بررسی اثرات زیست محیطی تولید انواع کلم درشهرستان دزفول با استفاده از ارزیابی چرخه حیات

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد ارزیابی آمایش سرزمین، گروه محیط زیست، دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء بهبهان، بهبهان، ایران.

2 استادیار گروه محیط زیست، دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء بهبهان، بهبهان، ایران.

3 دانشیار گروه محیط زیست، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران.

چکیده

اهداف: ارزیابی چرخه‌حیات روشی برای ارزیابی اثرات زیست محیطی تولید محصول است که به وسیله محاسبه و ارزیابی مصرف منابع و انتشار آلاینده‌ها به محیط‌زیست تعیین می‌شود. این مطالعه به هدف بررسی اثرات زیست‌محیطی تولید انواع کلم در شهرستان دزفول با استفاده از ارزیابی چرخه‌حیات طی سال‌های زراعی 90تا 96 انجام شد.
موادوروش ها: به این منظور از بین 260 نفر جامعه آماری، حجم نمونه با استفاده از فرمول کوکران 152 نفر تعیین گردید. اطلاعات مربوطه از طریق مراجعه حضوری و ارائه پرسشنامه از وزارت جهادکشاورزی و کشاورزان شهرستان دزفول جمع آوری شد. بر اساس روش ارائه شده در ISO14040، LCA در چهار گام تعریف اهداف و حوزه عمل مطالعه، ممیزی چرخه‌حیات، ارزیابی تاثیر و تلفیق و تفسیر نتایج محاسبه شد.واحد کارکردی معادل یک تن کلم بوده وگروه‌های تاثیر شامل گرمایش جهانی،اسیدی شدن، تخلیه منابع آبی،منابع فسیلی، منابع فسفات ومنابع پتاس بودند. پس از نرمال سازی و وزن‌دهی شاخص زیست‌محیطی و شاخص تخلیه منابع محاسبه شد.
نتایج: شاخص نهایی گروه‌های تاثیر گرمایش جهانی،اسیدیته، تخلیه منابع آبی‌، فسیلی، فسفات و پتاس بترتیب معادل 0011/0، 010/0، 0021/0، 002/0، 1175/0 و 0093/0 محاسبه شدند. شاخص زیست‌محیطی(Eco-Index) و تخلیه منابع (RDI) بترتیب 0111/0 و 1309/0 بودند. گروه‌های تاثیراسیدیته و منابع تخلیه فسفات بترتیب بیشترین پتانسیل آسیب به محیط‌زیست را درقالب گروه‌های تاثیر زیست‌محیطی به تخلیه منابع داشتند.
نتیجه گیری: بنابراین مدیریت مصرف بهینه کودهای شیمیایی بویژه کود‌نیتروژن و فسفات و جایگزینی آن با انواع کودهای آلی وهمچنین کاربرد کودهای زیستی می‌تواند به کاهش اثرات منفی زیست‌محیطی تولید انواع کلم در شهرستان دزفول کمک کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of environmental effects of cabbage production in Dezful county using life cycle assessment

نویسندگان [English]

  • Nastaran Tadayonpour 1
  • Gholam Reza Sabzghabaei 2
  • Seyedeh Soolmaz Dashti 3
1 Graduated Student, Land Management Assessment, Department of Environment, Behbahan Khatam Alanbia University of Technology, Behbahan, Iran.
2 Assistant professor, Department of Environment, Behbahan Khatam Alanbia University of Technology, Behbahan, Iran.
3 Associate Professor, Department of Environment, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

Background & Objective: Life cycle assessment is a method for assessing the environmental impact of crop production. The aim of this study was to investigate the environmental effects of cabbage production in Dezful county using life cycle assessment during the 90-96 crop years.
Methods & Materials : Out of 260 people in the statistical population the sample size was determined using Cochran's formula of 52 people. Relevant information was collected through face-to-face referral and presentation of a questionnaire from the Ministry of Jihad-e-Agriculture and Farmers of Dezful.Based on the method presented in ISO14040, the LCA was calculated in four steps: defining the objectives and scope of study, life cycle auditing, impact assessment and integration and interpretation of results.Depletion of water resources, fossil resources, phosphate resources and potash resources. After normalization and weighting, environmental index and resource depletion index were calculated.
Results :The final index of the groups of the effects of global warming, acidity, depletion of water resources, fossil, phosphate and potash were calculated as 0.0011, 0.1010, 0.0021, 0.002, 0.1175 and 0.0093, respectively. Environmental index (Eco-Index) and resource depletion (RDI) were 0.0111 and 0.1309,respectively. Acidity groups and sources of phosphate depletion had the highest potential for environmental damage in the form of environmental impact groups to depletion of resources, respectively.
Conclusion :Managing the optimal use of chemical fertilizers, especially nitrogen and phosphate fertilizers and replacing them with various organic fertilizers, as well as the use of biofertilizers can help reduce the negative environmental effects of cabbage production in Dezful county

کلیدواژه‌ها [English]

  • Acidification
  • depletion of resources
  • Fertilizer
  • Global Warming
  • Pollutants

مقدمه

     افزایش تقاضا برای محصولات کشاورزی منجر به افزایش تولید شده است. تولید محصولات کشاورزی به مصرف نهاده­های زراعی وابسته است و از جمله راهبردهای افزایش تولید می­توان به افزایش نهاده­های مصرفی در واحد سطح، افزایش بهره­وری عوامل تولید، افزایش جمعیت، محدودیت زمین­های زراعی ، مصرف نهاده­هایی با منشا انرژی­های تجدیدناپذیر می­توان اشاره کرد(نیکخواه وهمکاران 2015؛ خجسته پور وهمکاران 2015 و ازکان وهمکاران 2004). همچنین مصرف انرژی به شدت تهدید کننده امنیت غذایی، پایداری نظام­های کشاورزی، سلامت جامعه و کارکردها و خدمات محیط زیست محسوب می­شود(بریگتولدو همکاران 2017؛ ویسترو و همکاران، 2016 و خرمدل و همکاران 2020).

