پديد آورندگان :
ترابي، محمد حسين دانشگاه آزاد اسلامي واحد گرگان - دانشكده كشاورزي - گروه زراعت , سلطاني، افشين دانشگاه آزاد اسلامي واحد گرگان - دانشكده كشاورزي - گروه زراعت , دستان، سلمان پژوهشگاه بيوتكنولوژي كشاورزي - گروه مهندس ژنتيك و ايمني زيستي , عجم نوروزي، حسين دانشگاه آزاد اسلامي واحد گرگان - دانشكده كشاورزي - گروه زراعت
كليدواژه :
آلاينده محيط زيستي , انتشار گازهاي گلخانه‌اي , برنج , تغيير اقليم , نظام كاشت
چكيده فارسي :
سابقه و هدف:ارزيابي محيط‌زيستي چرخه زندگي گياهان زراعي در سامانه‌هاي توليد يكي از روش‌هاي مورد قبول براي دستيابي به هدف هاي كشاورزي پايدار است. بخش كشاورزي نيز سهم بسزايي در انتشار گازهاي گلخانه‌اي و گرمايش جهاني دارد. از اين‌رو، بهبود عمليات كشاورزي بعنوان راه‌كار مناسب براي تخفيف اثرهاي تغيير اقليم مطرح است. بنابراين، اين پژوهش با هدف ارزيابي محيط زيستي سناريوهاي مختلف توليد ارقام اصلاح شده برنج اجرا شد.مواد و روش‌ها:پس از ارزيابي اوليه و مشورت با متخصصان برنج، 100 مزرعه در روش كاشت نيمه‌مكانيزه و 100 مزرعه در روش سنتي در منطقه ساري در سال‌هاي 1395 و 1396 انتخاب شدند. پس از ثبت اطلاعات، هر روش كاشت بر اساس شيوه مديريت زراعي و مصرف نهاده‌ها به چهار نظام كاشت تبديل شده كه در مجموع هشت سناريو را تشكيل دادند. چهار سناريوي روش نيمه‌مكانيزه شامل چهار نظام كم‌نهاده (sl)، حفاظتي (scl)2، رايج منطقه (scii)3 و پرنهاده (sh)4 و چهار سناريوي روش سنتي نز به‌ترتيب نظام‌هاي كم‌نهاده (tl)5، حفاظتي (tcl)6، رايج منطقه (tcii)7 و پرنهاده (th)8 بودند.نتايج و بحث:يافته‌ها نشان داد ميانگين عملكرد شلتوك در هشت سناريو برابر 6418 كيلوگرم در هكتار و ميانگين انرژي ورودي در هشت سناريو برابر 28138.93 مگاژول در هكتار بود كه 45.44 درصد انرژي تجديدپذير و 54.56 درصد انرژي تجديدناپذير را شامل ميشد. بيشترين انرژي ورودي در سناريوي sh و th مشاهده شد كه مربوط به نظام كاشت پرنهاده در هر دو روش كاشت است. ميانگين انرژي خروجي در هشت سناريو برابر 197076 مگاژول در هكتار و بيشترين انرژي خروجي در سناريوهاي scii، sh، tcii و th بهدست آمد. ميانگين بهره‌وري انرژي در هشت سناريو برابر 0.23 كيلوگرم بر مگاژول بود كه كمترين ميزان آن در هر دو روش كاشت در نظام پرنهاده حاصل شد و ديگر سناريوها در يك سطح قرار گرفتند. ميانگين انتشار دي‌اكسيد كربن در هشت سناريو برابر 1120.37 كيلوگرم معادل co2 در هكتار بود كه بذر، سوخت و ادوات و ماشين‌آلات بالاترين سهم را داشتند. از نظر پتانسيل گرمايش جهاني در واحد سطح سناريوي th در رتبه اول و سناريوي sh در رتبه دوم قرار گرفت. بالاترين پتانسيل گرمايش جهاني در واحد وزن شلتوك و انرژي ورودي در سناريوي sl و tl بهدست آمد. بيشترين انتشار فلزهاي سنگين در آب و خاك در هر دو روش كاشت در نظام كاشت پرنهاده مشاهده شد و نظام كاشت رايج در رتبه دوم قرار گرفت. بيشترين بهره‌وري خالص اوليه (npp)9 در سناريوهاي توليد مربوط به نظام‌هاي كاشت رايج و پرنهاده بود كه ميزان آن در روش كاشت نيمه‌مكانيزه بالاتر از روش سنتي به دست آمد. در هر دو روش كاشت، بيشترين ورودي كربن نسبي (ri) در سناريوهاي توليد مربوط به نظام كاشت كم‌نهاده (sl و tl) حاصل شد. با توجه به كربن ورودي – خروجي و كربن خالص در هشت سناريو، ميانگين شاخص پايداري نيز برابر 4.66 بهدست آمد. بالاترين شاخص پايداري در سناريوي sci (5.05) مشاهده شد كه مربوط به نظام كاشت حفاظتي بود. سناريوهاي tl، sl، scii و tci; از نظر شاخص پايداري در رتبه‌هاي بعدي قرار گرفتند. در واقع، شيوه صحيح مديريت مزرعه در نظام توليد حفاظتي به كاهش انتشار آلاينده‌هاي محيط‌زيستي منجر شد.نتيجه‌گيري:طبق يافته‌ها، نظام‌هاي كاشت كم‌نهاده و حفاظتي در هر دو روش كاشت به شاخص‌هاي توسعه پايدار نزديكتر بودند. همچنين، كشاورزان منطقه در نظام‌هاي توليد پرنهاده و رايج بيشتر، بهره‌وري اقتصادي در توليد برنج را در نظر گرفته و كمتر به پايداري محيط‌زيستي و بهره‌وري انرژي توجه داشتند. از اين‌رو، استفاده از يافته‌هاي اين پژوهش مي‌تواند براي افزايش پايداري بوم‌نظام‌ها و همچنين كاهش اثرهاي سوء محيط‌زيستي ناشي از مصرف نهاده‌هاي شيميايي و دستيابي به هدف هاي كشاورزي پايدار بسيار تاثيرگذار باشد.
