την εισροή στα αγροικοσυστήματα μεγάλων ποσοτήτων ενέργειας προερχόμενης κυρίως από ορυκτά καύσιμα (τόσο αυτά που χρησιμοποιούνται άμεσα για την κίνηση των γεωργικών μηχανημάτων όσο και έμμεσα για την κατασκευή τους, την παραγωγή λιπασμάτων και φυτοπροστατευτικών ουσιών). Το κυριότερο πρόβλημα της εξάρτησης αυτής σχετίζεται με το γεγονός ότι ο ρυθμός κατανάλωσης της εν λόγω ενέργειας είναι μεγαλύτερος από το ρυθμό παραγωγής της (Conforti και Giampietro 1997). To γεγονός αυτό υποδηλώνει ότι στην πλειοψηφία τους, οι υπάρχουσες καλλιεργητικές πρακτικές 14

15 δεν χαρακτηρίζονται αειφορικές, καθώς η κατανάλωση ενέργειας μπορεί να μειώσει την διαθεσιμότητα κατανάλωσης για τις επόμενες γενιές. Επιπλέον, εναλλακτικές πηγές ενέργειας που που ανακλαύπτονται ίσως να μην είναι τόσο αποδοτικές, όσο τα ορυκτά καύσιμα (Conforti και Giampietro 1997). Ενεργειακή ανάλυση Σε όλα τα στάδια της παραγωγικής διαδικασίας, χρησιμοποιούνται οικονομετρικές μέθοδοι με τις οποίες οι συντελεστές παραγωγής και τα προϊόντα μιας καλλιέργειας αποτιμώνται σε νομισματικές μονάδες (Tsatsarelis 1991). Οι οικονομικές μέθοδοι έχουν πρακτικό και επιχειρηματικό ενδιαφέρον (Γεράκης κ.ά. 2008). Υπάρχει όμως και η δυνατότητα μιας ενεργειακής προσέγγισης, η οποία στηρίζεται στη μετατροπή όλων των συντελεστών παραγωγής καθώς και των προϊόντων μιας καλλιέργειας σε ενεργειακές μονάδες. Έτσι, όλες οι εισροές αλλά και οι εκροές εκφράζονται σε μονάδες ενέργειας. Με την προσέγγιση αυτή υπολογίζεται η επικουρική ενέργεια που εισρέει με κάθε μορφή στο οικοσύστημα κατά την παραγωγική διαδικασία και η ενέργεια που εκρέει με τα προϊόντα. Τα αποτελέσματα έχουν τόσο οικονομικό ενδιαφέρον, όσο και οικολογικό (Κάλτσας 2005). Η αξιολόγηση των αγροοικοσυστημάτων από ενεργειακή σκοπιά, μπορεί να αποδειχθεί ιδιαίτερης σημασίας για τη σωστή ανακατανομή των πόρων και την αειφορική διαχείριση της αγροτικής παραγωγής (Chen κ.ά. 2006). Συνεπώς, αποτελεσματικότερη χρήση των ενεργειακών πόρων είναι ζωτικής σημασίας όσον αφορά την αύξηση της παραγωγής και της παραγωγικότητας της γεωργίας. Η ενεργειακή ανάλυση χρησιμοποιείται για την εκτίμηση της ενεργειακής αποτελεσματικότητας και των περιβαλλοντικών επιπτώσεων στα παραγωγικά συστήματα (Ozcan κ.ά. 2007). H αποτελεσματική χρήση των ενεργειακών πόρων στη γεωργία είναι μια από τις προϋποθέσεις για αειφορική παραγωγή, καθώς μειώνονται τα έξοδα και η ρύπανση από τη περιορισμένη κατανάλωση ορυκτών καυσίμων (Pervanchon κ.ά. 2002). Η κραταιά τάση είναι η ανάπτυξη συστημάτων με μειωμένες εισροές που προέρχονται από ορυκτούς πόρους και έχουν υψηλή απόδοση (Dalgaard κ.ά. 2000). Η ενεργειακή ανάλυση δεν επηρεάζεται από τις εκάστοτε τιμές της αγοράς, οπότε επιτρέπει συγκρίσεις μεταξύ οικοσυστημάτων ανεξάρτητα από τόπο και χρόνο (Γεράκης κ.ά. 2008). Η ενεργειακή ανάλυση θα μπορούσε να καταλήξει και σε οικονομικά αποτελέσματα, εφόσον 15

16 αποτιμηθεί η κάθε μορφή ενέργειας σε χρήμα (Τσατσαρέλης 2000). Η ενεργειακή ανάλυση καταλήγει στη διαμόρφωση ενός ενεργειακού ισοζυγίου, το οποίο μπορεί να μας δώσει στοιχεία σχετικά με την προσαρμοστικότητα των καλλιεργούμενων ειδών στο περιβάλλον. Τα προσαρμοσμένα είδη να απαιτούν μικρότερα ποσά επικουρικής ενέργειας σε σύγκριση με τα λιγότερο προσαρμοσμένα (Κάλτσας 2005). H καλλιέργεια ορισμένων ειδών εκτός εποχής σε θερμοκήπια χρειάζεται δέκα φορές περισσότερη ενέργεια (Γεράκης κ.