Document Type : Research Paper
Authors
1 PhD graduated of Agroecology/Dept of Agronomy, Faculty of Agriculture, University of Zabol, Zabol, Iran
2 Associated Prof/Dept of Agronomy, Faculty of Plant Production, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
Abstract
Keywords
مقدمه
پایداری، یکی از مولفههای اصلی تولید محصولات کشاورزی است که امنیت غذایی و بهرهمندی از منابع تولیدی برای نسلهای حال و آینده را به دنبال دارد (شیبانی و همکاران 2017 و رضایی و همکاران 2019). تولید محصولات کشاورزی شامل عملیات مختلف مانند شخم، کودپاشی و آبیاری است که موجب انتشار گازهای گلخانهای با اثرات بسیار مضر بر محیط، از جمله کاهش پایداری، میشود (لال و همکاران 2019). گازهای گلخانهای با جذب امواج فروسرخ در اتمسفر، گرما را به دام انداخته و موجب گرم شدن سطح زمین میشود که اثر گلخانهای نامیده میشود. گرمایش جهانی یا تغییر اقلیم، به عنوان اثر گازهای گلخانهای، یکی از مهمترین چالشهای محیطی جهان امروز است که بر زندگی آینده در زمین اثر دارد (سلطانی و همکاران 2013). اکسید نیتروژن، متان و دی اکسید کربن، سه گاز گلخانهای اصلی هستند (اصغریپور و همکاران 2016، بن جبلی و بن یوسف 2017 و لال و همکاران 2019) و کاربرد تجهیزات مزرعه، پمپ کردن آب برای آبیاری، پرورش احشام در شرایط بسته و کاربرد کودهای غنی نیتروژن، در انتشار زیاد آنها در بخش کشاورزی نقش دارند. بنابراین، سهم کشاورزی از انتشار گازهای گلخانهای، قابل توجه بوده و 14 تا 30 درصد است (بن جبلی و بن یوسف 2017). افزایش مصرف ورودیهای انرژی، به ویژه انرژی تجدیدناپذیر، در کشاورزی موجب اثرات محیطی مختلف از جمله آلودگی آبهای زیرزمینی، کاهش تنوع زیستی و افزایش گازهای گلخانهای شده است. این اثرات در مقیاسهای مکانی مختلف از مزارع کوچک تا زیستسپهر، مهم هستند (کاظمی و همکاران 2016). با این وجود، بنا بر نظر فائو، بخش کشاورزی پتانسیل کاهش انتشار دی اکسید کربن را به میزان 80 تا 88 درصد دارد که این امر با مدیریت بهینه ورودیها و کاربرد منابع تجدیدپذیر تا حد امکان محقق خواهد شد (بن جبلی و بن یوسف 2017). برای موفقیت در کاهش انتشار گازهای گلخانهای از تولیدات کشاورزی نیاز به سه مرحله شناسایی مزارع با درجه آلودهکنندگی بالا، تعیین گزینههای مناسب زیستی برای این مزارع و انتخاب گزینههای با کارایی اقتصادی مناسب است (عالیمقام و همکاران 2017).
انتشار گازهای گلخانهای از کشتبومها به عنوان یک شاخص کلیدی در توسعه پایدار است (اصغریپور و همکاران 2016). مصرف کارامد انرژی در کشاورزی، همراه با انرژی ورودی پایین در مقایسه با خروجی کشاورزی، نیاز به سوختهای فسیلی و مشکلات محیطی مانند انتشار گازهای گلخانهای را به حداقل رسانده و موجب بهبود کشاورزی پایدار به عنوان یک نظام تولیدی اقتصادی میشود (اصغریپور و همکاران 2012 و کاظمی و همکاران 2016). بنابراین، سیاست کشاورزی رایج باید توسعه سامانههای تولید باشد که نیاز کمتر به ورودیهای تجدیدناپذیر داشته و در عین حال، سطح بالای خروجی را حفظ کند که موجب کاهش انتشار گازهای گلخانهای در کنار بهرهوری اقتصادی قابل قبول میشود (زیلیواکیس و همکاران 2005). کشت سیبزمینی در استان گلستان به دو صورت پاییزه و بهاره میباشد. بهگونهای که همزمان با برداشت سیبزمینی پاییزه در برخی مناطق استان، سیبزمینی بهاره در مناطق دیگر در حال کاشت است. سطح زیر کشت سیبزمینی در استان گلستان در سال زراعی 97-1396، 6500 هکتار گزارش شد که 6200 هکتار از آن به صورت کشت پاییزه و 300 هکتار به صورت کشت بهاره بود. همچنین، میانگین عملکرد سیبزمینی در استان گلستان 20 تا 25 تن است (سازمان جهاد کشاورزی استان گلستان 2018).
برای کاهش پتانسیل گرمایش جهانی در بخش کشاورزی، ترکیبی از تحلیل های محیطی و اقتصادی در سامانه تولید، به منظور کاربرد بهترین استراتژیهای مدیریتی در این کشتبومها مفید است (یوسفی و همکاران 2014 b). بنابراین، کمیسازی و ارزیابی میزان تولید گازهای گلخانهای و پتانسیل گرمایش جهانی تولید محصول در کنار ارزیابی اقتصادی آن، برای سیاستگزاران مفید بوده و به بهبود مدیریت و توسعه فناوریهای کارامد و دوستدار محیط کمک میکند (لال و همکاران 2019). به همین دلیل، مطالعات متنوعی در رابطه با ارزیابی انتشار گازهای گلخانهای در تولید محصولات کشاورزی انجام شده است که از جمله آنها میتوان به گوجهفرنگی در ترکیه (کاراکایا و اوزیلگن 2011)، چغندرقند در انگلستان (زیلیواکیس و همکاران 2005) و برنج در ایران (یساری و همکاران 2018) و مالزی (السوراگابی و همکاران 2019) اشاره کرد. همچنین از جمله مطالعات انجام شده در زمینه تحلیل اقتصادی تولید محصولات کشاورزی نیز میتوان به سویا، ذرت و گندم در ایتالیا (سارتوری و همکاران 2005)، سویا در هندوستان (ماندال و همکاران 2002)، چغندرقند در ترکیه (اردال و همکاران 2007)، سیبزمینی در ایران (آذرپور و همکاران 2013) و سیبزمینی و چغندرقند در ایران (زاهدی و همکاران 2015) اشاره کرد.