بخش کشاورزی نیز سهم قابل توجهی در میزان انتشار آلاینده­های زیست­محیطی دارد. تاکنون چندین مطالعه در رابطه با انتشار گازهای گلخانه­ای تولید محصولات مختلف کشاورزی در ایران(پیشگار وهمکاران 2013؛ خوشنویسان وهمکاران2013؛ سلطانی وهمکاران 2013؛ طاهری راد وهمکاران 2015؛ فیروزی وهمکاران  2016 وخجسته پور وهمکاران 2015) و سایر نقاط دنیا (نگوین وهمکاران 2007 و تزلیواکیس وهمکاران2005) صورت گرفته است. انتشار گازهای گلخانه ای و ایجاد جنبه های مختلف تغییر اقلیم به عنوان بزرگترین چالش پیش روی انسان دارد(کاظمی و همکاران،2019). بیشترین انرژی غیرمستقیم در مزارع مربوط به کود نیتروژنه (30-20درصد) و ماشین آلات (12-6 درصد) می­باشد(خرمدل 2014). دراین راستا، نیتروژن یکی از عناصر مهم در تولید محصولات کشاورزی در سراسر دنیا به شمار می­رود(حمزئی وهمکاران2015). نیتروژن، مهم­ترین عنصر مورد استفاده جهت بهبود باروری و حاصلخیزی خاک است و بیش­ترین تأثیر را بر افزایش تولید محصول دارد(مینجل و کیربی1978). کمبود این عنصر ضروری و پرمصرف جهت دستیابی به رشد مطلوب گیاه با استفاده از روش­های مختلفی قابل جبران است(محمدی وسهرابی2014) در سال­های گذشته،استفاده از کود اوره در ایران از مرسوم­ترین روش­ها جهت تامین نیتروژن مورد نیاز گیاهان زراعی و درنتیجه افزایش عملکرد آنها بوده است(جهادکشاورزی 2012). بسیاری از پژوهشگران گزارش کردند که کود نیتروژن که سهم عمده آن از منبع کود اوره تأمین می­شود، از پرمصرف­ترین منابع انرژی مصرف شده در تولید محصولات کشاورزی ایران می­باشد(محمدی وهمکاران 2008 ؛ محمدی وهمکاران 2010 و موسوی اول2011). این در حالی است که کودهای شیمیایی مصرفی اثرات مخربی بر محیط­زیست در قالب گروه­های تأثیر مختلف از جمله گرمایش جهانی، اسیدیته و مغذی شدن خشکی بر جا می­گذارند (خرمدل وهمکاران 2014).  براین اساس، بهبود کارایی مصرف انرژی و ارتقاء بهره­وری آن در نظام­های کشاورزی یکی از اصول مورد نیاز برای نیل به اهداف کشاورزی پایدار و اطمینان از تولید غذا و امنیت اکولوژی مطرح است(یوان و همکاران 2018). با این وجود رحیمی و همکاران (2007) اظهارداشتند که تجزیه و تحلیل انرژی نمی­تواند درک کاملی از بوم نظام­های کشاورزی ارائه نماید و با توسعه دیدگاه انسان نسبت به بوم نظام­های زراعی می­تواند در بهبود کیفی تصمیم­گیری­ها و برنامه­های توسعه موثر باشد. ارزیابی اثرات زیست­محیطی کشاورزی،تنوع گسترده­ای را از نظر اهداف و مفاهیم نشان می­دهد. ایکرت و همکاران(1999) بیان داشتند که بررسی عملکرد زیست­محیطی نظام­های تولید امری مهم و ضروری برای­بررسی وضعیت نظام­ها از نظر پایداری می­باشد. از آنجا که این رهیافت­ها عملکرد زیست­محیطی نظام­های مختلف تولیدی را نیز با یکدیگر مقایسه می­کند، می­توان نظام­های متناسب از نظر کاهش آلودگی و مصرف بهینه منابع را معرفی کرد و از این طریق نیز منجر به بهبود شرایط زیست­محیطی شد. تعداد زیادی از محققان(برانتراپ وهمکاران 2001؛ برنتراپ و همکاران 2004الف؛ برنتراپ و همکاران 2004ب؛روی وهمکاران 2009؛ فینکباینر وهمکاران 2006) تاکید می­کنند که با توجه به دامنه کارکردهای ارزیابی چرخه حیات (LCA)، این روش مناسب­ترین رویکرد برای ارزیابی پایدار فعالیت­های مختلف کشاورزی می­باشد به عنوان یک فرآیند هدف، برای ارزیابی ظرفیت محیط­زیستی در امر تولید، فرآیندها یا جریان فعالیت­ها با مشخص کردن میزان انرژی و مواد مصرفی و ضایعات رها شده در محیط­زیست می­باشد که برای ارزیابی شرایط به منظور حفظ باروری محیط­زیست، تعریف می­شود(روی و همکاران 2009). اساس به نظر می­رسد روش ارزیابی چرخه­حیات روشی مناسب برای ارزیابی اثرات محیط­زیستی تولید محصولات کشاورزی است. از تحقیقاتی که تاکنون با استفاده از روش ارزیابی چرخه حیات برای بررسی اثرات محیط­زیستی  تولید محصولات کشاورزی صورت گرفته است، می­توان به مطالعه­ای بر روی تولید سیب در نیوزیلند اشاره کرد. آنها سوخت  را به عنوان نهاده­ای با بیش ترین پتاسیل آسیب به  محیط­زیست در اغلب گروه­های تاثیر محیط­زیستی  معرفی نمودند(کنالاس وهمکاران 2006). .خرمدل و همکاران(2020)  نظام­های کم نهاده و خانوادگی همچون زعفران اثرات مثبتی بر شاخص­های انرژی و اقتصادی و تخفیف پیامدهای محیط­زیستی در مقایسه با نظام­های پرنهاده و رایج نظیر گندم آبی دارند. در پژوهشی مشابه اثرات سوء محیط­زیستی تولید توت فرنگی در فضای باز را در همه موارد به جز اسیدیته و مغذی شدن خشکی کم­تر از میزان این اثرات در تولید توت فرنگی گلخانه­ای در گیلان گزارش نمودند (خوشنویسان وهمکاران 2013). بوجاکا و همکاران (2014) به ارزیابی چرخه حیات تولید توت فرنگی در کلمبیا پرداختند. آن­ها اثرات را در قالب شش بخش ساخت گلخانه، تهیه خزانه، ماشین­ها، کودهای شیمیایی، مدیریت آفات و مدیریت ضایعات بررسی نمودند و اعلام نمودند که ساخت گلخانه بیش­ترین اثرات منفی را بر محیط­زیست در بیش­تر گروه­های تاثیر مورد بررسی داشت. سونی و همکاران(2018) نیز با ارزیابی تناوب برنج- گندم گزارش نمود که زمین­های با مساحت کمتر از نظر انرژِی و زمین­های با سطح بیشتر از نظر اقتصادی کاراتر می­باشند .فلاح پور و همکاران (2012) با ارزیابی اثرات زیست­محیطی تولید گندم و جو در خراسان با LCA درمقادیر مختلف کود نیتروژن دریافتند که در مقادیر کم کود، آثار زیست­محیطی به مراتب پایین­تر بود و با افزایش مصرف کود این اثرات نیز افزایش یافت.