ά. 2008). Σε κάθε περίπτωση πρέπει να επιδιώκεται η μέγιστη δυνατή απόδοση της εισρέουσας ενέργειας, σε συνδυασμό με τις κοινωνικοοικονομικές συνθήκες της κάθε περιοχής, με γνώμονα πάντα την αειφορική χρήση των πόρων και την προστασία του περιβάλλοντος (Κάλτσας 2005). Αξίζει να αναφερθεί ότι δεν υπάρχει μια συγκεκριμένη μέθοδος υπολογισμού του ενεργειακού ισοζυγίου. Οι μέθοδοι ποικίλουν σε σχέση με το χώρο, το χρόνο που έχουν επιλεγεί, τις ροές ενέργειας, τα υλικά που λαμβάνονται υπόψιν και τα ενεργειακά ισοδύναμα (Hulsbergen κ.ά. 2001). Συνεπώς, για τη σύγκριση διαφορετικών αναλύσεων απαιτείται εκτενής πληροφόρηση για τη μεθοδολογία που εφαρμόστηκε (Hulsbergen κ.ά. 2001). Η αξιολόγηση των ενεργειακών ισοζυγίων προέκυψε ως συνέπεια του ενεργειακού προβλήματος της ανθρωπότητας (Γεράκης κ.ά. 2008). Με την ενεργειακή ανάλυση προκύπτουν εναλλακτικοί τρόποι μείωσης των εισροών με παράλληλη αύξηση της παραγωγικότητας (Fluck και Baird 1982). Έτσι, μπορεί να καθοριστούν προτεραιότητες που θα μειώνουν το σύνολο της εισρέουσας ενέργειας (Γεράκης κ.ά. 2008). Η εξοικονόμηση ενέργειας είναι αναγκαία αλλά όχι επαρκής για την αύξηση του καθαρού εισοδήματος του παραγωγού. Ο συνδυασμός μιας οικονομικής και ενεργειακής ανάλυσης του συστήματος παραγωγής συμβάλλει στο σχεδιασμό καταλληλότερων στρατηγικών διαχείρισης των καλλιεργειών (Tsatsarelis 1993). Ιστορικά, η αποδοτική χρήση της ενέργειας στον τομέα της γεωργίας δεν έχει υψηλή προτεραιότητα, αλλά πρόσφατα τη χρήση των ενεργειακών πόρων αυξήθηκε αισθητά με την πρόοδο στην τεχνολογία και γενικά την αγροτική ανάπτυξη (Chaudhary κ.ά. 2009). Η αποτελεσματική χρήση ενέργειας στη γεωργία είναι μία από τις προϋποθέσεις για βιώσιμη αγροτική παραγωγή, δεδομένου ότι παρέχει εξοικονόμηση 16

17 χρημάτων, διατήρηση ορυκτών πόρων και μείωση της αέριας ρύπανσης (Zhang κ.ά. 2009). IV. Η αποτίμηση των εισροών σε μονάδες ενέργειας Με βάση το ημερολόγιο του παραγωγού υπολογίζονται οι μονάδες των συντελεστών παραγωγής, για κάθε καλλιεργητική εργασία. Το γινόμενο των χρησιμοποιούμενων μονάδων με την ισοδύναμη ενέργειά τους δίνει το ενεργειακό κόστος χρήσης του συντελεστή. Το άθροισμα του ενεργειακού κόστους όλων των συντελεστών παραγωγής δίνει το συνολικό ενεργειακό κόστος της συγκεκριμένης εργασίας. Έχει αναφερθεί ότι αυτό είναι αποτέλεσμα των διαφορών στις μεθόδους υπολογισμού (Hulsbergen κ.ά. 2001). Τα ενεργειακά ισοδύναμα δεν παραμένουν σταθερά για πάντα. Οφείλουν να προσαρμόζονται στις κατά τόπους συνθήκες και στις αλλαγές του τρόπου κατασκευής των μηχανημάτων, λιπασμάτων και φυτοπροστατευτικών ουσιών (Bonny 1993, Uhlin 1999). Η κατανάλωση ενέργειας σε ένα αγροοικοσύστημα μπορεί να είναι άμεση ή έμμεση. Η άμεση κατανάλωση αντιπροσωπεύει το 1/3 της συνολικής κατανάλωσης ενώ η έμμεση κατανάλωση τα 2/3 (Pimentel 1992). Ως άμεση κατανάλωση ενέργειας ορίζεται συνήθως το ποσό ενέργειας που δαπανάται κατά τη διάρκεια της ανθρώπινης εργασίας, την κατανάλωση καυσίμου ή/και ηλεκτρικής ενέργειας για τη λειτουργία των αγροτικών μηχανημάτων και των αρδευτικών συστημάτων Pimentel Ως έμμεση κατανάλωση ενέργειας ορίζεται συνήθως το ποσό ενέργειας που δαπανάται για την παρασκευή, επεξεργασία, συσκευασία και μεταφορά των λιπασμάτων και ειδικότερα των αζωτούχων λιπασμάτων, την εξόρυξη, διύλιση και μεταφορά των υγρών καυσίμων (Pimentel 1980), την παραγωγή, μεταφορά και επιδιόρθωση των μηχανημάτων και εργαλείων, την εξόρυξη, μεταφορά και μετατροπή του γαιάνθρακα σε ηλεκτρική ενέργεια, και την παρασκευή, επεξεργασία, συσκευασία και μεταφορά των φυτοπροστατευτικών ουσιών (Pimentel 1992). Η ενέργεια που καταναλώνεται έμμεσα μπορεί να θεωρηθεί ότι συμμετέχει στην παραγωγική διαδικασία και συνεπώς πρέπει να υπολογιστεί στις εισροές (Καβαργύρης 2005). Στη γεωργία, η εκμηχάνιση των εργασιών είναι δεδομένη και ως ένα μεγάλο βαθμό επιβεβλημένη (Κάλτσας 17