ارزیابی انتشار گازهای گلخانهای در نظام کشت گندم- نخود فرنگی در 4 سطح مصرف 20، 40، 60 و 80 کیلوگرم در هکتار کود نیتروژن در کانادا نشان داد، میزان انتشار این گاز از 410 تا 1130 کیلوگرم معادل دی اکسید کربن در سطوح مختلف مصرف متغیر بود و بیشترین میزان انتشار در بالاترین سطح کاربرد کود نیتروژن به دست آمد (خبازان و همکاران 2009). ارزیابی تولید سویا در گرگان در سناریوهای مختلف مدیریتی بیانگر آن است که میزان انتشار گازهای گلخانهای بین 1/1256 کیلوگرم معادل دی اکسید کربن در هکتار در سناریوی رایج و 2/2969 کیلوگرم معادل دی اکسید کربن در هکتار در سناریوی با سطح بالای مکانیزاسیون متغیر میباشد (عالیمقام و همکاران 2017). در مطالعه دیگری ارزیابی میزان انتشار گازهای گلخانهای در 6 سناریوی مختلف مدیریتی تولید گندم در گرگان نشان داد، میزان کل پتانسیل گرمایشی بین 3/433 تا 9/1611 کیلوگرم معادل دی اکسید کربن در هکتار متغیر بوده و این میزان برای سناریوی با مدیریت بهتر محصول، 932 کیلوگرم معادل دی اکسید کربن در هکتار بوده است (سلطانی و همکاران 2013). تحلیل اقتصادی تولید چغندرقند در استان خراسان رضوی حاکی از آن است که شاخصهای ارزش ناخالص تولید 5/3854 دلار، هزینه کل تولید 5/2896 دلار، درآمد ناخالص 1/2126 دلار، درآمد خالص 1/958 دلار در هکتار، نسبت سود به هزینه 3/1 و بهرهوری 6/11 کیلوگرم بر دلار میباشد (اصغریپور و همکاران 2012). با این حال، هیچ مطالعهای در خصوص ارزیابی میزان انتشار گازهای گلخانهای و میزان کارایی اقتصادی تولید محصول سیبزمینی در استان گلستان یافت نشد. هدف از این تحقیق، تعیین و مقایسه میزان انتشار گازهای گلخانهای در کنار بهرهوری اقتصادی برای تولید پاییزه و بهاره سیبزمینی، به عنوان یکی از مهمترین محصولات کشاورزی، در استان گلستان و ارائه راهکارهایی برای مدیریت بهتر به منظور کاهش تولید گازهای گلخانهای و در عین حال بهبود بهرهوری میباشد.
مواد و روشها
منطقه مورد مطالعه و جمع آوری دادهها
این پژوهش در سال زراعی 97-1396 در استان گلستان، در شهرستانهای گرگان و علیآباد کتول، انجام شد. دادهها به وسیله پرسشنامه و مصاحبه چهره به چهره با کشاورزان جمعآوری شد. تعداد پرسشنامه به وسیله رابطه 1 تعیین شد (کوکران 2003).
|
رابطه {1} |
|
در این رابطه، n حجم نمونه، z خطای معیار ضریب اطمینان قابل قبول (96/1)، p مقدار جمعیت دارای صفت خاص و q مقدار جمعیت فاقد صفت خاص بود. p و q از نظر آماری نشان دهنده این نکته هستند که کشاورز چه مقدار شانس برای انتخاب شدن دارد و با چه مقدار شانس انتخاب نخواهد شد. به دلیل اینکه تبعیضی در انتخاب کشاورزان وجود نداشت، این مقدار در هر دو مورد برابر 5/0 بود. d مقدار دقت احتمالی قابل قبول و N میزان حجم جامعه آماری یا تعداد کل کشاورزان سیبزمینی کار در استان گلستان 2138 نفر بود. 120 مزرعه برای کشت پاییزه و برای کشت بهاره، 60 مزرعه و کشاورزان به روش تصادفی طبقهای و در هر طبقه به روش تصادفی ساده انتخاب شدند.
ارزیابی انتشار گازهای گلخانهای و پتانسیل گرمایش جهانی
برای تعیین انتشار گازهای گلخانهای برای ورودیهای مختلف به کار رفته در تولید محصولات کشاورزی، منابع داده مختلفی شرکت دارند (یوسفی و همکاران 2014 a). مقدار گاز گلخانهای تولید شده از طریق ضرب کردن مقادیر خام ورودیهای مصرف شده در ضریب انتشار ویژه ورودیهای کشاورزی محاسبه شد (اصغریپور و همکاران 2016) (جدول 1).
