μοντέλο προσομοίωσης της περιεκτικότητας των καλλιεργούμενων εδαφών σε οργανική ουσία

Transcript

1 SOIL CARBON MANAGER (SOCRATES) μοντέλο προσομοίωσης της περιεκτικότητας των καλλιεργούμενων εδαφών σε οργανική ουσία Γκέρτσης 1, Α., Χατζηγιαννάκης 2, Ε., Ηλίας 2, Α., Στεφάνου 3, Στ. και Πανώρας 2, Α. 1 Κολέγιο Περρωτής, Αμερικανική Γεωργική Σχολή Θεσσαλονίκης 2 Ινστιτούτο Εγγείων Βελτιώσεων (ΙΕΒ), ΕΛΓΟ-ΔΗΜΗΤΡΑ 3 Εργαστήριο Εδαφολογίας, Τμήμα Φυτικής Παραγωγής, ΑΤΕΙΘ 14 ο Πανελλήνιο Εδαφολογικό Συνέδριο ΕΛΗΝΙΚΗ ΕΔΑΦΟΛΟΓΙΚΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ Θεσσαλονίκη 1-2 Νοεμβ. 2012

2 Εισαγωγή (1) Το μοντέλο Soil Carbon Manager SOCRATES (Soil Organic Carbon Reserves and Transformation in agro- EcoSystems) είναι ένα εργαλείο λήψης αποφάσεων στην υποβοήθηση ανάπτυξης διαχειριστικών πρακτικών για αειφορικά αγρο-οικοσυστήματα. Το μοντέλο προσομοιώνει την διαχρονική μεταβολή του οργανικού άνθρακα στο έδαφος, κυρίως σε συστήματα χειμερινών ξηρικών καλλιεργειών για ένα μεγάλο εύρος εδαφικών τύπων, κλιματικών συνθηκών, φυτών και διαχειριστικών πρακτικών. Αναπτύχθηκε και εφαρμόστηκε στην Αυστραλία, για τις κύριες διαχειριστικές πρακτικές και για τα φυτικά είδη της περιοχής.

3 Εισαγωγή (2) Πιστοποιήθηκε με πολυετείς βάσεις δεδομένων απο αρκετές χώρες. Είναι σχεδιασμένο σε γλώσσα προγραμματισμού FORTRAN και επιτρέπει αλλαγές από τον χρήστη σε σημαντικές παραμέτρους/συντελεστές που αφορούν τους αλγόριθμους προσομοίωσης για τις διεργασίες που αφορούν το συνεχές σύστημα «έδαφος-φυτόατμόσφαιρα». Στα πλαίσια της παρουσίασης θα γίνει επίδειξη του μοντέλου και θα χρησιμοποιηθούν χαρτογραφημένα δεδομένα από την περιοχή του Ανθεμούντα για την αξιολόγηση διάφορων σεναρίων μεταβολής της οργανικής ουσίας στις πραγματικές εδαφοκλιματικές συνθήκες και καλλιέργειες της περιοχής.

4

5

6 Αποτελέσματα απο πραγματικές και προσομοιώσιμες τιμές SOC στην επιφάνεια εδαφών 0-10 cm σε 18 αγρούς σε διάφορες χώρες. Οι αριθμοί στην Εικόνα αντιπροσωπεύουν τις βάσεις δεδομένων και σε παρένθεση στο Κείμενο, τον αριθμό των ετών που προσομοιώθηκε η οργ. ουσία

7

8

9 Επιλογές Αρχική σελίδα εισαγωγής ΕΙΣΡΟΩΝ (πληροφοριών) για την προσομοίωση

10

11 Yλικά και Μέθοδοι Εκτεταμένες εδαφοληψίες και αναλύσεις έγιναν στα πλαίσια του έργου: LIFE07 ENV/GR/ Soil Sustainability (So.S.) Αειφορική Διαχείριση Εδάφους στην Υδρολογική Λεκάνη του Ανθεμούντα με βάση την Ευρωπαϊκή Θεματική Στρατηγική για το Έδαφος

12

13 Yλικά και Μέθοδοι Soil Carbon Manager: A Decision Support Tool to Assist in Developing Management Strategies for Sustainable Agro-ecosystems. Version 1.00 (1998) Reference: CRCSLM (1998). Soil Carbon Manager. A decision support tool to assist in developing management strategies for sustainable agro-ecosystems. Cooperative Research Centre for Soil and Land Management, Adelaide, S. A. ( Το παραπάνω μοντέλο χρησιμοποιήθηκε για διάφορα σενάρια που περιλαμβάνουν φυτικά είδη και διαχειριστικές πρακτικές της περιοχής για να προσομοιωθούν πιθανές μεταβολές της οργανικής ουσίας για περίοδο 20 ετών

14

15

16

17

18 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ & ΣΥΖΗΤΗΣΗ Η μέση οργανική ουσία (SOM) των εδαφών στην Β. Ελλάδα είναι περίπου 1.15%, με ρυθμό μείωσης 0.8% ετησίως (βασισμένη σε πολυετείς μετρήσεις στα τέλη της δεκαετίας του 80).