18 2005). Εκείνο που κυρίως αλλάζει είναι οι εισροές σε φυτοπροστατευτικές ουσίες και λιπάσματα. Ορυκτά καύσιμα Από τις εισροές ενέργειας στη γεωργία τα ορυκτά καύσιμα πετρέλαιο και φυσικό αέριο αποτελούν περίπου το 80% του συνόλου των καυσίμων. Το υπόλοιπο 20% καταλαμβάνουν γαιάνθρακες και άλλα καύσιμα (Καβαργύρης 2005). Όλα τα ορυκτά καύσιμα που χρησιμοποιούνται στη γεωργία πρέπει πρώτα να εξορυχτούν, να επεξεργαστούν και στη συνέχεια να μεταφερθούν στον αγρό (Pimentel 1980). Μηχανήματα και εργαλεία Η ενέργεια που έχει ενσωματωθεί στα γεωργικά μηχανήματα και εργαλεία περιλαμβάνει την ενέργεια για την παραγωγή των υλικών κατασκευής (για παράδειγμα ο χάλυβας, ο σίδηρος, ο χαλκός, το αλουμίνιο, ο μόλυβδος και το καουτσούκ),κατασκευή και συναρμολόγηση των επιμέρους τμημάτων τους όπως μηχανικών μερών, ελαστικών κ.λπ., (86,38 MJ kg -1, Pimentel κ.ά. 1973), την ενέργεια για επισκευές και συντήρησή τους, (55% της ενέργειας κατασκευής τους, Fluck 1985) και την ενέργεια για τη μεταφορά τους στον αγρό (8,8 MJ kg -1 (Loewer κ.ά. 1977). Το άθροισμα των παραπάνω ισοδυναμεί με ενέργεια 142,7 MJ kg -1. 'Εχουν γίνει κατά το πρόσφατο παρελθόν, προσπάθειες με σκοπό την αποδοτικότερη χρήση των μηχανημάτων. Οι προσπάθειες αυτές επικεντρώνονται κυρίως στην εξοικονόμηση πετρελαίου κατά τη χρήση τους (Καβαργύρης 2005). Από το παραπάνω προκύπτει ότι ανάλογα με το είδος της καλλιέργειας, η επιλογή του κατάλληλου ελκυστήρα σχετικά με την ιπποδύναμη, το βάρους, η επιλογή της κατάλληλης ταχύτητας κατά τη χρήση και η σωστή συντήρησή του, μπορεί να εξοικονομηθούν μεγάλα ποσά ενέργειας. Φυτοπροστατευτικές ουσίες Έχει υπολογιστεί ότι τα φυτοπροστατευτικά προϊόντα καταλαμβάνουν περίπου το 15% της συνολικής εισρέουσας ενέργειας στη γεωργία (USDA 1981). Η παρασκευή φυτοπροστατευτικών ουσιών απαιτεί μεγάλη ποσότητα ενέργειας (Green 1987). Τα βασικά συστατικά των περισσότερων ουσιών είναι παράγωγα του αιθυλενίου και του προπυλενίου μετά από διάσπαση των υδρογονανθράκων του αργού πετρελαίου, του 18

19 μεθανίου που προέρχεται από το φυσικό αέριο και του βενζενίου και άλλων αρωματικών ενώσεων που προέρχονται από την πίσσα. Η παραγωγή των ζιζανιοκτόνων πλησιάζει κατά μέσο όρο τα 239 MJ kg -1, των εντομοκτόνων τα 184 MJ kg -1 και των μυκητοκτόνων τα 92 MJ kg -1 (Helsel 1992). Πρόσθετη ενέργεια απαιτείται για την επεξεργασία των ουσιών αυτών κατά την οποία παράγονται τέσσερις κυρίως κατηγορίες σκευασμάτων, τα γαλακτώματα (20 MJ kg -1 ), οι βρέξιμες σκόνες (30 MJ kg - 1 ), τα κοκκώδη 10 MJ kg -1 ) και οι μικροκάψουλες (20 MJ kg -1 ). Επίσης, 2 MJ kg -1 απαιτούνται για τη συσκευασία και διανομή τους. Τέλος 1-5MJ kg -1 απαιτούνται για τη μεταφορά τους από το εργοστάσιο παρασκευής μέχρι τον αγρό (Green 1987). Η συνολική ενέργεια παραγωγής ποικίλει ανάλογα με τις πρώτες ύλες καθώς και με τα ποσά καυσίμων και ηλεκτρισμού που χρησιμοποιήθηκαν για την παρασκευή τους (Helsel 1992). Προσπάθειες γίνονται με σκοπό την αποδοτικότερη χρήση των φυτοπροστατευτικών ουσιών με αποτέλεσμα την μείωση ενέργειας (Helsel 1992). Η εφαρμογή μιας φυτοπροστατευτικής ουσίας σε σχέση με τα όρια της ανεκτής προσβολής, η περίοδος, η δόση, η μέθοδος εφαρμογή της και η επιλογή του κατάλληλου εξοπλισμού για την εφαρμογή της είναι οι κύριοι οδοί εξοικονόμησης ενέργειας (Helsel 1992). Λιπάσματα