انتشار دی‌اکسید‌کربن و پتانسیل گرمایش جهانی ناشی از مصرف انرژی در تولید پنبه (Gossypium herbaceum L.) در استان گلستان

بوم شناسی کشاورزی

مقاله 14، دوره 10، شماره 2 - شماره پیاپی 36، تیر 1397، صفحه 529-546   

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jag.v10i2.61846

نویسندگان

رضا عارفی^* ؛ افشین سلطانی؛ حسین عجم نوروزی

گروه کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد گرگان، گرگان، ایران

چکیده

مدیریت صحیح در انتخاب روش‌ها مناسب عملیات‌های زراعی باعث کاهش مصرف سوخت، انرژی و کاهش تولید گاز‌های گلخانه‌ای در تولید محصولات کشاورزی می‌شود. در این مطالعه مقادیر انرژی ورودی، خروجی و انتشار گاز‌های گلخانه‌ای در تولید پنبه (Gossypium hirsutum L.) در استان گلستان و شهرستان‌های علی‌آباد کتول و آق‌قلا مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، عملیات زراعی در 100 مزرعه در دو سال زراعی 93 و 94 به صورت تصادفی انتخاب و اطلاعات مربوط به تمامی مزارع ثبت شد. مقادیر مختلف کاربرد نهاده‌ها و اطلاعات جامع‌ در هر مرحله از کاشت تا برداشت جمع‌آوری و ثبت و پردازش گردید. در حین اجرای عملیات زراعی مختلف جهت تولید پنبه با استفاده از ضرایب تبدیل انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌ای استخراج شده از منابع متعدد برای هر عملیات معادل‌سازی شد و سپس مقدار انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌ای برای هر نهاده و عملیات محاسبه گردید. با توجه به نتایج به‌دست آمده میانگین انرژی خروجی برابر 154 گیگاژول در هکتار به‌دست آمد که حدود شش برابر میانگین انرژی ورودی با 26 گیگا‌ژول در هکتار می‌باشد. دامنه انرژی‌های خروجی برای تولید پنبه بین 49 گیگاژول در هکتار تا 243 گیگاژول در هکتار و برای انرژی ورودی بین 15 تا 43 گیگاژول در هکتار متغیر بود مقدار پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) کل ناشی از فعالیت-های مختلف در هر مزرعه پنبه بین 741 تا 7790 کیلوگرم معادل CO2 در هکتار متغیر بوده است. بیشترین انتشار گاز‌های گلخانه‌ای مربوط به کود‌های شیمیایی و مقدار گاز‌های گلخانه‌ای منتشر شده در نهاده‌ها کود حیوانی و سوخت در رتبه‌های بعدی قرار داشتند. نتایج مقایسه بین انرژی-های ورودی و پتانسیل گرمایش جهانی ناشی از آن نشان داد که بین انرژی‌های ورودی در مزارع تولید پنبه و GWP ناشی از آن ارتباط مستقیمی وجود دارد. عملیات‌های آبیاری، تغذیه و آماده‌سازی بیشترین مصرف سوخت را داشته که متعاقب آن باعث افزایش گاز‌های گلخانه‌ای می‌شود. از نتایج این تحقیق می‌توان به این نتیجه رسید که از طریق کاهش مصرف سوخت و کاهش مصرف کود‌های شیمیایی میزان مصرف انرژی و انتشار گاز‌های گلخانه‌ای را کاهش داد.

کلیدواژه‌ها

انرژی خروجی؛ انرژی ورودی؛ تغییرات اقلیمی؛ گاز‌های گلخانه‌ای

مراجع

Abdollahpour, S., and Zaree, S. 2009. Evaluation of wheat energy balance under rain fed farming in Kermanshah. Journal of Agricultural and Sustainable Production 20: 106-96.

Ahmadi, M., and Aghaalikhani, D. 2013. Analysis of energy consumption of cotton in golestan province in order to provide a solution for increasing resource efficiency. Journal of Agroecology 4(2): 151-158. (In Persian with English Summary)

Akcaoz, H., Ozcatalbas, O., and Kizilay, H. 2009. Analysis of energy use for pomegranate production in Turkey. Journal of Food Agricultural and Environmental 7: 475-480.