جدول 1- ضریب انتشار گازهای گلخانهای (گرم) به ازای هر واحد ورودیهای شیمیایی و پتانسیل گرمایش جهانی آنها در نظام زراعی سیبزمینی
|
منبع |
متان |
اکسید نیتروژن |
دی اکسید کربن |
ورودی |
|
کرامر و همکاران 1999 |
20/5 |
70/0 |
00/3560 |
سوخت فسیلی |
|
اشنایدر و همکاران 2009 |
70/3 |
03/0 |
00/3100 |
کود نیتروژن |
|
اشنایدر و همکاران 2009 |
80/1 |
02/0 |
00/1000 |
کود فسفر |
|
اشنایدر و همکاران 2009 |
00/1 |
01/0 |
00/700 |
کود پتاس |
|
اصغریپور و همکاران 2016 |
01/0 |
02/0 |
5100 |
سموم شیمیایی |
|
زیلیواکیس و همکاران 2005 |
02/0 |
82/8 |
20/61 |
الکتریسیته |
|
اصغریپور و همکاران 2016 |
21 |
310 |
1 |
عامل معادل دی اکسید کربن پتانسیل گرمایش جهانی |
میزان انتشار گازهای گلخانهای را میتوان بر حسب هر واحد زمین مورد استفاده در تولید محصول، هر واحد وزن محصول و هر واحد از ورودی یا خروجی انرژی محاسبه کرد (سلطانی و همکاران 2013). در این تحقیق میزان انتشار گازهای گلخانهای دی اکسید کربن، اکسید نیتروژن و متان بر حسب کیلوگرم در هکتار در رابطه با ورودیهای سوخت دیزل، کودهای شیمیایی، سموم شیمیایی و الکتریسیته و پتانسیل گرمایش جهانی به روش زیلیواکیس و همکاران (2005) بر حسب کیلوگرم در هکتار برای سامانههای تولید سیبزمینی پاییزه و بهاره در استان گلستان کمی شد. سپس پتانسیل گرمایش جهانی هر گاز گلخانهای برای هر یک از سامانههای پاییزه و بهاره سیبزمینی در استان گلستان محاسبه گردید. پتانسیل گرمایش جهانی، شاخصی است که تعیین کننده سهم نسبی یک گاز از اثر گلخانهای است. این شاخص به عنوان اثرات نیروی تابشی تجمعی بین زمان حاضر و زمان انتخابی در آینده است که از طریق یک جرم واحد گاز منتشر شده در زمان حال ایجاد شده است. انتشارها بر اساس معادل دی اکسید کربن، به عنوان گاز مرجع، اندازهگیری میشوند (یوسفی و همکاران 2014 b). پتانسیل گرمایش جهانی متان و اکسید نیتروژن در دوره زمانی بیش از صد سال نیز به ترتیب حدود 21 و 310 در نظر گرفته شد (اصغریپور و همکاران 2016). در انتها، انتشار کل گازهای گلخانهای نیز با استفاده از رابطه 2 محاسبه شد (کرامر و همکاران 1999).
رابطه{2}
کارایی مصرف کربن نیز با استفاده از رابطه 3 محاسبه گردید (یوسفی و همکاران 2014 a).
)رابطه3(
در این رابطه، عملکرد خروجی باید بر اساس معادل کربن بیان شود. محتوای کربن را معمولاً 45 درصد از عملکرد کل در نظر میگیرند (بلیندر و همکاران 2007). همچنین به این دلیل که پتانسیل گرمایش جهانی بر اساس معادل دی اکسید کربن است، برای تعیین محتوای کربن باید این مقدار را در نسبت وزن مولکولی کربن به دی اکسید کربن ضرب کرد که معمولاً 44/12 یا حدود 27/0 میباشد (یوسفی و همکاران 2014 a). برای ارزیابی جریان انرژی، ذخیره کربن و انتشار گاز گلخانهای در بومنظامها، شاخص پایداری نیز محاسبه شد (یوسفی و همکاران 2014 b). روشهای مختلفی برای ارزیابی پایداری یک نظام تولید وجود دارد. خاکشناسان از کیفیت خاک، اقتصاددانان از بهرهوری، مهندسان از کارایی مصرف انرژی و بومشناسان از ضرایب انرژی برای بیان میزان پایداری استفاده میکنند (لال 2004). در این تحقیق شاخص پایداری به وسیله رابطه 4 محاسبه شد (لال 2004).
(رابطه 4)
برای تعیین محتوای کربن ورودیهای شیمیایی نیز باید محتوای دی اکسید کربن آنها را در نسبت وزن مولکولی کربن به دی اکسید کربن ضرب کرد (یوسفی و همکاران 2014 b).
تحلیل اقتصادی
برای محاسبه شاخصهای اقتصادی در نظام زراعی سیبزمینی، پس از تعیین مهمترین ورودیها و خروجی، مقدار خام آنها در هر کدام از 180 مزرعه تعیین شد (جدول 2).
جدول 2- مقادیر ورودیهای اقتصادی و خروجی (عملکرد) در هر هکتار در نظامهای زراعی
سیبزمینی در استان گلستان
|
نظام زراعی بهاره |
نظام زراعی پاییزه |
واحد |
متغیر |
|
83/459 |
56/372 |
ساعت |
نیروی کارگری |
|
03/17 |
68/19 |
ساعت |
ماشینآلات |
|
43/246 |
89/329 |
لیتر |
سوخت فسیلی |
|
00/229 |
00/203 |
کیلوگرم |
کود نیتروژن |
|
00/110 |
00/126 |
کیلوگرم |
کود فسفر |
|
10/74 |
70/84 |
کیلوگرم |
کود پتاس |
|
00/2270 |
00/13000 |
کیلوگرم |
کود دامی |
|
37/0 |
02/1 |
کیلوگرم |
علفکش |
|
00/0 |
22/0 |
کیلوگرم |
حشرهکش |
|
00/0 |
87/0 |
کیلوگرم |
قارچکش |
|
00/0 |
07/637 |
کیلووات ساعت |
الکتریسیته |
|
00/3500 |
00/4310 |
کیلوگرم |
بذر |
|
19300 |
31600 |
کیلوگرم |
عملکرد سیبزمینی |
میزان هزینه برای هر ورودی در نظامهای زراعی پاییزه و بهاره با ضرب مقدار مصرف ورودی در قیمت خرید آن محاسبه شد (اصغریپور و همکاران 2012). تمام محاسبات مربوط به تعیین میزان هزینه و شاخصهای اقتصادی، توسط نرم افزار EXCEL 2007 انجام شد. مهمترین شاخصهای اقتصادی شامل ارزش ناخالص تولید، هزینه کل تولید، درآمد ناخالص، درآمد خالص، نسبت سود به هزینه و بهرهوری تولید (رابطههای 5 تا 10) (زنگنه و همکاران 2010 و اصغریپور و همکاران 2012) در هر مزرعه محاسبه شد. سپس دو نظام زراعی پاییزه و بهاره، با میانگینگیری هر یک از شاخصها از تمام 120 و 60 مزرعه پاییزه و بهاره، از لحاظ اقتصادی ارزیابی و مقایسه شدند.