Τα βασικά μακροστοιχεία είναι το άζωτο, ο φώσφορος και το κάλιο. Η ενέργεια που έχει ενσωματωθεί στα λιπάσματα περιλαμβάνει την ενέργεια για την παραγωγή, επεξεργασία, συσκευασία και μεταφορά τους. Από τα αζωτούχα λιπάσματα η ουρία είναι που χρησιμοποιείται περισσότερο, παρόλο που απαιτεί το μεγαλύτερο ποσό ενέργειας για την παραγωγή της (Helsel 1992). Η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την παραγωγή φωσφορικών και καλιούχων λιπασμάτων είναι πολύ μικρότερη από αυτή για την παραγωγή αζωτούχων. Υπάρχουν πολύ μικρές διαφορές μεταξύ των τριών αυτών λιπασμάτων σε σχέση με την απαιτούμενη ενέργεια για επεξεργασία, συσκευασία και μεταφορά τους στον αγρό (Καβαργύρης 2005). Σύμφωνα με τον Appl (1976), MJ ήταν αναγκαία για την παραγωγή 1kg αμμωνίας στις αρχές του 20 ου αιώνα. Οι ενεργειακές απαιτήσεις μειώθηκαν από 62 MJ kg -1 στη δεκαετία του 40 και σε 35 MJ kg -1 στη δεκαετία του 80. Το θεωρητικό ελάχιστο είναι 23 MJ kg -1 αμμωνίας (Mudahar και Hignet 1987). Oι Van Dasselar και Pothoven (1994) 19

20 χρησιμοποιώντας δεδομένα από την Ολλανδία βρήκαν ότι το ενεργειακό ισοδύναμο μειώθηκε από 60 σε 38.3 MJ kg -1 την δεκαετία Ο Stout (1990) υπολόγισε MJ kg -1 P 2 O 5 και 7-9 MJ kg -1 Κ 2 Ο. Τα ενεργειακά ισοδύναμα για τα λιπάσματα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη, για τον υπολογισμό των ενεργειακών εισροών (Greef κ.ά. 1993). Σήμερα, στη γεωργία χρησιμοποιούνται ευρέως τα σύνθετα χημικά λιπάσματα. Η παραγωγή συνθετικών λιπασμάτων απαιτεί επιπλέον ποσό ενέργειας για την επεξεργασία τους, ανάλογα με τον τύπο του λιπάσματος που πρόκειται να παραχθεί (όπως κοκκώδες, υγρό ή σε μορφή σκόνης).για τη διευκόλυνση του υπολογισμού του ενεργειακού ισοδυνάμου των χημικών λιπασμάτων δίνονται από τη βιβλιογραφία τιμές για κάθε θρεπτικό στοιχείο ξεχωριστά (Tsatsarelis 1993). Έτσι, το ενεργειακό ισοδύναμο ενός λιπάσματος ισούται με το άθροισμα των ενεργειακών ισοδυνάμων των θρεπτικών στοιχείων που το αποτελούν. Για την αποδοτικότερη χρήση των λιπασμάτων απαιτούνται: τεχνικές που μειώνουν τη διάβρωση του εδάφους, η εφαρμογή τους να γίνεται την κατάλληλη χρονική περίοδο, να καθορίζονται οι πραγματικές ανάγκες των φυτών σε θρεπτικά στοιχεία, να επιλέγεται η κατάλληλη μέθοδο εφαρμογής καθώς και ο τύπος λιπάσματος (Helsel 1992). Μειωμένη χρήση εμπορικών λιπασμάτων μπορεί να γίνει με αποτελεσματικότερη χρήση κοπριάς αγροτικών ζώων (Pimentel κ.ά. 1973). Το 50% των βασικών θρεπτικών στοιχείων (N, P, K) που περιέχονται στην κοπριά χάνεται κατά την εφαρμογή της (Fluck 1991). Άρδευση Η κατανάλωση ενέργειας για άρδευση μπορεί να διαχωριστεί σε άμεση και έμμεση (Sloggett 1992). Η άμεση κατανάλωση αφορά κυρίως την ενέργεια που απαιτείται από τα μηχανήματα άντλησης νερού (όπως για παράδειγμα από γεωτρήσεις, κανάλια ή λίμνες)και την ενέργεια που απαιτείται για τη μεταφορά του στον αγρό, μέσω αγωγών (Sloggett 1992)). Η έμμεση κατανάλωση αφορά κυρίως την ενέργεια που απαιτείται για την κατασκευή και μεταφορά του αρδευτικού συγκροτήματος στον αγρό, την κατασκευή δεξαμενών, καναλιών και τη λειτουργία του λοιπού εξοπλισμού, όπως μιας μονάδας ελέγχου (Sloggett 1992). Η ηλεκτρική ενέργεια και το φυσικό αέριο κυριαρχούν στη λειτουργία των αρδευτικών συστημάτων (USDA 1981). Ακολουθούν το πετρέλαιο και η βενζίνη. Για την παραγωγή 1 MJ ηλεκτρικής ενέργειας απαιτούνται 4 20