مواد و روش ها (منطقه مطالعه شده و روش نمونه گیری)

      بر اساس تعریف استاندارد ایزو 14040 ارزیابی چرخه حیات به جنبه­های زیست­محیطی و بالقوه زیست­محیطی در سراسر چرخه حیات یک محصول با یک مرحله از ماده خام فرآوری شده تا تولید، مصرف، پایان اعمال زیستی، بازیافت و دفع نهایی می­پردازد(ایریارت و همکاران 2010).

       به منظور بررسی اثرات زیست­محیطی تولید انواع کلم در شهرستان دزفول با استفاده از ارزیابی چرخه حیات طی سال های زراعی 90 تا 96 و با کمک فرمول کوکران حجم نمونه برابر152 نفر تعیین شد. اطلاعات مربوطه بصورت تصادفی،  توسط پرسشنامه و طی مراجعه­ی حضوری از کشاورزان، وزارت جهاد کشاورزی و سازمان­های زیربط جمع آوری شد. میانگین میزان مصرف نهاده­ها به ازای یک تن کلم در جدول (1) نشان داده شده است.

       منطقه مورد مطالعه شهرستان دزفول در استان­خوزستان است. با مساحت ۴۷۶۲ کیلومتر مربع بین ۴۸ درجه و۲۰ دقیقه تا ۴۸ درجه و۳۱ دقیقه طول شرقی از نصف النهار گرینویچ و بین ۳۲ درجه و۷۵ دقیقه عرض شمالی از خط استوا قرار گرفته است. این شهرستان از شمال به استان لرستان، از غرب و شمال به شهرستان اندیمشک از شرق به استان­های چهارمحال بختیاری از جنوب شرقی به شهرستان مسجد سلیمان واز جنوب به شهرستان‌های شوشتر و گتوند و از جنوب غربی به شهرستان شوش محدود می‌شود(شکل1).

 

 

جدول 1- ورودی های تولید یک تن کلم

انرژی (MJ)

معادل انرژی (MJ.unit-1)

میزان مصرف (t)

منبع

   

48/6

آب

83

50

660/1

سوخت فسیلی

   

60/7

نیتروژن

 

 

00/3

فسفات

 

 

40/2

پتاس

 

 

شکل 1-  مشخصات جغرافیایی منطقه مورد مطالعه

 

 

 

رابطه (1)                               n=

رابطه(2)                               d=

که در این رابطه،t  برابر با 96/1 (در سطح اطمینان 95%)، s پیش برآورد انحراف معیار جامعه برابر با 314/0، d دقت احتمالی مطلوب که مساوی با 05/0، N حجم جامعه برابر است با 260 و n حجم نمونه است.

 

n=    =152

 

ارزیابی چرخه حیات

     به منظورارزیابی ومقایسه اثرات مخرب زیست­محیطی این کشت، از روش ارزیابی چرخه حیات استفاده شد. روش ارزیابی چرخه حیات اخیرا مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته است(بوجاکا وهمکاران 2014؛ محمدی وهمکاران 2013؛ محمدی وهمکاران 2010، میر وهمکاران 2015 ؛ مینجل وهمکاران1978) دستورالعمل­های این روش برپایه­ی استاندارد ISO 14040می­باشد(آشوارث و همکاران 2014). این روش ازچهار زیربخش عمده تشکیل شده است (برانتراپ وهمکاران 2004الف و فلاح پوروهمکاران 2012).

