Andmebaasi logo
 

The detection of land use change and its interactions with biota in Estonian rural landscapes

Laen...
Pisipilt

Kuupäev

2014

Kättesaadav alates

Autorid

Kaasik, Are

Ajakirja pealkiri

Ajakirja ISSN

Köite pealkiri

Kirjastaja

Eesti Maaülikool

Abstrakt

Land use changes have substantial impact on rural landscape and biological diversity. The thesis analyses the changes in rural landscapes that have occurred in Hiiumaa since 1950s focusing, in particular, on the transformation of open and half-open semi-natural farmlands. The correlation between the agricultural land use dynamics and biota is analysed from both ecological aspects, i.e., how the land use changes in recent decades have influenced the local numbers and distribution of autumn staging Eurasian Cranes (Grus grus) in Estonia, and, from the viewpoint of bioindication, i.e., whether certain soil bioindicators can be used for evaluating the effectiveness of agri-environmental (AE) measures as well as the level of human pressure at field level. In addition, the spatial distribution of topic-based monitoring networks is analysed to combine and integrate data from different monitoring sets and to achieve more coherent geographical coverage of monitoring data for the surveillance of agricultural landscapes. The detailed spatial land use analysis in Hiiumaa enabled the exploration of the transformation of the former diverse and mosaic land use patterns that are characteristic of extensive agriculture to more uniform patterns of intensive agriculture. The greatest change in landscape pattern took place by the 1980s as a result of the intensification of farming, land reclamation and marginalisation. From 1956 to 1998 the area of agricultural lands decreased mainly because of semi-natural grasslands by approximately 43%, and the area of forests increased by approximately 44%. The remarkable changes in agricultural land use intensity, which included a sharp decline in the 1990s and a remarkable revival since 2000, have not yet caused any significant changes in developed simplified landscape pattern. The study enabled to elucidate the origin of the larger ameliorated field systems and to track the transformation of the once widespread open and half-open semi-natural grasslands to forests and other land use types. For instance, by 1998, only approximately 3% of pastures and 12% of grasslands that were present in 1956 were maintained and classified as open grasslands. The study also enabled to analyse the changes in wooded meadows and pastures. The area of half-open land use types, such as grasslands and pastures that were sparsely covered with trees and shrubs, decreased significantly by more than 10 times from 1956 to 1984. The slight increase from 1984 to 1998 is most likely related to the abandonment of agricultural areas. The simplification of land use patterns has controversial impacts to biota. The disappearance of traditional land use patterns and the sharp decline in half-open farmlands has decreased the spread of species-rich habitats; however, the huge agricultural areas (cultivated grasslands and cereal fields) have become important feeding and staging habitats for migrating birds. The following study found significant correlations between the cropping areas of certain field crops and the count numbers of autumn staging Eurasian cranes. In Hiiumaa the correlation was strongest with the cropping area of winter rye (rs = 0.58, p < 0.05, n = 21) and winter wheat (rs = 0.58, p < 0.05, n = 21) and in Matsalu with the cropping area of all cereals combined (rs = 0.56, p < 0.05, n = 28). Then correlations between land use change and biota were also studied from the viewpoint of bioindication. The pilot project, that was performed for testing the effects of AE measures to soil biota, could not detect statistically significant differences between the AE pilot areas and their reference areas in the same regions. The study demonstrated that the short-term application of AE measures cannot have significant effects on soil biota, but the soil biota indicators could have considerable potential as early indicators of soil degradation or improvement when integrated in long-term monitoring programs of agricultural landscapes. The study found statistically significant (p < 0.05) differences in the hydrolytical activity of the microbial community between Palamuse (intensive) and Saaremaa (extensive) pilot areas. However, in this study, it was impossible to separate the impacts of farming intensity and contrasting natural conditions on soil biota. For improvement the monitoring concept for agricultural landscapes and for integrating complementary monitoring data, the distribution of different independently developed topic-based monitoring networks were analysed by Estonian landscape regions, CORINE land cover classes and soil types. The patterns of monitoring networks were studied by neighbourhood analysis, characterised by the nearest neighbourhood index and Ripley’s K-function, and the density analysis in the search radius of 50 km. The analysis covered in total 14 different landscape, biodiversity and environmental monitoring sub-programs.
Maakasutusmuutustel on oluline mõju maapiirkondade maastikulisele ja bioloogilisele mitmekesisusele. Käesolev doktoritöö analüüsib viimasel poolsajandil (1956–2005) Hiiumaa põllumajandusmaastikus toimunud muutusi, keskendudes eeskätt muutustele avatud ja poolavatud maakattetüüpides. Käsitlemist leiavad ka põllumajandusliku maakasutuse ja elustiku vahelised seosed, s.o viimaste aastakümnete maakasutusmuutuste mõju sügisesel läbirändel Eestis peatuvate sookurgede (Grus grus) arvukusele ja mulla bioindikaatorite sobivus põllumajandus- ja keskkonnameetmete tõhususe ning inimmõju taseme hindamiseks. Põllumajandusmaastiku seirekontseptsiooni ja -võrgustiku arendamiseks ning täiendavate seireandmete lõimimiseks analüüsiti Eesti teemapõhiste seireprogrammide andmestike territoriaalset jaotumust erinevate maastikutunnuste järgi. Detailne maastikuanalüüs võimaldas uurida traditsioonilise, s.o ekstensiivsele põllumajandusele iseloomuliku mitmekesise ja mosaiikse maakasutusmustri olulist lihtsustumist ning polariseerumist Hiiumaal. Suurim muutus maastikumustris leidis aset juba 1980. aastateks, peamiselt uute intensiivseks põllumajanduseks sobivate maade raadamise ja sobimatute marginaliseerimise tõttu. Ajavahemikul 1956–1984 vähenes põllumajandusmaa valdavalt looduslikku tüüpi rohumaade arvel kokku umbes 43%, samal ajal suurenes metsade pindala umbes 44%. Järgnevad suured muutused põllumajandusmaa kasutuses: järsk vähenemine 1990. ja elavnemine 2000. aastatel ei ole seevastu toonud kaasa suuri muutusi juba väljakujunenud lihtsustunud maastikumustris. Uuring aitas selgitada praeguste põllumassiivide päritolu ning kunagi laialt levinud heina- ja karjamaadega toimunut. Näiteks 1956. aasta heina- ja karjamaadest oli 1998. aastaks üle poole kaetud metsaga, kusjuures ainult 3% karjamaadest ja 12% heinamaadest olid säilitanud oma varasema ülesande. Valitud metoodika võimaldas kaudselt hinnata ka muutusi liigirikaste puisniitude ja -karjamaade levimuses. Kui 1956. aastal olid poolavatud põllumajandusmaad, s.o nii puude kui ka põõsastega hajusalt kaetud heina- ja karjamaad levinud kokku 7492 hektaril, siis 1984. aastaks oli taoliste maade pindala kahanenud enam kui kümme korda 695 hektarile. 1998. aastaks oli poolavatud alade pindala suurenenud 1072 hektarile, kuid seda peamiselt hüljatud põllumajandusmaade renaturaliseerimise arvelt. Maastikumuutuste mõju elustikule on vastuoluline. Traditsioonilise maakasutusmustri kadumine ja poolavatud põllumajandusmaade oluline vähenemine on kahandanud liigirikaste elupaigatüüpide levimust, samas on suured põllumassiivid saanud tähtsaks toitumis- ja peatuspaigaks paljudele läbirändavatele linnuliikidele. Järgneva uuringuga leiti statistiliselt olulisi korrelatsioone teatavate põllukultuuride külvipindade ja sügisel Eestis peatuvate sookurgede loendusandmete vahel, kusjuures Hiiumaal oli nimetatud seos kõige tugevam talirukki (rs = 0,58, p < 0,05, n = 21) ja talinisu (rs = 0,58, p < 0,05, n = 21) külvipindadega ning Matsalus kõigi teraviljade (rs = 0,56, p < 0,05, n = 28) koondkülvipinnaga. Maakasutusmuutuste ja elustiku vahelisi seoseid uuriti ka bioindikatsiooni aspektist. Katseprojekt, mis viidi läbi põllumajandus- ja -keskkonnameetmete mõju uurimiseks mullaelustikule, ei tuvastanud statistiliselt olulisi erinevusi katsealade ja võrdlusalade vahel ning näitas ilmekalt, et lühiajaline põllumajandus- ja keskkonnameetmete rakendamine ei avalda mullaelustikule suurt mõju. Juhtuuring tuvastas statistiliselt olulise (p < 0,05) erinevuse mullamikroobide hüdrolüütilises aktiivsuses intensiivselt ja ekstensiivselt majandatud katsealade vahel. Arvestades katsealade kontrastseid loodustingimusi Palamusel Jõgevamaal ja Kihelkonna-Lümandus Saaremaal, tulenes nimetatud erinevus mitte ainult majandamise erinevast intensiivsusest, vaid suurel määral ka erinevate loodustingimuste mõjust, kuid selle uuringu raames ei olnud võimalik nende kahe peamise teguri mõju eristada. Uuring näitas, et põllu tasemel võivad mulla teatud bioindikaatorid (vihmaussikoosluste parameetrid ja mullamikroobide hüdrolüütiline aktiivsus) anda tähtsat teavet mulla seisundi ja inimmõju kohta, kui need on lõimitud pikaajalisse põllumajandusmaastike seiresse. Põllumajandusmaastiku seirekontseptsiooni arendamiseks ja sellesse täiendavate seireandmete lõimimiseks analüüsiti Eesti teemapõhiste seireprogrammide andmestiku territoriaalset jaotumist erinevate maastikutunnuste, näiteks Eesti maastikurajoonide, CORINE maakattetüüpide ja mullatüüpide järgi. Seirevõrgustike ruumilist paiknemist iseloomustati ka naabrusanalüüsi, s.o lähimnaabruse indeksi ja Ripley K-funktsiooni ning tihedusnäitajate abil. Analüüs hõlmas kokku 14 erinevat maastiku-, elustiku- ja keskkonnaseire alamprogrammi.

Kirjeldus

Märksõnad

maastikud, põllumajandusmaa, maakasutus, keskkond, muutused, maastikuökoloogia, bioloogiline mitmekesisus, keskkonnakaitse, maastikukaitse, Eesti, dissertatsioonid

Viide

Kollektsioonid