21 MJ ενέργειας από γαιάνθρακες. Στην ενέργεια αυτή περιλαμβάνεται η εξόρυξη, η μεταφορά και η μετατροπή του γαιάνθρακα σε ηλεκτρική ενέργεια. Η ηλεκτρική ενέργεια είναι δυνατό να μετατραπεί σε θερμική ενέργεια. Αυτό είναι επιθυμητό για ορισμένες κτηνοτροφικές εγκαταστάσεις (Pimentel 1980). Η εξοικονόμηση ενέργειας όσον αφορά την άρδευση μπορεί να επιτευχθεί με διάφορους τρόπους, όπως: επιλογή κατάλληλου αρδευτικού συστήματος και στη μείωση των απωλειών λόγω εξάτμισης, ή κακής διήθησης (Sloggett 1992). Ανθρώπινη εργασία Ο υπολογισμός του ενεργειακού ισοδύναμου της ανθρώπινης εργασίας αποτελεί ακόμα ένα αρκετά δύσκολο πρόβλημα μεθοδολογίας εξαιτίας των πολλών τρόπων που έχουν προταθεί για τον υπολογισμό των μονάδων ενέργειας (Pimentel 1980). Ακόμα και σήμερα, δεν υπάρχει μια κοινή αποδεκτή λύση (Pimentel 1980). Ορισμένοι ερευνητές δεν υπολογίζουν στις ενεργειακές αναλύσεις τους την ανθρώπινη εργασία ως ενεργειακή εισροή (Pimentel 1980). Σύμφωνα με την κρατούσα άποψη, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη μόνο η ημερήσια καταναλισκόμενη ενέργεια από τον άνθρωπο (2,2 MJ h -1 ) με τη μορφή της τροφής (Pimentel και Hall 1984, Stanhill 1980, Pimentel και Pimentel 1979, Jarach 1985, Galli και Spugnolli 1985). To ενεργειακό ισοδύναμο της ανθρώπινης εργασίας είναι βασισμένο στην ημερήσια καταναλισκόμενη ενέργεια από τον άνθρωπο, με μορφή τροφής για τη συντήρησή του (3,500 kcal/ημέρα = 14,5 MJ). Κατ άλλους ερευνητές, πρέπει να υπολογιστεί και το ποσό ενέργειας που καταναλώνεται για την ανάπτυξη, την ένδυση, τη μόρφωση, τη στέγαση κ.α. μέχρι να φτάσει ο άνθρωπος στο σημείο να είναι ικανός να εργαστεί με το ενεργειακό ισοδύναμο να κυμαίνεται από 29 MJ έως και 450 MJ h -1 (Slesser 1973, Fluck 1992). Οι Fluck και Baird (1982) υπολογίζουν το ενεργειακό ισοδύναμο της εργασίας με βάση τη συνολική ενέργεια για την παραγωγή του εγχώριου προϊόντος. Για την Ελλάδα το ενεργειακό ισοζύγιο εκτιμάται περίπου 18 MJ h -1 (Tsatsarelis 1991). Τέλος, υπάρχουν και οι αντιρρήσεις από διάφορους ερευνητές για αυτές τις μεθόδους υπολογισμού του ενεργειακού ισοδύναμου (Avlani και Chancellor 1977) και τελικά προτείνουν να μην συμπεριλαμβάνεται στις ενεργειακές αναλύσεις. 21

22 Φυσικές πηγές Σε μια ενεργειακή ανάλυση πρέπει να υπολογίζεται και η ισοδύναμη ηλιακή ενέργεια που προσφέρεται δωρεάν και ενσωματώνεται είτε στα φυτά με τη φωτοσύνθεση, είτε στο έδαφος με τη διαδικασία δημιουργίας του εδάφους ή τις ατμοσφαιρικές κατακρημνίσεις (Τσατσαρέλης 2000). Στην περιοχή Θεσσαλονίκης η μέση ετήσια ηλιακή ενέργεια που φτάνει στο έδαφος μετρήθηκε σε 5,15 x 10 3 MJ m -2 (Τσατσαρέλης 2000). Αν η ποσότητα αυτή διαιρεθεί με (Fluck και Baird 1982) για να μετατραπεί σε ισοδύναμη ενέργεια καυσίμων υλικών, προκύπτει μια ισοδύναμη ηλιακή ενέργεια περίπου MJ ha -1. Ενεργειακό περιεχόμενο των εκροών και παράγοντες που το επηρεάζουν Εκροές από ένα αγροοικοσύστημα είναι το παραγόμενο προϊόν, ή προϊόντα σε περίπτωση που υπάρχει πολυκαλλιέργεια, καθώς και τα υπολείμματα της καλλιέργειας, ή του κλαδέματος, τα οποία είτε, καίγονται είτε ενσωματώνονται στο έδαφος και δεν θεωρούνται εκροή αλλά ανακύκλωση (Κάλτσας 2005). Το ενεργειακό περιεχόμενο των αγροτικών προϊόντων είναι ανάλογο με την περιεκτικότητα αυτών σε σάκχαρα, άμυλο, πρωτεΐνες, λίπη, έλαια, αλκοόλες, κυτταρίνη και λιγνίνη (Ebeling και Jenkins 1985). Η υγρασία και η τέφρα είναι συστατικά τα οποία δεν συνεισφέρουν σε ενέργεια και η παρουσία τους σ ένα προϊόν ελαττώνει το ενεργειακό περιεχόμενό του (Ebeling και Jenkins 1985). Το ενεργειακό περιεχόμενο των αγροτικών προϊόντων είναι ανάλογο με τις συγκεντρώσεις τους σε άνθρακα, υδρογόνο, οξυγόνο, άζωτο και θείο (Ebeling και Jenkins 1985). V. Εκπομπές αερίων θερμοκηπίου από αγροτικές πρακτικές Τα αέρια του θερμοκηπίου (μερικές φορές συντετμημένα GHG ) είναι αέρια σε μια ατμόσφαιρα που απορροφά και εκπέμπει θερμική ακτινοβολία μέσα στο υπέρυθρο φάσμα (Ιστοσελίδα 5). Η εκπομπή αερίων του θερμοκηπίου επηρεάζει δραστικά τη θερμοκρασία της γης (Le Treut κ.