 

تعریف اهداف و حوزه­ی عمل مطالعه

تولید یک تن محصول به عنوان واحدکارکردی تعیین گردید. اثرات زیست­محیطی تولید کلم در قالب گروه­های تاثیر گرمایش جهانی، اسیدی شدن، تخلیه منابع آبی، فسیلی، فسفات و پتاس بررسی شدند.

ممیزی چرخه حیات(شناسایی ورودی­ها و خروجی­های سامانه)

    عمدتا در تولید محصولات کشاورزی در ایران، چهارنهاده سوخت فسیلی، کودهای شیمیایی نیتروژن، فسفات و پتاسیم به عنوان ورودی­هایی با پتانسیل آلایندگی زیست­محیطی در نظر گرفته می­شوند(نیکخواه  و همکاران2014 و میرحاجی و همکاران 2013). آلاینده­های انتشار یافته ناشی از مصرف این نهاده­ها شامل NH3 ، N2O ، NOX، CO2، CH4 و SO2 بودند که ضریب انتشار این آلاینده­ها از مطالعات(سلطانیان وهمکاران 2015 ؛ سنیدروهمکاران2009؛ برانتراپ وهمکاران 2000؛ نیکخواه و همکاران 2015؛ دهقانی وهمکاران 2007) اخذ شدند (جدول 2).

 

 

جدول2- عامل مشخص سازی گروه­های تاثیر مورد مطالعه (برانتراپ و همکاران2004الف )

گروه تاثیر (واحد)

ترکیبات

کارایی هر ترکیب

منبع

گرمایش جهانی (kg CO2 eq)

CH4 ,CO2 ,N2O

1 CO2=و 310,   N2O=21  CH4=

سنیدرو همکاران 2009؛ سلطانعلی و همکاران 2015

اسیدیته (kg SO2 eq)

NH3 ,SO2 ,NOX

6/1= NH3،5/0= NOXو 2/1= SO2

برانتراپ و همکاران 2004؛ سلطانعلی و همکاران2015

تخلیه منابع فسیلی (MJ)

مصرف گازوئیل

86/42

بوراتی و همکاران2009؛ سلطانعلی و همکاران 2015

تخلیه منابع آبی (m3)

مصرف آب

1

بوراتی و همکاران 2009

تخلیه منابع فسفات

 

مصرف فسفات

 

25/0

برانتراپ و همکاران 2004؛ نیکخواه و همکاران 2015

تخلیه منابع پتاس

 

مصرف پتاسیم

 

105/0

برانتراپ و همکاران 2004؛ نیکخواه و همکاران 2015

 

 

ارزیابی اثرات

     هدف از اجرای این بخش تجزیه و تحلیل کمی نتایج بخش ممیزی بود. به این منظور، برای هر یک از گروه­های آثار زیست­محیطی، فاکتور مشخص­سازی (Characteristic factor(CF) تعریف شد. بر اساس ISO گروه­های تاثیر شامل موارد زیر بود (برنتراپ و همکاران 2004الف و فینکربایر و همکاران2006):

گرمایش جهانی: پتانسیل گرمایش جهانی (Global warming potential) برای بیان میزان مشارکت انتشار انواع گازها از نظام­های کشاورزی در بروز مشکلات زیست­محیطی و تغییر اقلیم مورد استفاده قرار می­گیرد. این تاثیر پس از تعیین از طریق برآورد میزان تولید و انتشار گاز­های گلخانه­ای شامل CO2، CH4 ، NO2، بر اساس معادل CO2 یکسان سازی شد (جدول 2)( ISO2000).

اسیدی شدن: پتانسیل اسیدی شدن (Acidfication potential) یک سیستم ،به صورت کیلوگرمSO2  واحد معادل به ازای واحد کارکردی بیان می­شود(برنتراپ و همکاران2004الف). شاخص مربوط به این گروه براساس میزان ورود املاح و ترکیبات معدنی به خاک بر آورد و بر اساس SO2 یکسان سازی شد (جدول2) (بیسواز و همکاران 2008 و برنتراپ و همکاران 2004الف).

      به این ترتیب، ابتدا دو گروه فوق ممیزی و تاثیر کارکرد بوم نظام­های تولید کلم براساس میزان مصرف کود نیتروژون مصرفی به صورت کمی تعیین شد. این گروه­های تاثیر که بسته به ماهیت ممکن است منبع(R)  یا عوامل انتشار یافته (E) باشند در ضریب تاثیر مربوطه ضرب و تاثیر آنها به ازای واحد کارکردی مشخص شد(معادله­1)( برنتراپ و همکاران 2004ب).

معادله (1)      Ii= EjorRj ×CFi,j 

پس از آن، شاخص­ها با استفاده از ضرایب بر اساس معادله(2) نرمال سازی شدند(برنتراپ و همکاران 2004ب).

 معادله (2)                             Ni=

که در این معادله،Ni  :  مقدار نرمال شده شاخص مربوط به گروه تأثیرi به ازای واحد کارکردی تعریف شده (یک تن در هکتار محصول)، : Ii  مقدار محاسبه شده(غیرنرمال) شاخص مربوط به گروه تأثیرi  (به ازای یک تن محصول) و :Ii,ref مقدار شاخص مربوط به هر گروه تأثیر در شرایط مرجع می­باشد. سپس شاخص­های نرمال شده، موزون می­شوند تا شدت تأثیر آن­ها بر حسب وزن (W) مربوط به هر گروه تأثیر در محاسبات لحاظ گردد(برنتراپ و همکاران 2004الف).

