ارزیابی جریان انرژی، ذخیره کربن و پتانسیل گرمایش جهانی در سناریوهای تولید برنج

سابقه و هدف: ارزیابی محیط زیستی چرخه زندگی گیاهان زراعی در سامانه های تولید یکی از روش های مورد قبول برای دستیابی به هدف ­های کشاورزی پایدار است. بخش کشاورزی نیز سهم بسزایی در انتشار گازهای گلخانه ای و گرمایش جهانی دارد. از این رو، بهبود عملیات کشاورزی بعنوان راه کار مناسب برای تخفیف اثر­های تغییر اقلیم مطرح است. بنابراین، این پژوهش با هدف ارزیابی محیط زیستی سناریوهای مختلف تولید ارقام اصلاح شده برنج اجرا شد. مواد و روش ها: پس از ارزیابی اولیه و مشورت با متخصصان برنج، ۱۰۰ مزرعه در روش کاشت نیمه مکانیزه و ۱۰۰ مزرعه در روش سنتی در منطقه ساری در سال های ۱۳۹۵ و ۱۳۹۶ انتخاب شدند. پس از ثبت اطلاعات، هر روش کاشت بر اساس شیوه مدیریت زراعی و مصرف نهاده ها به چهار نظام کاشت تبدیل شده که در مجموع هشت سناریو را تشکیل دادند. چهار سناریوی روش نیمه مکانیزه شامل چهار نظام کم نهاده (SL)۱، حفاظتی (SCI)۲، رایج منطقه (SCII)۳ و پرنهاده (SH)۴ و چهار سناریوی روش سنتی نز به ترتیب نظام های کم نهاده (TL)۵، حفاظتی (TCI)۶، رایج منطقه (TCII)۷ و پرنهاده (TH)۸ بودند. نتایج و بحث: یافته ها نشان داد میانگین عملکرد شلتوک در هشت سناریو برابر ۶۴۱۸ کیلوگرم در هکتار و میانگین انرژی ورودی در هشت سناریو برابر ۹۳/۲۸۱۳۸ مگاژول در هکتار بود که ۴۴/۴۵ درصد انرژی تجدیدپذیر و ۵۶/۵۴ درصد انرژی تجدیدناپذیر را شامل می­شد. بیشترین انرژی ورودی در سناریوی SH و TH مشاهده شد که مربوط به نظام کاشت پرنهاده در هر دو روش کاشت است. میانگین انرژی خروجی در هشت سناریو برابر ۱۹۷۰۷۶ مگاژول در هکتار و بیشترین انرژی خروجی در سناریوهای SCII، SH، TCII و TH به­دست آمد. میانگین بهره وری انرژی در هشت سناریو برابر ۲۳/۰ کیلوگرم بر مگاژول بود که کمترین میزان آن در هر دو روش کاشت در نظام پرنهاده حاصل شد و دیگر سناریوها در یک سطح قرار گرفتند. میانگین انتشار دی اکسید کربن در هشت سناریو برابر ۳۷/۱۱۲۰ کیلوگرم معادل CO۲ در هکتار بود که بذر، سوخت و ادوات و ماشین آلات بالاترین سهم را داشتند. از نظر پتانسیل گرمایش جهانی در واحد سطح سناریوی TH در رتبه اول و سناریوی SH در رتبه دوم قرار گرفت. بالاترین پتانسیل گرمایش جهانی در واحد وزن شلتوک و انرژی ورودی در سناریوی SL و TL به دست آمد. بیشترین انتشار فلزهای سنگین در آب و خاک در هر دو روش کاشت در نظام کاشت پرنهاده مشاهده شد و نظام کاشت رایج در رتبه دوم قرار گرفت. بیشترین بهره وری خالص اولیه (NPP)۹ در سناریوهای تولید مربوط به نظام های کاشت رایج و پرنهاده بود که میزان آن در روش کاشت نیمه مکانیزه بالاتر از روش سنتی به ­دست آمد. در هر دو روش کاشت، بیشترین ورودی کربن نسبی (Ri) در سناریوهای تولید مربوط به نظام کاشت کم نهاده (SL و TL) حاصل شد. با توجه به کربن ورودی – خروجی و کربن خالص در هشت سناریو، میانگین شاخص پایداری نیز برابر ۶۶/۴ به دست آمد. بالاترین شاخص پایداری در سناریوی SCI (۰۵/۵) مشاهده شد که مربوط به نظام کاشت حفاظتی بود. سناریوهای TL، SL، SCII و TCI از نظر شاخص پایداری در رتبه های بعدی قرار گرفتند. در واقع، شیوه صحیح مدیریت مزرعه در نظام تولید حفاظتی به کاهش انتشار آلاینده های محیط زیستی منجر شد. نتیجه گیری: طبق یافته ها، نظام های کاشت کم نهاده و حفاظتی در هر دو روش کاشت به شاخص های توسعه پایدار نزدیکتر بودند. همچنین، کشاورزان منطقه در نظام های تولید پرنهاده و رایج بیشتر، بهره وری اقتصادی در تولید برنج را در نظر گرفته و کمتر به پایداری محیط زیستی و بهره وری انرژی توجه داشتند. از این رو، استفاده از یافته های این پژوهش می تواند برای افزایش پایداری بوم نظام ها و همچنین کاهش اثرهای سوء محیط زیستی ناشی از مصرف نهاده های شیمیایی و دستیابی به هدف ­های کشاورزی پایدار بسیار تاثیرگذار باشد.

کلیدواژه ها:

آلاینده محیط زیستی ، انتشار گازهای گلخانه ای ، برنج ، تغییر اقلیم ، نظام کاشت