ά. 2007). Η υπερθέρμανση του πλανήτη, που συνδέεται με την εκπομπή αερίων του θερμοκηπίου οδηγεί σε άνοδο της μέσης θερμοκρασίας της ατμόσφαιρας και των ωκεανών από τα τέλη του 19ου αιώνα στη γη, η οποία συνεχίζεται στον 20ο και τον 21ο αιώνα (Soni κ.ά. (2013). Η γεωργία περιλαμβάνει εισροές με προϊόντα άνθρακα καθώς και πρακτικές που 22

23 χρησιμοποιούν ενώσεις με άτομα άνθρακα (Pimentel 1992, Marland κ.ά. 2003). H παραγωγή, αποθήκευση και διανομή των εισροών αυτών, καθώς και η εφαρμογή τους στον αγρό από αγροτικά μηχανήματα οδηγεί στην καύση τους από την οποία εκλύονται CO 2 και άλλα αέρια θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα. Έτσι, η έκφραση των εκπομπών σε kg ανθρακικών ισοδύναμων, οι οποίες προκύπτουν από τις καλλιεργητικές πρακτικές, την εφαρμογή λιπασμάτων και φυτοπροστατευτικών ουσιών, την άρδευση, είναι αναγκαία για τον εντοπισμό εναλλακτικών πηγών για τις παραπάνω εργασίες (Lal 2004). Oι καλλιεργητικές πρακτικές συμβάλλουν περίπου στο 20% των ετήσιων παγκόσμιων εκπομπών σε CO 2 (IPCC 2001). Ένα μεγάλο μέρος των εκπομπών αυτών, είναι πιθανό να μειωθεί με τη χρήση ορθών πρακτικών διαχείρισης (Lal 2004). Όσον αφορά τις εκπομπές άνθρακα, οι καλλιεργητικές πρακτικές μπορεί να διαχωριστούν σε πρωτεύουσες, δευτερεύουσες και τριτεύουσες πηγές (Gifford 1984). Ως πρωτεύουσες μπορεί να θεωρηθούν αυτές που προκύπτουν από τη χρήση γεωργικών μηχανημάτων και αντλιών άρδευσης (Lal 2004). Ως δευτερεύουσες, αυτές που προκύπτουν από την κατασκευή, συσκευασία, αποθήκευση και μεταφορά λιπασμάτων και φυτοπροστατευτικών ουσιών (Lal 2004). Ως τριτεύουσες, αυτές που προκύπτουν από την απόκτηση πρώτων υλών και την κατασκευή εξοπλισμού και κτιρίων στα αγροκτήματα (Lal 2004). Οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου αυξάνονται πρόσφατα στον τομέα της γεωργίας. Έτσι η έρευνα σχετικά με τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου της γεωργικής παραγωγής κρίνεται ως απαραίτητη (Nabavi-Pelesaraei κ.ά. 2013). VI. Το Υδατικό αποτύπωμα Σήμερα, σε μια περίοδο που η ανησυχία για την επάρκεια νερού είναι έντονη, έρχεται στο προσκήνιο η έννοια του Υδατικού Αποτυπώματος (Water Footprint), που εκφράζει την ποσότητα νερού που καταναλώνεται άμεσα ή έμμεσα (από την εφοδιαστική αλυσίδα) για την παραγωγή προϊόντων και υπηρεσιών. Η γεωργία είναι ο μεγαλύτερος χρήστης νερού και υπολογίζεται ότι καταναλώνει το 99% του παγκόσμιου υδατικού αποτυπώματος (πράσινο και μπλε νερού) για την παραγωγή γεωργικών προϊόντων (Hoekstra και Mekonnen 2012). Η αυξανόμενη έλλειψη τρεχούμενου νερού είναι εμφανέστατη σε πολλά μέρη του κόσμου (Hoekstra 23

24 και Mekonnen 2012). Ο αυξανόμενος πληθυσμός, σε συνάρτηση με τις ανάγκες και την αλλαγή των διατροφικών συνηθειών του, καθώς και την αυξανόμενη ζήτηση σε βιοκαύσιμα θα ασκήσει μεγάλη πίεση στα αποθέματα νερού παγκοσμίως (Gleick 2003, Falkenmark κ.ά. 2009, Rosegrant κ.ά. 2009). Η καταναλωμένη χρήση νερού (τόσο από κατακρημνίσματα όσο και από άρδευση) για την παραγωγή τροφής και ζωοτροφών, αναμένεται να αυξηθεί στο 0,7% ετησίως από το εκτιμώμενο αρχικό επίπεδο των gm 3 ανά έτος το 2000 σε gm 3 ανά έτος προκειμένου να τροφοδοτήσει επαρκώς τον παγκόσμιο πληθυσμό των 9,2 δισεκατομμυρίων μέχρι το έτος (Rosegrant κ.