معادله (3)                Wijk=

که در آن، :Wijk وزن مربوط به شاخص i در منطقه j در سال K،  :Cijk مقدار فعلی شاخص  i در منطقه j در سال  K، :Tijk  مقدار هدف برای شاخص  i  در منطقه j  درسال K می­باشد.

تفسیر نتایج

در آخرین مرحله شاخص زیست­محیطی تحت عنوان شاخص بوم شناخت(Eco-Index) و شاخص تخلیه منابع (RDI) را بیان می­کند که معیار نهایی LCA است با استفاده از معادله (4) و (5) زیر محاسبه شد(برنتراپ و همکاران 2004ب):

معادله(4)           Ecox=∑Ni × Wi                      

که در این معادله، Eco-X: شاخص محیطی بوم­شناخت به ازای واحد کارکردی (یک تن از محصول)، :Ni مقدار نرمال شده مربوط به هر گروه تأثیر،  Wi: وزن مربوط به هر یک از مقادیر Ni می­باشد.

   معادله(5)                     RDI = ΣNi ×WFi    

 RDI شاخص تخلیه منابع برای هر واحدکارکردی، Ni نتایج نرمال­سازی برای هرگروه تأثیر i در واحد کارکردی و WFi فاکتور وزن­دهی برای گروه تأثیرi می­باشد. قابل ذکراست شاخص بوم شناخت و شاخص تخلیه منابع، نشان دهنده مجموع اثرات زیست­محیطی ناشی از انتشار انواع آلاینده­ها به محیط­زیست و میزان مصرف منابع به ویژه منابع غیر قابل تجدید است(برنتراپ و همکاران 2004ب).   

 

جدول3- فاکتورهای وزن دهی و و نرمال سازی

 

منبع

فاکتور وزن دهی

فاکتور نرمال سازی (واحد)

گروه تاثیر

میرحاجی و همکاران(2013)؛ نیکخواه و همکاران (2015)

05/1

 (kg CO2 eq)8143

گرمایش جهانی

میرحاجی و همکاران(2013)؛ سلطانعلی و همکاران (2015)

8/1

 (kg SO2 eq)52

اسیدیته

میرحاجی و همکاران(2013)؛ سلطانعلی و همکاران (2015)

14/1

 (MJ) 39167  

تخلیه منابع فسیلی

 

وانگ وهمکاران(2010)

25/0

     (m3) 39/626

تخلیه منابع ابی

 

برنتراپ و همکاران(2004)

20/1

(kg P2O5 eq) 66/7

تخلیه منابع فسفات

 

برنتراپ و همکاران(2004)

30/0

(kg k2O) 18/8

تخلیه منابع پتاس

 

 

 

 

 

 

 

 

بحث و نتایج ارزیابی اثرات

     این مطالعه به هدف بررسی اثرات زیست­محیطی تولید انواع کلم در شهرستان دزفول با استفاده از ارزیابی چرخه حیات طی سال­های زراعی90 تا 96 انجام شد. با این منظور حجم نمونه با استفاده از فرمول کوکران 52 نفر تعیین گردید. اطلاعات مربوطه به صورت تصادفی ساده از طریق مراجعه حضوری و ارائه پرسشنامه(حاوی کلیه نهاده­های آلی و شیمیایی و عملیات مختلف کاشت،داشت و برداشت طی تولید انواع کلم) از وزارت جهادکشاورزی، سازمان­های زیربط و کشاورزان شهرستان دزفول جمع­آوری و تعیین شد. با تجزیه و تحلیل داده­ها میزان انتشار آلاینده­های  NH3 ، NOX، N2O ناشی از تولید کود نیتروژن ، CO2، CH4 ، SO2 ، N2O ، NOX ناشی­از مصرف سوخت فسیلی برای تولید یک تن کلم به ترتیب550/1،011/0، 5-10×004/3،482/4، 0003/0، 3-10×64/6، 234/0 و 036/0کیلوگرم بدست آمد.  NH3 و CO2 بیشترین میزان انتشار آلاینده­ها را از مصرف کودنیتروژن و سوخت فسیلی داشتند (جدول4و شکل2). شاخص نهایی گروه­های تاثیر شامل گرمایش جهانی، اسیدیته، تخلیه منابع آبی ، فسیلی، فسفات و پتاس بترتیب معادل 0011/0، 010/0،  0021/0، 002/0،  1175/0 و 0093/0 محاسبه شدند(جدول5 و شکل 3). شاخص زیست­محیطی(Ecox) و تخلیه منابع (RDI) بترتیب 0111/0 و 1309/0 بودند(جدول6 و شکل 4). گروه­های تاثیراسیدیته و منابع تخلیه فسفات بترتیب بیشترین پتانسیل آسیب به محیط­زیست را درقالب گروه­های تاثیر زیست­محیطی و تخلیه منابع داشتند. ایریارت و همکاران (2010) بررسی تأثیرات زیست­محیطی نظام تولید آفتابگردان و کلزا بیان داشتند که بالاترین تأثیرات زیست محیطی برای گروه­های تأثیر گرمایش جهانی و مغذی شدن حاصل شد. آنها دلیل این امر را به مصرف بیش از حد کودهای شیمیایی برای افزایش تولید این محصولات زراعی نسبت دادند. فلاح پور و همکاران(2012), معتقدند که مصرف مقادیر زیاد کود نیتروژن منجر به افزایش عملکرد محصول نمی­شود، و عواقب زیست­محیطی جدی را درتولید محصول به دنبال خواهد داشت. در تحقیقی در مصرف 144 کیلوگرم نیتروژن در هکتار، ابتدا تغییر کاربری زمین و سپس اسیدیته و مغذی شدن  از مهم­ترین تأثیرات زیست­محیطی گزارش شدند(برنتراپ و همکاران  2004 الف). درمطالعه­ی مشابهی نیکخواه و همکاران (2014) مصرف­ نسبتاً زیاد سوخت­های فسیلی برای تولید بادام زمینی در استان گیلان را به وجود ماشین­های فرسوده و با عمر نسبتاً زیاد نسبت دادند. این در حالی است که علاوه بر وجود ماشین­های فرسوده برای تولید پنبه در استان گلستان، تعداد عملیات نسبتاً زیاد آماده سازی زمین برای کشت پنبه نیز منجر به مصرف زیاد سوخت­های فسیلی شده است. بر این اساس، به نظر می­رسد اجرای عملیات خاک ورزی حفاظتی و بی خاک ورزی به کاهش عواقب زیست­محیطی تولید پنبه در استان گلستان می­انجامد. برنتراپ و همکاران (برنتراپ و همکاران 2004الف) دریافتند که میزان انتشار NH3 وابسته به میزان مصرف کود نیتروژن است؛ به طوری که با افزایش مصرف نیتروژن، میزان انتشار این گاز به محیط نیز افزایش یافت. این محققان همچنین اظعار داشتند که پتانسیل آزادسازی NH3 همبستگی قوی با مصرف کودهای شیمیایی نیتروژنه دارد. مصرف سوخت­های فسیلی و اعمال خاکورزی­های فشرده در بوم نظام های کشاورزی از دیگر عوامل اصلی انتشار CO2 به اتمسفرمحسوب می­شوند(مودری و همکاران 2013). سهل و پوتین (2013) اظهار داشتند که مهمترین راهکار برای کاهش تخفیف اثرات زیست محیطی در راستای کاهش غلظت گازهای گلخانه­ای، مدیریت عناصرغذایی و سموم شیمیایی است.