چكيده لاتين :
Introduction: Environmental assessment of the life cycle of crops in production systems is an accepted method for achieving agricultural sustainability. Moreover, the agricultural sector has a significant contribution to greenhouse gas emissions and global warming. Hence, improving agricultural operations is an appropriate way to mitigate the effects of climate change. Therefore, the aim of this research was the environmental assessment of different scenarios of the production of improved rice cultivars.
Material and methods: After preliminary evaluation and consultation with rice specialists, 100 paddy fields were selected for semi-mechanized planting method and 100 paddy fields for traditional planting method in Sari region from 2015 to 2016. After recording the data, each planting method was converted into four planting systems based on agronomic management and input consumption, which formed a total of eight scenarios. Four scenarios of the semi-mechanized method were systems of low-input (SL), conservation (SCI), conventional (SCII) and high-input (SH). Four scenarios of the traditional method were systems of low-input (TL), conservation (TCI), conventional (TCII) and high-input (TH).
Results and discussion: The results indicated that the average paddy yield in eight scenarios was 6418 kg.ha-1. The average input energy in eight scenarios was 28138.93 MJ.ha-1, which contained 45.44% renewable (biologic) energy and 54.56% non-renewable (industrial) energy. The highest input energy was observed in scenarios IV and VIII, which was related to the SH in both planting methods. The average output energy in eight scenarios was equal to 197076 MJ.ha-1. The highest output energy was obtained in scenarios III, IV, VII and VIII. The average energy productivity in the eight scenarios was equal to 0.23 kg.MJ-1 that the least amount was obtained in both planting methods and the other scenarios were on the same level. The average CO2 emissions in all eight scenarios were 1120.37 kg CO2.eq ha-1, which had the highest share related to seed, fuel, and machinery. In terms of global warming potential per unit area, scenario VIII was ranked first and scenario IV ranked second. The highest global warming potential per grain weight and GWP per input energy were achieved in scenarios I and V. The highest heavy metal emission into water and soil was observed in the SH and SCII, respectively. The highest net primary productivity (NPP) in production scenarios was related to SCII and SH, which was higher in the semi-mechanized method than the traditional method. In both planting methods, the most relative carbon inputs (Ri) were obtained in scenarios of the SH (I and V). With regard to input-output carbon and net carbon in eight scenarios, the average sustainability index was 4.66. The highest sustainability index was observed in scenario II (5.05), which was related to the conservation system. The scenarios V, I, III and VI were next ranked in terms of the sustainability index. In fact, the correct management of the paddy field in the SCI has led to a reduction in emissions of environmental pollutants.
Conclusion: According to the findings, SL and SCI were closer to sustainable development indicators in both methods. Furthermore, the economic efficiency of rice production was more important to farmers than environmental sustainability and energy efficiency. Hence, using the findings of this research can be very effective in increasing environmental sustainability and reducing the environmental impacts of chemical inputs and achieving agricultural sustainability.