ά. 2009). Η ορθολογικότερη και ακριβέστερη χρήση του νερού στη γεωργία, μπορεί να προσφέρει λύσεις στην αντιμετώπιση της αυξανόμενης πίεσης στους υδατικούς πόρους παγκοσμίως (Rockström 2003, Passioura 2006). Το υδατικό αποτύπωμα μπορεί να προσφέρει έναν ποσοτικό δείκτη για τη μέτρηση του όγκου κατανάλωσης νερού ανά μονάδα καλλιέργειας, καθώς επίσης και του όγκου ρύπανσης των υδάτων (Hoekstra και Chapagain 2008, Hoekstra κ.ά. 2011). Το «πράσινο αποτύπωμα» νερού, υπολογίζει τον όγκο του καταναλισκόμενου νερού που προέρχεται από κατακρημνίσματα (Hoekstra κ.ά. 2011). Κατά την περίοδο της καλλιεργητικής ανάπτυξης το «μπλε αποτύπωμα» υπολογίζει τον όγκο των καταναλισκομένων επιφανειακών υδάτων, όσο και των υδάτων του υπόγειου υδροφορέα. Η κατανάλωση αναφέρεται στην ποσότητα του νερού που εξατμίζεται από τις αγροτικές καλλιέργειες μαζί με την ποσότητα του νερού που αποθηκεύτηκε στο φυτά που συγκομίστηκαν (με το δεύτερο να είναι πολύ μικρότερο). Το «γκρι αποτύπωμα» μετρά τον όγκο του νερού που απαιτείται για να αφομοιώσει η καλλιέργεια τις θρεπτικές ουσίες και τα γεωργικά φάρμακα που εκπλένονται ή απορροφώνται στο έδαφος και διεισδύουν στον υπόγειο υδροφορέα (Hoekstra κ.ά. 2011). Τα κριτήρια του υδατικού αποτυπώματος μπορούν να αποτελέσουν ένα πολύ χρήσιμο εργαλείο για τη σύγκριση των πραγματικών αποτυπωμάτων νερού σε συγκεκριμένες περιοχές ή και ακόμη και σε συγκεκριμένες επιφάνειες, με σκοπό τη μείωση της κατανάλωσης και ρύπανσης νερού ανά μονάδα αγροτικού προϊόντος (Hoekstra 2013a, 2013b). Το αποτύπωμα νερού στις καλλιέργειες ποικίλει ανά περιοχή, αλλά και στις ίδιες περιοχές (Hoekstra και Chapagain 2007, Siebert and Döll 2010, Mekonnen και Hoekstra 2011, Fader κ.ά. 2011, Brauman κ.ά. 2013, Finger 2013). Η παραγωγικότητα 24

25 του νερού στην αγροτική παραγωγή (ton/m 3 ) δίνεται στην πραγματικότητα από την αντιστροφή του πράσινου και του μπλε αποτυπώματος της ίδια καλλιέργειας (m 3 /ton). Οι μελέτες για την παραγωγικότητα του νερού μπορούν να ομαδοποιηθούν σε τέσσερις κατηγορίες: μελέτη πεδίου, μοντελοποίηση, μελέτες με χρήση τηλεπισκόπησης και ένας συνδυασμός από στοιχεία πεδίου και δορυφορικά δεδομένα (Chapagain κ.ά. 2006). Ενώ με την πάροδο του χρόνου δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στην παραγωγικότητα του νερού, δε συμβαίνει το ίδιο με τη μείωση της ρύπανσης του νερού (το γκρι υδατικό αποτύπωμα) ανά μονάδα αγροτικού προϊόντος (Chapagain κ.ά. 2006, Mekonnen και Hoekstra 2010, 2011). VII. Σκοπός της εργασίας Σκοπός της παρούσης εργασίας είναι να γίνει μια αποτίμηση των ενεργειακών εισροών και εκροών σε καλλιέργειες υπαίθριας και θερμοκηπιακής τομάτας, με μάρτυρα μία κλειστή μονάδα υδροπονικής καλλιέργειας. Γίνεται μια σύγκριση όσον αφορά τα ενεργειακά ισοζύγια μεταξύ των δύο συστημάτων παραγωγής. Για το σκοπό αυτό έχουν επιλεγεί ορισμένες παράμετροι του ενεργειακού ισοζυγίου, η χρήση των οποίων βοηθά στην καλύτερη ανάλυση, κατανόηση και παρουσίαση των δεδομένων. Επιπρόσθετα, οι εισροές ενέργειας αναλύονται τόσο κατά καλλιεργητική εργασία, όσο και κατά συντελεστή παραγωγής. Επίσης, έγινε αποτίμηση και των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου (CO 2, CH 4, N 2 O) από τα δύο γεωργικά συστήματα. Υλικά και Μέθοδοι Η μελέτη πραγματοποιήθηκε κατά τη διάρκεια των ετών στο νέο Καλλικρατικό Δήμο Βόλβης στην Τοπική Κοινότητα Προφήτη της Περιφέρειας Κεντρικής Μακεδονίας (Εικόνα 1). Τα κύρια επιφανειακά υδατοσυστήματα της περιοχής/λεκάνης Μυγδονίας είναι οι δύο λίμνες Βόλβη και Κορώνεια. Η λίμνη Βόλβη, συνολικής έκτασης 70,8 km 2, μάζί με τη λίμνη Κορώνεια αποτελούν έναν από τους 11 Ελληνικούς υγροτόπους που προστατεύεται από την Συνθήκη Ramsar (Ιστοσελίδα 6). 25