 

 

 

 

 

جدول 4- خروجی های تولید یک تن کلم

ترکیبات انتشار یافته

میزان انتشار (kg. t-1)

منبع انتشار

NH3

550/1

اوره

N2O

5-10×004/3

گازوئیل

NOX

011/0

اوره

CO2

484/4

گازوئیل

CH4

0003/0

گازوئیل

SO2

3- 10 ×64/6

گازوئیل

 

N2O

234/0

اوره

NOX

036/0

گازوئیل

 

 

 

جدول5- نتایج ارزیابی اثرات

 

شاخص نهایی

شاخص نرمال سازی

شاخص طبقه بندی

گروه تاثیر

0011/0

0011/0

979/8

گرمایش جهانی

010/0

077/0

33/4

اسیدیته

0021/0

002/0

15/71

تخلیه منابع فسیلی

002/0

01/0

48/6

تخلیه منابع ابی

1175/0

098/0

75/0

تخلیه منابع فسفات

0093/0

031/0

25/0

تخلیه منابع پتاس

 

 

جدول 6- تفسیر اثرات

 

شاخص زیست محیطی) بوم شناخت)

0111/0

شاخص تخلیه منابع

1309/0

 

 

                                   (الف)                                                      (ب)

شکل2- سهم انتشار آلاینده­ها برای گروه­های­ تاثیر الف) گرمایش جهانی ،ب) اسیدیته به ازای یک واحد عملکردی

 درتولیدکلم در دزفول

شکل3-شاخص نهایی اثرات زیست محیطی در تولید یک تن کلم در شهرستان دزفول

شکل 4-تفسیر اثرات یک تن کلم در شهرستان دزفول

 

 

نتیجه گیری

      بدین ترتیب، بنظر می­رسد که بتوان با مدیریت نظام زراعی تولید انواع کلم  برمبنای بهره گیری از اصول کم نهاده و اکولوژیک برای کاهش این اثرات زیست­محیطی بهره جست. ازجمله روش­های موثر در این زمینه می­توان روش مدیریت مصرف بهینه کودهای شیمیایی بویژه کود نیتروژن و فسفات و جایگزینی آن با انواع کودهای آلی­، کاهش عملیات خاکورزی و همچنین کاربرد کودهای زیستی می­تواند به کاهش اثرات منفی زیست­محیطی تولید انواع کلم کمک کند. و بایستی توجه گردد که بوم نظام­های زراعی با عملکرد بالا الزاما در تضاد با مشکلات زیست­محیطی نیستند، ولی مصرف بیش از حد کودهای نیتروژنه با افزایش تلفات نیتروژن به فرم­های مختلف و کاهش کارایی مصرف آن، افزایش بروز آلودگی­های زیست­محیطی را موجب می­شود. از آنجایی که محاسبه LCA  می­تواند سهم بسزایی در توزیع اثرات زیست­محیطی محصولات مختلف زراعی ایفا کند، لذا مطالعه این شاخص اکولوژیکی را بایستی به عنوان راهکاری برای ارزیابی بوم نظام­های زراعی مدنظر قرار داد. بنابراین، از آنجا که بالاترین اثرات زیست­محیطی نظام تولید انواع کلم برای گروه های تاثیر اسیدیته و فسفات حاصل شد، بایستی از راهکارهای اکولوژیک نظیر مصرف انواع کودهای آلی و بقایای گیاهی، کاهش عملیات خاکورزی، کاهش مصرف نهاده­های شیمیایی به ویژه کودهای نیتروژن و فسفات، وارد کردن گیاهان تثبیت کننده نیتروژن در تناوب زراعی و کشت مخلوط بهره گیری شود. به طور کلی اثرات زیست­محیطی فرآیندهای کشاورزی کارهای تحقیقاتی کمی صورت گرفته است، بررسی نشانگر آن است که اغلب کشاورزان در شهرستان دزفول، از مقدار مصرف بهینه کودهای شیمیایی بی اطلاع اند. بنابراین، اجرای برنامه­های آموزشی ترویجی مناسب، به منظور اطلاع رسانی در زمینه اهمیت آزمایش خاک و نیازهای کودی محصولات کلم، تاثیر چشمگیری بر کاهش خطرات زیست­محیطی این محصولات پرطرفدار خواهد داشت.