(رابطه 5) قیمت سیبزمینی(دلار در کیلوگرم) عملکرد سیب زمینی (کیلوگرم در هکتار) = ارزش ناخالص تولید
(رابطه 6)
(رابطه 7)
(رابطه 8)
(رابطه 9)
(رابطه 10)
نتایج و بحث
انتشار گازهای گلخانهای و پتانسیل گرمایش جهانی
مقدار انتشار گازهای گلخانهای دی اکسید کربن، اکسید نیتروژن و متان برای ورودیهای سوخت فسیلی، کود نیتروژن، کود فسفر، کود پتاسیم، سموم شیمیایی و الکتریسیته و پتانسیل گرمایش جهانی آنها در دو نظام زراعی پاییزه و بهاره سیبزمینی در استان گلستان به ترتیب در جداول 3 و 4 نشان داده شده است. میزان انتشار هر گاز گلخانهای و پتانسیل گرمایش جهانی برای تمام ورودیها از طریق ضرب شدن آنها در ضرایب تبدیل مربوطه به دست آمد.
جدول 3- انتشار گازهای گلخانهای (کیلوگرم در هکتار) از ورودیهای شیمیایی و پتانسیل گرمایش جهانی آنها در نظام زراعی پاییزه سیبزمینی در استان گلستان
|
درصد از کل پتانسیل گرمایش جهانی |
پتانسیل گرمایش جهانی |
متان |
اکسید نیتروژن |
دی اکسید کربن |
ورودی |
|
75/32 |
83/1281 |
72/1 |
23/0 |
41/1174 |
سوخت فسیلی |
|
53/16 |
91/646 |
75/0 |
006/0 |
3/629 |
کود نیتروژن |
|
37/3 |
76/131 |
23/0 |
003/0 |
126 |
کود فسفر |
|
56/1 |
22/61 |
08/0 |
0008/0 |
29/59 |
کود پتاسیم |
|
28/0 |
77/10 |
00002/0 |
00004/0 |
76/10 |
سموم شیمیایی |
|
51/45 |
4/1781 |
01/0 |
62/5 |
99/38 |
الکتریسیته |
|
- |
- |
79/2 |
86/5 |
75/2038 |
انتشار کل |
|
- |
- |
59/58 |
6/1816 |
75/2038 |
معادل دی اکسید کربن پتانسیل گرمایش جهانی |
جدول 4- انتشار گازهای گلخانهای (کیلوگرم در هکتار) از ورودیهای شیمیایی و پتانسیل گرمایش جهانی آنها در نظام زراعی بهاره سیبزمینی در استان گلستان
|
درصد از کل پتانسیل گرمایش جهانی |
پتانسیل گرمایش جهانی |
متان |
اکسید نیتروژن |
دی اکسید کربن |
ورودی |
|
52/51 |
87/956 |
28/1 |
17/0 |
29/877 |
سوخت فسیلی |
|
30/39 |
92/729 |
85/0 |
007/0 |
9/709 |
کود نیتروژن |
|
18/6 |
82/114 |
2/0 |
002/0 |
110 |
کود فسفر |
|
88/2 |
56/53 |
07/0 |
0007/0 |
87/51 |
کود پتاسیم |
|
12/0 |
89/1 |
000004/0 |
000007/0 |
89/1 |
سموم شیمیایی |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
الکتریسیته |
|
- |
- |
40/2 |
18/0 |
95/1750 |
انتشار کل |
|
- |
- |
40/50 |
80/55 |
95/1750 |
معادل دی اکسید کربن پتانسیل گرمایش جهانی |
مقدار انتشار دی اکسید کربن، اکسید نیتروژن و متان از نظام زراعی پاییزه سیبزمینی به ترتیب 75/2038، 86/5 و 79/2 کیلوگرم در هکتار و از نظام زراعی بهاره به ترتیب 95/1750، 18/0 و 40/2 کیلوگرم در هکتار بود (به ترتیب جداول 3 و 4). بنابراین، میزان تولید هر سه گاز اصلی گلخانهای در نظام زراعی پاییزه از بهاره بیشتر است. مقدار تولید هر سه گاز دی اکسید کربن، اکسید نیتروژن و متان در هر دو نظام زراعی پاییزه و بهاره سیبزمینی در استان گلستان به ترتیب کمتر از مقدار 35/2668، 92/22 و 49/3 کیلوگرم در نظام زراعی چغندرقند در استان کرمانشاه (یوسفی و همکاران 2014 a) بدست آمد. مقدار کل پتانسیل گرمایش جهانی تولید سیبزمینی در استان گلستان در نظام زراعی پاییزه بیش از دو برابر نظام زراعی بهاره است (به ترتیب 94/3913 و 15/1857 کیلوگرم معادل دی اکسید کربن در هکتار). بنابراین، باید مصرف ورودیهای شیمیایی در تولید سیبزمینی، به ویژه در نظام زراعی پاییزه، تا حد امکان کاهش یابد. به حداقل رساندن ورودیهای شیمیایی علاوه بر پایداری این سامانههای تولید و کاهش انتشار گازهای گلخانهای، در کسب منفعت اقتصادی در بلندمدت، موثر است (یوسفی و همکاران 2014 b).
سامانههای تولید با ورودی انرژی پایین، به خوبی توسط کشاورزان مورد مطالعه که علاقهمندی بیشتری به منفعت اقتصادی نسبت به بهرهوری انرژی دارند، پذیرفته نشده است که اساساً به دلیل هزینههای پایین انرژی ورودی در کشور و اختصاص یارانه بالا برای ورودیهای کشاورزی توسط دولت است. حذف یارانه از کشتبومها، با هدف ترغیب کشاورزان به مصرف کارامدتر ورودیها، توصیه میشود. برای رسیدن به هدف مصرف صحیح منابع انرژی و کاهش چالشهای محیطی، هر دو عامل کشاورزی و سیاست کشاورزی باید الگوهای مدیریتی کارامد را برای رسیدن به پایداری محیطی تدوین و اجرا کنند (یوسفی و همکاران 2014 b). مقدار کل پتانسیل گرمایش جهانی در هر دو سامانه تولید سیبزمینی در استان گلستان بیشتر از مقدار 88/992 برای تولید سیبزمینی در استان اصفهان (پیشگار کومله و همکاران 2012) و 91/1009 برای تولید کلزای دیم در استان گلستان (کاظمی و همکاران 2016) و کمتر از مقدار 84/12868 برای تولید ذرت در استان کرمانشاه (یوسفی و همکاران 2014 b) و 77/9847 کیلوگرم معادل دی اکسید کربن در هکتار برای تولید چغندرقند در استان کرمانشاه (یوسفی و همکاران 2014 a) بود. بنابراین هر کیلوگرم تولید سیبزمینی در سامانههای پاییزه و بهاره در استان گلستان به ترتیب موجب تولید 12/0 و 1/0 کیلوگرم معادل دی اکسید کربن گرمایش میشود. ایجاد گرمایش به ازای هر کیلوگرم تولید گندم در استان اصفهان 998/0 کیلوگرم معادل دی اکسید کربن بدست آمد (خوشنوسیان و همکاران 2013).