26 Εικόνα 1: Περιοχή έρευνας στην Περιφερειακή Ενότητα Θεσσαλονίκης. Η συνολική έκταση του Δήμου ανέρχεται σε 782,7 km 2., με συνολικό αριθμό κατοίκων (Ιστοσελίδα. Ο κοινωνικός ιστός των επτά (7) Δημοτικών Ενοτήτων και των είκοσι οκτώ (28) Τοπικών Κοινοτήτων, είναι ο γνωστός και τυπικός για τις μικρές κοινωνίες της ελληνικής υπαίθρου, ο οποίος συνδέεται με χαρακτηριστικά που οφείλονται στην ιστορία του τόπου, τη φυλή (γηγενείς ή πρόσφυγες), την κυρίαρχη μορφή της τοπικής οικονομίας (κυρίως γεωργία και κτηνοτροφία). Επίσης, ένα σημαντικό ποσοστό του αγροτικού πληθυσμού της περιοχής ασχολείται και με την κτηνοτροφία σε περιοχές πέριξ της λίμνης Βόλβης, ο πρωτογενής τομέας αποτελεί την κύρια οικονομική δραστηριότητα του πληθυσμού. Η απασχόληση στον πρωτογενή τομέα ξεπερνά το 80% στους περισσότερους οικισμούς της περιοχής (Πλατής κ.ά. 1998). Στις αροτραίες καλλιέργειες κυριαρχούν ο καπνός, το σιτάρι, η μηδική, το καλαμπόκι και η βιομηχανική ντομάτα, ενώ στις μόνιμες οι αμυγδαλιές, οι ροδακινιές, τα αμπέλια και τα ελαιόδεντρα, καλλιέργεια ελαιούχων και αρωματικών φυτών. Οι αγροτικές εκμεταλλεύσεις είναι μεγαλύτερες στις Τοπικές Κοινότητες (Τ.Κ.) Προφήτη και Απολλωνίας (Ιστοσελίδα 7). 26

27 Τα πετρώματα της ευρύτερης περιοχής έρευνας είναι ιζηματογενή και ανήκουν στην στο σχηματισμού Βερτίσκου, το μητρικό πέτρωμα είναι διαμαρμαρυγιακοί γνεύσιοι με ενστρώσεις διαμαρμαρυγιακών σχιστόλιθων και βιοτικών γνεύσεων (Ι.Γ.Μ.Ε. 1979). Ακόμη, υπάρχουν σε μικρότερο ποσοστό ιζηματογενή πετρώματα που τα αποτελούν αμμούχες άργιλοι έως άργιλοι πλούσιοι σε μαρμαρυγία και αντιπροσωπεύουν παλαιότερα ιζήματα λιμνών. Το έδαφος της περιοχής είναι μετρίου βάθους, οπού κυριαρχούν κυρίως οι θαμνώνες πουρναριού, ενώ τα κοιλώματα σε μεγαλύτερο βάθος καλλιεργούνται γεωργικά (Νάκος, 1977). Το ανάγλυφο είναι σχετικά ήπιο, τα εδάφη είναι πηλο-αμμώδους υφής, όξινης χημικής αντίδρασης και μέτρια εφοδιασμένα έως φτωχά σε βάσεις Ca, Mg και K (Νάκος 1977, Ιστοσελίδα 8). Το κλίμα της περιοχής είναι μεσογειακό. Ο Ιούλιος και ο Αύγουστος είναι οι θερμότεροι μήνες και ο Ιανουάριος ο ψυχρότερος μήνας του έτους. Σύμφωνα με τα στοιχεία της περιόδου του Δασικού Μετεωρολογικού Σταθμού Ξυλούπολης (ΙΔΕ 2015), το μέσο ετήσιο ύψος κατακρημνισμάτων ανέρχεται σε 727,6±154,2mm, και η μέση θερμοκρασία του αέρα στους 11,9±0,7 C. Ο Μετεωρολογικός Σταθμός βρίσκεται σε υψόμετρο 520m, με γεωγραφικό πλάτος 40,54 ο και γεωγραφικό μήκος 23,08 ο. Για την περίοδο της έρευνας των ετών 2014 και 2015, η μηνιαία μεταβολή του ύψους κατακρημνισμάτων και θερμοκρασία αέρος ήταν αντίστοιχα: α) 983,4mm και 13,0 C και β) 692,0mm και 13,5 C. I. Περιοχές Έρευνας Μάρτυρας Ως μάρτυρας χρησιμοποιήθηκε υδροπονικό θερμοκήπιο τομάτας στην περιοχή Αλεξάνδρειας της Περιφερειακής Ενότητας Ημαθίας. Το μέγεθος της επιφάνειας του υδροπονικού θερμοκηπίου ήταν 100 στρ. και οι συνθήκες θερμοκρασίας και υγρασίας είναι πλήρως ελεγχόμενες. Κριτήριο επιλογής του μάρτυρα, ήταν το γεγονός πως οι περισσότερες διαδικασίες λίπανσης-θρέψης και φυτοπροστασίας είναι αυτοματοποιημένες και ελεγχόμενες. Επιπλέον, η ετήσια παραγωγή του θερμοκηπίου είναι σταθερά υψηλή και χωρίς μεγάλες απώλειες, καθώς ανά τρεις ημέρες γινόταν έλεγχος της φυτοϋγείας από υπεύθυνο άτομο για την φυτοπροστασία. 27