 

سپاسگزاری

     تیم مطالعاتی نهایت سپاس و قدردانی خود را از مسئولین ومهندسین محترم اداره جهادکشاورزی شهرستان دزفول و زارعین عزیز شهرستان دزفول که در این مطالعه ما را یاری کردند ابراز می دارد.

Anonymous.­Annual agricultural statistics.­ 2012. ­Ministry of Jihad-e-Agriculture of Iran [Available from. http://www.maj.ir.
  Ashworth AJAM, Taylor DL, Reed FL, Allen PD, Keyser H and Tyle DD. 2014. Environmental impact assessment of regional switchgrass feedstock production comparing nitrogen input scenarios and legume-intercropping systems. Journal of Cleaner Production, 42: 234-241.
  Bergtold JS, Shanoya A, Fewell JE and Williams JR. 2017. Annual bioenergy crops for biofuels production: Farmers contractual preferences for producing sweet sorghum. Energy, 119: 724-731.
Biswas WK, Barton L and Carter D. 2008. Global warming potential of wheat production in Western Australia: A life cycle assessment. Water Environment Journal, 22: 206-216.
Bojacá CR, Wyckhuys KAG and Schrevens E. 2014. Life cycle assessment of Colombian greenhouse tomato production based on farmer-level survey data. Journal of Cleaner Production. 69: 26-33.
Brentrup F, Küsters J,  Lammel J and  Kuhlmann H .2000. Methods to estimate on-field nitrogen emissions from crop production as an input to LCA studies in the agricultural sector. The International Journal of Life Cycle Assessment, 5(6): 349-357.
Brentrup F, Kusters J, Kuhlmann H and Lammel J. 2001. Application of the life cycle assessment methodology to agricultural production: an example of sugar beet production with different forms of nitrogen fertilisers. European Journal of Agronomy, 14:221-233.
Brentrup F, Kusters J, Kuhlmann H and Lammel J. 2004a. Environmental impacts assessment of agricultural production systems using the life cycle assessment methodology I. Theorical concept of a LCA method tailored to crop production. European Journal of Agronomy, 20:247-264.
Brentrup F, Kusters J, Lammel J, Barraclough P and Kuhlmann H. 2004b. Environmental impacts assessment of agricultural production systems using the life cycle assessment (LCA) methodology, II. The application to N fertilizer use in winter wheat production systems. European Journal of Agronomy, 20: 265-279.
Canals L, Burnip GM and Cowell SJ. 2006. Evaluation of the environmental impacts of apple production using Life Cycle Assessment (LCA): Case study in New Zealand. Agriculture. Ecosystems & Environment, 114: 226-238.
Dehghani H .2007.Guide to Air Quality, Principles of Meteorology and Air Pollution, Publications of Ghashie. Tehran Iran. 402 Pp. (In Persian).
Eckert H, Breitschuh G and Sauerbeck D. 1999. Kriterien einer umweltverträglichen Land bewirtschaftung (KUL)-ein Verfahren zur ökologischen Bewertung von Landwirtschaftsbetrieben (Criteria of Environmentally friendly land use (KUL)-a method for the environmental evaluation of farms). Agriculture Biotechnology Research, 52: 57-76. (In German).
Erdal G, Esengün K, Erdal H and Gündüz O. 2007. Energy use and economical analysis of sugar beet production in Tokat province of Turkey. Energy, 52: 57-76.
Finkbeiner M, Inaba A, Tan  RBH, Christiansen  K and Klüppel  HJ. 2006. The new international standards for life cycle assessment: ISO 14040 and ISO14044. Int J. Life Cycle Assessment, 11(2): 80-85.
Firouzi S, Nikkhah A, Khojastehpour M  and Holden N. 2016. Energy use efficiency. GHG emissions and carbon efficiency of paddy rice production in Iran. Energy Equipment and System, 4(2): 169-176. (In Persian).
Fallahpour F, Aminghafouri A, Ghalegolab Behbahani  A and Bannayan  M. 2012. The environmental impact assessment of wheat and barley production by using life cycle assessment (LCA) Methodology . Environment. Development and Sustainability, 14: 979-992. (In Persian).
Hamzei  j, Babaei  M, Khorramdel  S.2015. Effects of different irrigation regimes on fruit production, oil quality, water use efficiency and agronomic nitrogen use efficiency of pumpkin. Agroecology, 7(1): 99-108. (In Persian).
Iriarte A, Rieradevall J and Gabarrell X. 2010. Life cycle assessment of sunflower and rapeseed as energy crops under Chilean conditions. Journal of Cleaner Production, 18(4): 336-345.
Kazemizadeh M, Hooshmand A, Naseri A, Golabi M and  Meskarbashee M. 2019. Study of Life Cycle Assessment in Corn Production Under Two Spring and Autumn Cultivars (Case Study of Khuzestan . Natural Environment, Natural Resources of Iran, 72 (4): 414-431. (In Persian).
Khojastehpour M, Nikkhah A and Hashemabadi D. 2015a. A Comparative study of energy use and greenhouse gas emissions of canola production. International Journal of Agricultural Management and Development, 5(1): 51-58. (In Persian).