19 Distributions ph EC OC Quantiles Quantiles Quantiles 100.0% 99.5% 97.5% 90.0% 75.0% 50.0% 25.0% 10.0% 2.5% 0.5% 0.0% maximum quartile median quartile minimum % 99.5% 97.5% 90.0% 75.0% 50.0% 25.0% 10.0% 2.5% 0.5% 0.0% maximum quartile median quartile minimum % 99.5% 97.5% 90.0% 75.0% 50.0% 25.0% 10.0% 2.5% 0.5% 0.0% maximum quartile median quartile minimum Moments Moments Moments Mean Std Dev Std Err Mean upper 95% Mean lower 95% Mean N Mean Std Dev Std Err Mean upper 95% Mean lower 95% Mean N Mean Std Dev Std Err Mean upper 95% Mean lower 95% Mean N

20

21

22 Distributions TExture SL - SCL SL SiL SiCL SiC - SiCL SiC SC LS L CL C - CL C Frequencies Level C C - CL CL L LS SC SCL SiC SiC - SiCL SiCL SiL SL SL - SCL Total N Missing 1 13 Levels Count Prob Κυριότεροι τύποι εδαφικής υφής: SCL (29%) CL (25%), SL (17%) L (15%) C (8%)

23 Distributions CROPS Vetch Vegetables Ploughed Olives fallow cotton corn Cereals alfalfa Frequencies Level alfalfa Cereals corn cotton fallow Olives Ploughed Vegetables Vetch Total N Missing 35 9 Levels Count Prob Κύρια φυτικά είδη: Σιτηρά (σιτάρι)=26% Αγρανάπαυση=22% Ελαιώνες=8% Βαμβάκι=3% Μηδική=2% Καλαμπόκι=2%

24 Σενάρια που χρησιμοποιήθηκαν για προσομοίωση 20 ετών SOC % αρχική 0.76 Τύποι εδαφών (υφή) SCL CL SL Μέση Ετήσια Βροχόπτωση (mm) Μέση Ετήσια Θερμοκρασία ( o C) Φυτικά είδη Σιτάρι Ψυχανθή Αγρανάπα υση Κύκλοι αμειψισποράς 1 έτος 3έτη Διαχείριση φυτικων υπολειμάτων Λίπανση (Ν) Συγκράτηση 50 kg/ha Κάψιμο ή απομάκρυνση Σύνολο (συνδυασμοί προσομοιώσεων)= 3 εδαφικοί τύποι X 3 ύψη βροχοπτώσεων X 2 σεναρια διαχείρισης φυτικων υπολειμμάτωνx 2 αμειψισπορές =36

25 Λόγω χρονικου περιορισμού μονο ορισμενα σεναρια θα παρουσιασθούν: 3ετης αμειψισπορά (σιτηρά-ψυχανθή για σπόροαγρανάπαυση) Μονοκαλλιέργεια σιταριού 3ετης αμειψισπορά (σιτηρά-ψυχανθή για σπόροσιτηρά) Τα παραπάνω σενάρια θα συγκριθούν για τα δυο συστήματα διαχείρισης φυτικών υπολειμμάτων

26 Σύγκριση εδαφών SL για 3 ποσότητες βροχόπτωσης ( mm). Φαίνεται ότι κάτω απο την χαμηλότερη βροχόπτωση η ΟΟ μειώθηκε στα 20 έτη ενώ παρέμεινε σχετικά σταθερή στις άλλες δυο βροχοπτώσεις

27 Συγκράτηση φυτικων υπολειμμάτων vs. Κάψιμο ή απομάκρυνση (Μονοκαλλιέργεια σιτηρών)

28 Συγκράτηση φυτικων υπολειμμάτων vs. Κάψιμο ή απομάκρυνση (σιτηρά-ψυχανθες-σιτηρά)

29 Συμπεράσματα & Προτάσεις (1 of 2) Οι προσομοιώσεις έδειξαν σημαντικές τάσεις στην μεταβολή της οργ. ουσίας σε διαφορετικές διαχειριστικές πρακτικές. Προτείνεται στους παραγωγούς της περιοχής να ενημερωθούν και καταρτισθούν σχετικά με την σημαντικότητα της οργανικής ουσίας για τον περιορισμό των αρνητικών επιδράσεων μη βέλτιστων διαχειριστικών πρακτικών στην παραγωγικότητα και αειφορικότητα των εδαφών.

30 Συμπεράσματα & Προτάσεις ( 2 of 2) Διαφορετικές πρακτικές που περιλαμβάνουν συστήματα αμειψισποράς με ψυχανθή, βελτίωση της διαχείρισης φυτικών υπολειμμάτων και συστήματα ελεγχόμενης βόσκησης, προτείνονται να εισαχθούν στην περιοχή για την αειφορική διαχείριση της οργ. ουσίας. Το μοντέλο αποτελεί ένα σημαντικό εργαλείο διαχείρισης της οργ. ουσίας εδαφών και αξιολόγησης της επίδρασης διαφορετικών καλλιεργητικών πρακτικών. Να γίνει προσπάθεια πιστοποίησης του μοντέλου και στην Ελλάδα-με τυχόν υπάρχουσες μακροχρόνιες μελέτες και βάσεις δεδομενων.

31 Ευχαριστίες Ο συγγραφέας Α. Γκέρτσης ευχαριστεί το Ινστιτούτο Cooperative Research Center for Soil and Land Management, Adelaide, S. Australia για την ευγενική παραχώρηση του μοντέλου για ερευνητική και διδακτική χρήση.

32 Δυο σεναρια με βάση την CEC (αν υπάρχει χρόνος, θα παρουσιάσω και αυτά)

33 Σενάριο #1: Μέση CEC=12 cmol+/kg Μονοκαλλιέργεια σιτηρών Μεταβολή OC σε 20 έτη : 0.66% to 0.68%

34 Σενάριο #2: Μέση τιμή CEC=12 cmol+/kg Συνεχής αμειψισπορά 2ετής (σιτάριψυχανθη βόσκηση) Μεταβολή OC σε 20 έτη: από 0.66% σε 0.84%