بیشترین سهم از کل پتانسیل گرمایش جهانی در نظام پاییزه مربوط به الکتریسیته است (51/45 درصد) (جدول 3) که به دلیل برقی بودن پمپهای چاه آب در حدود نیمی از مزارع در نظام پاییزه و همچنین روش آبیاری اسپرینکلر گان در برخی مزارع در سامانه پاییزه میباشد. کاربرد روش آبیاری اسپرینکلر گان، یکی از مهمترین عوامل افزایش مصرف الکتریسیته در مزارع ایران است. همچنین ارزیابی تولید سویا در سناریوهای مختلف مدیریتی در گرگان نشان داد، سهم الکتریسیته از پتانسیل گرمایش جهانی بین 37 تا 78 درصد متغیر بود که به روش آبیاری بستگی داشت (عالیمقام و همکاران 2017).
دومین سهم از پتانسیل کل گرمایش جهانی در نظام پاییزه مربوط به سوخت فسیلی (75/32 درصد) است (جدول 3). در سامانه بهاره به دلیل عدم مصرف الکتریسیته، بیشترین سهم از کل پتانسیل گرمایش جهانی مربوط به سوخت فسیلی بود (52/51 درصد) (جدول 4). بنابراین، اتخاذ راهکارهایی برای کاهش مصرف الکتریسیته و سوخت فسیلی، مانند نوسازی پمپهای فرسوده و کاربرد منابع تجدیدپذیر، در کاهش پتانسیل گرمایش جهانی و در نتیجه افزایش پایداری محیطی در نظام زراعی پاییزه و بهاره موثر است. کاربرد منابع وسیع تجدیدپذیر مانند انرژی باد، آب و خورشید در عملیاتهای کشاورزی، مانند آبیاری، موجب کاهش مصرف انرژی تجدیدناپذیر و انتشار گازهای گلخانهای میشود (عالیمقام و همکاران 2017). به دلیل فرسوده بودن ماشینآلات کشاورزی در اغلب مزارع، نوسازی آنها نیز در کاهش مصرف ورودی سوختهای فسیلی و در نتیجه کاهش پتانسیل گرمایش جهانی و افزایش پایداری محیطی، به ویژه در نظام پاییزه (به دلیل کاربرد بیشتر ماشینآلات در این نظام) موثر است. ارزیابی میزان انتشار گازهای گلخانهای از ورودیهای مختلف در مزارع استرالیا نشان داد، افزایش کاربرد و فرسوده بودن ماشینآلات موجب افزایش مصرف سوخت و در نتیجه افزایش انتشار گازهای گلخانهای میشود؛ به طوری که 4/14 درصد از انتشار گازهای گلخانهای از سوخت فسیلی مربوط به ماشینآلات است (مراسنی و همکاران 2007). همچنین استفاده از روشهای خاکورزی حفاظتی نیز در کاهش مصرف سوخت و در نتیجه کاهش پتانسیل گرمایش جهانی در هر دو نظام زراعی موثر است. روش خاکورزی کاهشی موجب کاهش مصرف سوخت و در نتیجه کاهش انتشار دی اکسید کربن به میزان 30 تا 64 درصد میشود (اولسن و همکاران 2005). ارزیابی تعادل انرژی در تولید ذرت و سویا در آمریکا نشان داد، عملیات کاشت، خاکورزی، کوددهی و برداشت محصول به میزان زیادی بر میزان مصرف سوخت موثر است؛ به طوری که میزان مصرف سوخت بین 30 تا 51 درصد در تولید سویا و 17 تا 36 درصد در تولید ذرت متغیر بود (رختی و همکاران 2007). بنابراین، برای کاهش تولید گازهای گلخانهای، سامانههای تولید با سیاست کشاورزی رایج باید با سامانههای تولید کارامد جایگزین شود و یکی از مهمترین راهکارها در این خصوص سامانههای با سطح پایین مصرف سوخت است.
کودهای شیمیایی دومین و سومین سهم از کل پتانسیل گرمایش جهانی را در سامانههای بهاره و پاییزه داشت (به ترتیب 36/48 و 46/21 درصد). با این وجود، سهم کود نیتروژن از کل پتانسیل گرمایش جهانی در هر دو نظام زراعی، به ویژه نظام زراعی بهاره، بسیار بیشتر از کودهای فسفر و پتاسیم بود. بیشتر بودن این سهم در سامانه بهاره به دلیل کاربرد فشردهتر نیتروژن در آن بود. کودهای شیمیایی بیشترین سهم از انتشار گازهای گلخانهای را در تولید سیبزمینی در استان اصفهان به میزان 325 کیلوگرم معادل دی اکسید کربن در هکتار داشت (پیشگار کومله و همکاران 2012). کمترین سهم از کل پتانسیل گرمایش جهانی برای تولید سیبزمینی در استان گلستان مربوط به سموم شیمیایی بود. با این وجود، این میزان برای سامانه پاییزه بیش از دو برابر سامانه بهاره بود (به ترتیب 28/0 و 12/0 درصد) (به ترتیب جداول 3 و4) که مهمترین دلیل آن وجین دستی علفهای هرز در اغلب مزارع و عدم شیوع بیماری و آفت در نظام بهاره میباشد.
اگر چه دی اکسید کربن سهم بسیار بیشتری از انتشار گازهای گلخانهای در هر دو سامانه داشته (به ترتیب 58/99 و 85/99 درصد در سامانه پاییزه و بهاره)، با این حال بر اساس پتانسیل گرمایش جهانی و اثر گلخانهای، سهم گاز اکسید نیتروژن نیز در سامانه پاییزه قابل توجه است به طوری که سهم اکسید نیتروژن از گرمایش ایجاد شده ناشی از تولید پاییزه سیبزمینی در استان گلستان 41/46 درصد بدست آمد (شکل 1). سهم دی اکسید کربن، اکسید نیتروژن و متان از کل پتانسیل گرمایش جهانی در نظام زراعی یونجه در منطقه سیستان به ترتیب 6/4، 3/95 و 1/0 درصد گزارش گردید (اصغریپور و همکاران 2016).
|
|
شکل 1- سهم گازهای مختلف از پتانسیل گرمایش جهانی در نظام تولید سیبزمینی در استان گلستان
محتوای کربن عملکرد غده و ورودیهای شیمیایی مصرفی محاسبه شده در پتانسیل گرمایش جهانی در این تحقیق به ترتیب برای نظام زراعی پاییزه 14220 و 76/1056 و برای نظام زراعی بهاره 8685 و 43/501 کیلوگرم کربن در هکتار بود (جدول 5).
جدول 5- شاخصهای اثر گلخانهای نظامهای زراعی پاییزه و بهاره سیبزمینی در استان گلستان
|
نظام زراعی بهاره |
نظام زراعی پاییزه |
واحد |
شاخص |
|
8685 |
14220 |
کیلوگرم کربن در هکتار |
کربن خروجی |
|
43/501 |
76/1056 |
کیلوگرم کربن در هکتار |
کربن ورودی |
|
57/8183 |
24/13163 |
کیلوگرم کربن در هکتار |
کربن خالص |
|
32/17 |
46/13 |
- |
کارایی کربن |
|
32/16 |
46/12 |
- |
شاخص پایداری |
کربن خالص یا پتانسیل ترسیب کربن در نظام زراعی پاییزه از بهاره بیشتر است (به ترتیب 24/13163 و 57/8183 کیلوگرم کربن در هکتار) که به دلیل عملکرد بسیار بیشتر این نظام نسبت به نظام بهاره میباشد (به ترتیب 31600 و 19300 کیلوگرم در هکتار). بنابراین، نظام تولید سیبزمینی پاییزه از لحاظ کاهش دی اکسید کربن اتمسفری به مراتب بهتر از نظام بهاره در استان گلستان است. ترسیب کربن راهکار موثری برای کاهش دی اکسید کربن اتمسفری، به عنوان مهمترین گاز گلخانهای است. گیاهان غدهای و علوفهای به دلیل عملکرد اقتصادی و ذخیره کربن بیشتر، برای ترسیب کربن مناسب هستند (خرمدل و همکاران 2013). میزان کربن خالص به دست آمده در این تحقیق برای هر دو سامانه پاییزه و بهاره تولید سیبزمینی بیشتر از مقدار 75/7187 کیلوگرم کربن در هکتار برای تولید ذرت در استان کرمانشاه (یوسفی و همکاران 2014 b) بدست آمد. با این وجود، کارایی مصرف کربن در نظام زراعی بهاره بیشتر از پاییزه است (به ترتیب 32/17 و46/13) (جدول 5) که به دلیل پتانسیل گرمایش جهانی کمتر در نظام بهاره میباشد. این نسبت برای تولید ذرت در آمریکا 3/5 (لال 2004) و چغندرقند در استان کرمانشاه 95/10 (یوسفی و همکاران 2014 a) گزارش گردید. مقدار شاخص پایداری برای تولید سیبزمینی در نظام پاییزه کمتر از بهاره است (به ترتیب 46/12 و 32/16) که نشان دهنده پایداری محیطی کمتر نظام زراعی پاییزه در مقایسه با بهاره در تولید سیبزمینی در استان گلستان میباشد. بنابراین، به منظور افزایش پایداری کشتبومها و همچنین کاهش اثر محیطی انتشار گازهای گلخانهای و گرمایش جهانی، اصلاح الگوی مصرف ورودیهای شیمیایی و منابع انرژی تجدیدناپذیر، به ویژه در سامانههای پاییزه ضروری است. مقدار شاخص پایداری برای تولید سیبزمینی برای هر دو سامانه پاییزه و بهاره در این تحقیق بسیار بیشتر از مقدار 05/2 به دست آمده برای تولید ذرت در استان کرمانشاه (یوسفی و همکاران 2014 b) بدست آمد.
تحلیل اقتصادی
ارزش ناخالص تولید در سامانه پاییزه به میزان 92/38 درصد از نظام بهاره بیشتر بود (به ترتیب 1896 و 1158 دلار در هکتار در نظام زراعی پاییزه و بهاره) (جدول 6).
با توجه به قیمت یکسان فروش سیبزمینی پاییزه و بهاره در سال 97 (میانگین فروش هر کیلوگرم 06/0 دلار)، دلیل بیشتر بودن ارزش ناخالص تولید در سامانه پاییزه نسبت به بهاره، عملکرد بیشتر سیبزمینی در سامانه پاییزه بود (به ترتیب 31600 و 19300 کیلوگرم در هکتار در سامانه پاییزه و بهاره). هزینه کل تولید در نظام پاییزه به میزان 06/27 درصد از نظام بهاره بیشتر بود (به ترتیب 05/1837 و 83/1445 دلار در هکتار در نظام پاییزه و بهاره) (جدول 6) که عمدتاً به دلیل کاربرد بیشتر نهادههایی مانند سموم شیمیایی در آن و مکانیزه بودن آبیاری در اغلب مزارع در نظام پاییزه بود. همچنین، وجین دستی علفهای هرز و عدم شیوع آفت و بیماری در نظام بهاره موجب کاهش هزینه سموم شیمیایی در این نظام زراعی شد. علاوه بر این، در سامانه بهاره به دلیل ابعاد کوچک مزارع و نزدیکی آنها به چشمههای آب، آبیاری بدون کاربرد پمپ آب انجام میشد که موجب کاهش هزینه انرژی گردید.
جدول 6- تحلیل اقتصادی نظامهای زراعی پاییزه و بهاره سیبزمینی در استان گلستان
|
نظام زراعی بهاره |
نظام زراعی پاییزه |
واحد |
شاخص اقتصادی |
|
19300 |
31600 |
کیلوگرم در هکتار |
عملکرد |
|
06/0 |
06/0 |
دلار در کیلوگرم |
قیمت فروش |
|
1158 |
1896 |
دلار در هکتار |
ارزش ناخالص تولید |
|
66/1139 |
79/1377 |
دلار در هکتار |
هزینه متغیر تولید |
|
17/306 |
26/459 |
دلار در هکتار |
هزینه ثابت تواید |
|
83/1445 |
05/1837 |
دلار در هکتار |
هزینه کل تولید |
|
07/0 |
06/0 |
دلار در کیلوگرم |
هزینه کل تولید |
|
34/18 |
21/518 |
دلار در هکتار |
درآمد ناخالص |
|
001/0 |
02/0 |
دلار در کیلوگرم |
درآمد ناخالص |
|
83/287- |
95/58 |
دلار در هکتار |
درآمد خالص |
|
01/0- |
002/0 |
دلار در کیلوگرم |
درآمد خالص |
|
8/0 |
03/1 |
- |
نسبت سود به هزینه کل |
|
35/13 |
20/17 |
کیلوگرم در دلار |
بهرهوری |
ارزیابی اقتصادی مصرف نهادهها نشان داد، بیشترین سهم از هزینه کل تولید در هر دو نظام زراعی پاییزه و بهاره، مربوط به هزینه متغیر بود که به ترتیب به میزان 75 و 79 درصد در نظام زراعی پاییزه و بهاره بود (شکل 2).
|
|
شکل 2- سهم هزینههای مختلف از هزینه کل نظام زراعی پاییزه و بهاره سیبزمینی در استان گلستان
دلیل اصلی بیشتر بودن سهم هزینه ثابت در نظام زراعی پاییزه نسبت به بهاره (به ترتیب 25 و 21 درصد) (شکل 2)، دفعات زیاد خاکورزی و در نتیجه کاربرد زیاد ماشینآلات در این سامانه و عدم کاربرد ماشینآلات برای عملیاتی مانند کودپاشی، سمپاشی و سرزنی محصول و سنتی بودن آبیاری در تمام مزارع مورد مطالعه در سامانه کشت بهاره بود. کاهش دفعات خاکورزی (استفاده از روشهای خاکورزی حفاظتی) و نوسازی ماشینآلات کشاورزی و موتور‌های فرسوده پمپ آب، میتواند در کاهش کاربرد ماشینآلات و مصرف سوختهای فسیلی و در نتیجه کاهش هزینههای ثابت و متغیر در سامانه پاییزه موثر باشد. سهم هزینه ثابت و متغیر از هزینه کل برای تولید سیبزمینی در دو شرایط سطح بالا و سطح پایین کاربرد ماشینآلات به ترتیب 37 و 63 درصد برای سطح بالا و 20 و 80 درصد برای سطح پایین کاربرد ماشینآلات در استان همدان بود (زنگنه و همکاران 2010). بیشترین سهم از هزینه متغیر در هر دو نظام زراعی پاییزه و بهاره مربوط به بذر بود (به ترتیب 56/62 و 42/61 درصد) (شکل 3) که به دلیل ارزش زیاد این نهاده و مصرف بیش از مقدار توصیه شده برای کشت (به ترتیب 4310 و 3500 کیلوگرم در هکتار در سامانه پاییزه و بهاره) میباشد. کاربرد بذور مناسب و به میزان توصیه شده توسط کارشناسان، موجب کاهش هزینه این ورودی و در نتیجه هزینه کل تولید سیبزمینی خواهد شد.
|
|
شکل 3- سهم ورودیهای مختلف از هزینه متغیر نظام زراعی پاییزه و بهاره سیبزمینی در استان گلستان
نیروی کارگری دومین سهم از هزینه متغیر در هر دو سامانه پاییزه و بهاره را داشت که به ترتیب 59/18 و 74/27 درصد بدست آمد (شکل 3). سهم بیشتر نیروی کار از هزینه متغیر در سامانه بهاره نسبت به پاییزه، نشان دهنده وابستگی بیشتر این سامانه به این ورودی و سطح مکانیزاسیون کمتر در سامانه بهاره میباشد. به همین ترتیب، سهم ماشینآلات از هزینه ثابت نیز در سامانه پاییزه از بهاره بیشتر است. همچنین سهم سوخت فسیلی از هزینه متغیر در سامانه پاییزه نسبت به بهاره بیشتر میباشد (به ترتیب 28/1 و 19/1 درصد در سامانه پاییزه و بهاره). سومین سهم از هزینه متغیر در سامانه پاییزه مربوط به کود دامی (6/6 درصد) بدست آمد ولی در سامانه بهاره این سهم به کود نیتروژن تعلق داشت (38/3 درصد) (شکل 3). علاوه بر مصرف کمتر کود دامی در سامانه بهاره، دفعات آبیاری به دلیل قرار گرفتن دوره رشد محصول در فصل تابستان، در این سامانه بیشتر است که موجب افزایش آبشویی و در نتیجه مصرف بیشتر کود نیتروژن در این سامانه نسبت به سامانه پاییزه میشود.
با وجود بیشتر بودن هزینههای متغیر در سامانه پاییزه نسبت به بهاره، درآمد ناخالص در این سامانه بیشتر از سامانه بهاره بود (به ترتیب 21/518 و 34/18 دلار در هکتار در سامانه پاییزه و بهاره) که نشان دهنده منفعت کمتر به ازای هر هکتار محصول تولیدی در سامانه بهاره است؛ به طوری که شاخص درآمد خالص در این سامانه منفی شد (83/287- دلار در هکتار). منفی بودن این شاخص در سامانه بهاره نشان دهنده عدم سودمندی اقتصادی تولید سیبزمینی در سال زراعی 97-1396 در این نظام تولید است. بنابراین، جایگزین کردن تولید سیبزمینی بهاره با محصولاتی مانند باقلا و کدو، به دلیل پتانسیل تولید مناسب و قیمت فروش بالاتر در شریط این منطقه، توصیه میشود. درآمد خالص در سامانه پاییزه 95/58 دلار در هکتار، یعنی بسیار بیشتر از نظام بهاره بود که با وجود هزینه کل تولید بیشتر در سامانه پاییزه، نشان دهنده ارزش تولید بیشتر در این سامانه است. ارزیابی نسبت سود به هزینه در دو سامانه نشان داد، سامانه پاییزه از لحاظ این شاخص به میزان 75/28 درصد از سامانه بهاره مطلوبتر است (به ترتیب 03/1 و 8/0 در سامانه پاییزه و بهاره) (جدول 6). این شاخص برای تولید سیبزمینی در استانهای اردبیل و گیلان به ترتیب 88/1 (محمدی و همکاران 2008) و 48/1 (آذرپور و همکاران 2013) گزارش گردید. بهرهوری در سامانه پاییزه و بهاره به ترتیب 20/17 و 35/13 کیلوگرم در دلار بود (جدول 6) که نشان دهنده پایداری اقتصادی بیشتر تولید سیبزمینی در سامانه پاییزه نسبت به بهاره است.
نتیجهگیری
در این تحقیق، انتشار گازهای گلخانهای، پتانسیل گرمایش جهانی و شاخصهای اقتصادی نظامهای زراعی پاییزه و بهاره سیبزمینی در استان گلستان برای اولین بار ارزیابی و مقایسه شدند. نتایج ارزیابی انتشار گازهای گلخانهای و پتانسیل گرمایش جهانی در نظامهای زراعی پاییزه و بهاره نشان داد، مقدار کل پتانسیل گرمایش جهانی تولید سیبزمینی در استان گلستان در نظام زراعی پاییزه بیش از دو برابر نظام زراعی بهاره بود. ورودیهای الکتریسیته، سوخت فسیلی و کود نیتروژن، بیشترین سهم از کل پتانسیل گرمایش جهانی را در نظامهای زراعی سیبزمینی در استان گلستان داشت. کاهش مصرف الکتریسیته (از طریق نوسازی تجهیزات آبیاری و پمپهای الکتریکی)، کاهش مصرف سوختهای فسیلی (از طریق روشهای خاکورزی حفاظتی و نوسازی ماشینآلات و پمپهای گازوئیلی) و کاهش مصرف نیتروژن (از طریق مصرف کودهای دامی به ویژه در نظام زراعی بهاره) موثرترین راهکارها برای مدیریت بهتر مصرف ورودیهای شیمیایی و کاهش انتشار گازهای گلخانهای در نظامهای زراعی سیبزمینی در استان گلستان است. بنابراین باید انرژیهای جایگزین پایدار، مانند باد، برای سوختهای فسیلی به منظور کاهش تقاضای انرژی و بحرانهای زیستمحیطی، از طریق تثبیت انتشار گازهای گلخانهای و به حداقل رساندن تغییر اقلیم و اثر قابل انتظار آن، توسعه یابد. نتایج نشان داد که مدیریت انرژی باید به عنوان یک عامل اساسی در خصوص مصرف کارآمد و پایدار انرژی در نظر گرفته شود. ارزیابی شاخصهای مربوط به اثر گلخانهای نشان داد، سیبزمینی پاییزه محصول مناسبتری نسبت به سیبزمینی بهاره برای ترسیب کربن در استان گلستان است. همچنین پایداری محیطی نظام زراعی بهاره بیشتر از پاییزه بود.
ارزیابی شاخصهای اقتصادی نشان داد، ارزش ناخالص تولید در نظام زراعی پاییزه بیشتر است که به دلیل عملکرد بسیار بیشتر این نظام نسبت به نظام زراعی بهاره است. سهم هزینه متغیر از هزینه کل، نسبت به هزینه ثابت، در هر دو نظام زراعی بیشتر میباشد. بیشترین سهم از هزینه متغیر در هر دو نظام زراعی مربوط به بذر است. هزینه کل تولید در نظام زراعی پاییزه بیشتر از بهاره بدست آمد که عمدتاً به دلیل وابستگی بیشتر عملیات کشاورزی مانند کودپاشی، وجین و سرزنی به ماشینآلات و مصرف بیشتر سموم شیمیایی در نظام زراعی پاییزه میباشد. با این وجود، شاخصهای درآمد ناخالص و درآمد خالص در نظام زراعی پاییزه بیشتر است که به دلیل عملکرد بسیار بیشتر این نظام زراعی میباشد. همچنین شاخص درآمد خالص در سامانه بهاره منفی شد که نشان دهنده عدم سودمندی اقتصادی تولید سیبزمینی در سال زراعی 97-1396 در این نظام زراعی است. شاخصهای نسبت سود به هزینه و بهرهوری در نظام زراعی پاییزه بیشتر از بهاره بود که نشان دهنده پایداری اقتصادی بیشتر این نظام زراعی در استان گلستان است. به عنوان نتیجه نهایی، با وجود پایداری محیطی کمتر نظام زراعی پاییزه سیبزمینی نسبت به بهاره در استان گلستان، ادامه تولید پاییزه سیبزمینی به دلیل پایداری اقتصادی بسیار بیشتر آن، به شرط تعیین دقیق میزان نیاز محصول به هر ورودی و آموزش کشاورزان برای مدیریت مصرف ورودیها، توصیه میشود. در خصوص نظام زراعی بهاره، جایگزین کردن تولید سیبزمینی بهاره با محصولاتی مانند باقلا و کدو توصیه میشود.
سپاسگزاری
از حمایت مالی که از محل اعتبارات معاونت پژوهشی دانشگاه زابل به شماره 17-9618 تأمین شد، سپاسگزاری میگردد.
)