Azarpour, A. 2012. Evaluation energy balance of canola production under rain fed farming in north of. Journal of Agricultural Biological Science 7: 285-288. (In Persian with English Summary)

Barut, Z.B., Ertekin, C., and Karaaga, H.A. 2011. Tillage effects on energy use for corn silage in Mediterranean Coastal of Turkey. Energy 36: 5466-5475.

Beheshti Tabar, I., Keyhani, A., and Rafiee, S. 2010. Energy balance in Iran s agronomy (1990-2006). Renewable and Sustainable Energy Reviews 14: 849-588.

Dagistan, E., Akcaoz, H., Demirtas, B., and Yilmaz, Y. 2009. Energy usage and benefit-cost analysis of cotton. Production in Turkey. African Journal of Agricultural Research 4: 599-604

Darvin, R., Tsigas, M., Lewandrowski, J., and Raneses, A. 1995. World agriculture and climate change: Economic adaptations. Natural Resources and Environment Division, Economic Research Service, U.S. Department of Journal of Agricultural Economics 703 pp.

Dastan, S., Soltani, A., Normohamadi, G., and Madani, H. 2014. Global warming potential of carbon dioxide emissions and energy consumption in systems of culture paddy. Journal of Agroecology 4: 823-835. (In Persian with English Summary)

Dayar, J.A., and Desjardins, R.L. 2006. Carbon dioxide emissions associated with the manufacturing of tractors and farm machinery in Canada. Bio =systems Engineering 93: 107-118.

Dayar, J.A., and Desjardis, R.L. 2003. The impact of from machinery management on the greenhouse gas emissions from Canadian agriculture. Agriculture for Sustainable Development Journal 22: 59-74.

Dyer, J.A.A., and Desjardins, R.L. 2003. Simulated farm fieldwork, energy consumption and related greenhouse gas emission in Canada. Bio systems Engineering 85: 503-513.

Fezbakhash, M.T., and Soltani, A. 2014. Energy flow and global warming potential of corn farm (Gorgan City). Journal of Crop Production 6(3): 89-107.

Haidari, M.D., and Omid, M. 2011. Energy use patterns and econometric models of major greenhouse vegetable productions in Iran. Energy 36: 220-225.

Hydrocarbon balance sheet, the Institute for International Energy Studies, Ministry of Petroleum, 2088.

Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). 1996. Revised Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Cambridge University Press, UK.

Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). 1996a. Climate change 1995. The science of climate change, contribution of working group I to the second. Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. Great Britain.

Intergovernmental Panel on Climate Change IPCC. 2007. Climate Change 2007: The Physical Science Basis, Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller Eds. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA 996 pp.

Johnson, J.M.F., Franzluebbers, A.J, Weyers, S.L, and Reicosky, D.C. 2007. Agricultural opportunities to mitigate greenhouse gas emissions. Environmental Pollution 150(1): 107-24.

Kaltsas, A.M., Mamolos, A.P., Tsatsarelis, C.A., Nanos, G.D., and Kalburtji, K.L. 2007. Energy budget in organic and conventional olive groves. Agriculture, Ecosystems and Environment 122: 243-251.

Kitani, O. 1999. CIGR Handbook of Agricultural Engineering, Energy and Biomass Engineering. ASAE Publication 5: 95-101.

Lal, R. 2004. Carbon emission from operations. Environment Intonation 30: 981-990.

Marashi, M.R., and Vaghefi, H. 1981. Trade cotton - cotton- cotton crops - Iran. (In Persian)

Meisterling, K., Samaras, C., and Schwizer, V. 2008. Decisions to reduce greenhouse gases from agriculture and product transport: LCA case study of organic and conventional wheat. Journal of Cleaner Production 17: 222-230.

Monthly Clean Development Mechanism. 2009. Volume 6. (In Persian)

Mousavi-Avval, S.H., Rafiee, S., Jafari, A., and Mohammadi, A. 2011a. Optimization of energy consumption for soybean production using Data Envelopment Analysis (DEA) approach. Energy 88: 3765-3772.

Nikkhah, A., Emadi, B., Shabanyan, F., and HamzehKalknari, H. 2014. Sensitivity assessment of energy and greenhouse gas emissions tea production in Gilan province. Journal of Agroecology 6(3): 622-632. (In Persian with English Summary)

Ozkan, B., Akcaoz, H., and Fert, C. 2004. Energy input-output analysis in Turkish agriculture. Renewable Energy 29: 39-51.

Ozkan, B., Akcaoz, H., and Karadeniz, F. 2005. Energy requirement and economic analysis of citrus production in Turkey. Energy Conversion Management 45: 1821-1830.

Pathak, H., and Wassmann, R. 2007. Introducing greenhouse gas mitigation as a development objective in rice-based agriculture: I. Generation of technical coefficients. Agricultural Systems 94: 807-825.

Pervanchon, F., Bockstaller, C., and Girardin, P. 2002. Assessment of energy use in arable farming systems by means of an agro-ecological indicator: the energy indicator. Agricultural Systems 72: 149-172.

Pimental, D., and Pimental, M.H. 2008. Food, Energy and Society. Taylor and Francis 266 pp.

Pishgar- Komleh, S.H., and Omid, M., and Heidari, M.D. 2013. On the study of energy use and GHG (greenhouse gas) emissions in greenhouse cucumber production in Yazd province. Energy 59: 63-71.

Pishgar-Komleh, S.H. and Sefeedpari, P., and Ghahderijani, M. 2012. Exploring energy consumption and CO emission of cotton production in Iran. Journal of Renewable and Sustainable Energy 4: 033115-033114.

Rajabi, M.H., Soltani, A., Zeinali, A., and Soltani, A. 2013. Evaluation of greenhouse gas emission and global warming potential in wheat production in Gorgan, Iran. Electronic Journal of Crop Production 5(3): 23-44. (In Persian)

Rathke, G.W., and Diepenbrock, W. 2006. Energy balance of winter oilseed rape (Brassica napus L.) cropping as related to nitrogen supply and preceding crop. European Journal of Agronomy 24(1): 35-44.

Safa, M., Samarasinghe, S., and Mohsen, M. 2011. Determination of fuel consumption and indirect factors affecting it in wheat production in Canterbury, New Zealand Energy Corp 35: 5400-5405.

Safa, M., Samarasinghe, S., and Mohsen, M., 2011. A field study of energy consumption in wheat production in Canterbury. New Zealand. Energy Conversion Management 52: 2526-2532.

Soltani, A., Rajabi, M.H., Zeinali, E., and Soltani, E. 2013. Energy inputs and greenhouse gases emissions in wheat production in Gorgan, Iran. Energy. 50 pp. (In Persian)

Strapatsa, A.V., Nanos, G.D., and Tsatsarelis, C.A. 2006. Energy flow for integrated apple production in Greece. Agriculture, Ecosystems and Environment 116: 176-180.

Taheri-Rad, A.R., Nikkhah, A., Khojastehpour, M., and Nourozieh, S. 2014. Assessing GHG emissions, and energy and economic analysis of cotton production in the Golestan province. Journal of Agricultural Machinery 5(2): 428-445.

Tzilivakis, J., Warner, D.J., May, M., Lewis, K.A., and Jaggard, K. 2005a. An assessment of the energy inputs and greenhouse gas emission in sugar beet (Beta vulgaris) production in the UK. Agricultural Systems 85: 101-119.

Tzilivakis, J., Jaggard, K., Lewis, K.A., May, M., and Warner, D.J. 2005b. Environmental impact and economic assessment for UK sugar beet production systems. Agriculture, Ecosystems and Environment 107: 341-358.

Xiamei, L., and Kotelko, M. 2003. An Integrated manure utilization system (Imus): its social and environmental benefits. In: The 3rd International Methane and Nitrous Oxide Mitigation Conference, Beijing, China, 17-21 November; (Lecture No: AG056).

Yilmaz, I., and Akcaoz, H., and Ozkan, B. 2005. An analysis of energy use and input costs for cotton production on Turkey. Renewable Energy 30: 145-155.