Khojastehpour M, Taheri-Rad A and Nikkhah A. 2015b. Life cycle assessment of cotton production in Golestan province based on the production of biomass, energy and net income. Iranian Journal of Biosystems Engineering, 46(2): 95-104. (In Persian).
Khorramdel S. 2012. Evaluation of the potential of carbon sequestration and Life Cycle Assessment (LCA) approach in different management systems for corn. PhD Thesis. College of Agriculture. Ferdowsi University of Mashhad. (In Persian).
Khorramdel S, Rezvani Moghaddam R and Amin Ghafori A. 2014. Evaluation of environmental impacts for wheat agroecosystems of Iran by using life cycle assessment methodology. Cereal Research, (in Persian).
Khorramdel S, Nassiri Mahallati M, Latifi H and Farzaneh Belgerdi MR. 2020. Comparison between energy. environmental and economical indicators of irrigated wheat and saffron agroecosystems in Khorasan-e Razavi Province . Journal of Saffron Research (bi-quarterly), 8(1): 29-54.
Khoshnevisan B, Rafiee S, Omid M, Yousefi M and Movahedi M. 2013a. Modeling of energy consumption and GHG (greenhouse gas) emissions in wheat production in Esfahan province of Iran using artificial neural networks. Energy, 52: 333-338. (In Persian).
Mengel  K and Kirby E.1978. Principle of Plant Nutrition. International Potosh Institute. Berne. p. 150-159.
Mohammadi A. Tabatabaeefar A. Shahin  S. Rafiee S and Keyhani  A.2008. Energy use and economical analysis of potato production in Iran a case study: Ardabil province. Energy Conversion and Management, 49: 3566-3570. (In Persian).
Mohammadi A, Rafiee S, Mohtasebi  SS and Rafiee H. 2010. Energy inputs – yield relationship and cost analysis of kiwifruit production in Iran. Renewable Energy, 35: 1071-1075. (In Persian).
Mohammadi AS, Rafiee A, Jafari T, Dalgaard  MT, Knudsen A, Keyhani SH, Mousavi-Avval and Hermansen J E  .2013. Potential greenhouse gas emission reductions in soybean farming: a combined use of life cycle assessment and data envelopment analysis. Journal of Cleaner Production, 54: 89-100. (In Persian).
Mohammadi K and Sohrabi Y. 2014. Effects of integrated methods of fertilization on soil nitrogen, phosphorus, biological properties and canola traits. Iranian Journal of Soil Research, 28(1): 27-38. (In Persian).
Moudrý J, Jelínková Z, Plch R, Moudrý J, Konvalina P and Hyšpler R. 2013. The emissions of greenhouse gases produced during growing and processing of wheat products in the  Czech Republic. Journal of Food. Agriculture and Environment, 11(1): 1133-1136.
Nemecek TH, Heil A, Gaillard G, Garcia J. 2001. SALCA. Swiss Agricultural Life Cycle Assessment Database. Umweltinventare ur die Landwirtschaft. Unpublished Internal Document. Version 021. Agroscope FAL Reckenholz. Zurich, Switzerland.
Nikkhah A, Emadi B, Shabanian F and Hamzeh-Kalkenari H. 2014. .Energy sensitivity analysis and greenhouse gas emissions for tea production in Guilan province. Iran. Agroecology, 6(3).(In Persian(.
Nikkhah A, Khojastehpour M, Emadi B, Taheri-Rad A and Khorramdel S. 2015a. Environmental impacts of peanut production system using life cycle assessment methodology. Journal of Cleaner Production, 92: 84-90.
Nikkhah A, Emadi B, Shabanian F and Hamzeh-Kalkenari H. 2015b. Energy Sensitivity Analysis and Greenhouse Gas Emissions for Tea Production in Guilan Province. Iran. Agroecology, 6(3): 622-33. (In Persian).
Ozkan B, Akcaoz H and Fert C. 2004. Energy input–output analysis in Turkish agriculture. Renewable Energy, 29: 39-51.
Pishgar-Komleh SH, Sefeedpari P, Ghahderijani M. 2012. Exploring energy consumption and CO2 emission of cotton production in Iran. Journal of Renewable and Sustainable Energy, 4: 033114-033115.
Rahimizadeh M, Madani H, Rezadoust S, Mehraban A and Marjani A.­ 2007. Analysis of energy in agroecosystems and methods of increasing energy efficiency. In: The 6th National Energy Congress. 12-13. (In Persian).
Roy P, Shimizu N and Kimura T. 2009. Life cycle inventory analysis of rice produced by local processes. JSAM. 67(1): 61-67.
Sahle A and Potting J. 2013. Environmental life cycle assessment of Ethiopian rose cultivation. Science of the Total Environment, 443: 163-172.
Snyder CS, Bruulsema TW, Jensen TL  and Fixen PE. 2009. Review of greenhouse gas emissions from crop production systems and fertilizer management effects. Agriculture, Ecosystems & Environment, 133(3-4): 247-266.
Soltani A, Rajabi MH, Zeinali E and Soltani E. 2013. Energy inputs and greenhouse gases emissions in wheat production in Gorgan. Iran. Energy, 50: 54-61. (In Persian).
Soltanali H, Emadi B, Rohani A, Khojastehpour M and Nikkhah A. 2015. Life Cycle Assessment Modeling of Milk Production in Iran. 2015. