مدل سازي و بهينه سازي نشر گازهاي گلخانه اي براي توليد برنج در شهرستان لنگرود استان گيلان

Modeling and optimization of greenhouse gas emissions for rice production in Langroud city of Guilan province

در اين پژوهش، مطالعه اي بر روي انتشار گازهاي گلخانه اي، مدل سازي و بهينه سازي آن براي كشت محصول برنج در شهرستان لنگرود استان گيلان انجام شد. به همين منظور داده ها، از طريق پرسشنامه حضوري در ميان 120 كشاورز منطقه در سال 1391 جمع آوري شد. بر اساس نتايج ميزان كل انتشار گازهاي گلخانه اي و عملكرد براي برنج به ترتيب 1829/71 كيلو گرم كربن دي اكسيد بر هكتار و 3872/76 كيلو گرم بر هكتار برآورد شد. سوخت با 61/09 الكتريسيته با 14/13 % و نيتروژن با 8/46 % به ترتيب بيشترين سهم را در انتشار گازهاي گلخانه اي براي كشت برنج در منطقه را داشتند. در اين مطالعه تابع لگاريتمي كاب- داگلاس به منظور مدلسازي انتشار گازهاي گلخانه اي بر اساس عملكرد به كاربرده شد. نتايج اين تابع بر آن بود كه از ميان نهاده هاي منتشركننده كربن دي اكسيد، اثر تمامي آنها بر عملكرد به جزء سوخت، نيتروژن و فسفر در سطح 1% معنيدار و اثر ماشين آلات در سطح 5 % معني دار گرديد و همچنين مقدار R2 در مدل برابر با 0/99 محاسبه شد. پس از تعيين مدل و محدوديت هاي آن بهينه سازي به منظور به حداقل رساندن ميزان انتشار گازهاي گلخانه اي توسط الگوريتم ژنتيك صورت پذيرفت، بر اين اساس، الگوريتم ژنتيك 7 نسل بهينه براي اعمال نهاده با فرض حداقل كردن را برآورد نمود كه از ميان نسل ها بهينه ترين واحد با ميزان انتشار كل 963/11 كيلوگرم كربن دي اكسيد بر هكتار به دست آمد. همچنين در حالت بهينه سوخت با 897/46 كيلوگرم كربن دي اكسيد بر هكتار، بالاترين ميزان كاهش انتشار گازهاي گلخانه اي را در ميان نهاده ها به خود اختصاص داد.

This study was carried out on greenhouse gas emissions, modeling and optimization of them for rice production in Langroud city of Guilan province. Therefore, the data used in this study were obtained through a face to face questionnaire among 120 farmers in 2012. The results revealed that the total amount of greenhouse gas emissions, and rice yield were 1829.71 kgCO2 per hectare and 3872.76 kg per hectare, respectively. Fuel with 61.09%, electricity with 14.13%, and nitrogen with 8.46% had the highest share in greenhouse gas emissions for rice production, respectively. In this study Cobb–Douglas log function was applied for modeling of greenhouse gas emissions in order to model greenhouse gas emissions based on yield. The results of this function revealed that among CO2 emitter inputs, effect of all inputs on yield except fuel, nitrogen and phosphate was significant at 0.01% level and effect of machinery was significant at 0.05% level. Also the R2 of model was calculated as 0.99. After defining the model and determination of limitations, genetic algorithm was applied for optimization in order to minimize the amount of greenhouse gas emissions. Accordingly, The genetic algorithm was estimated 7 efficient generations for imposing inputs with the assumption of minimizing. Among generations, the efficient unit was obtained by total emissions of 963.11 kgCO2 ha-1. In addition, in the optimized state, fuel with 897.46 kgCO2 per hectare had the highest share in decreasing greenhouse gas emissions among inputs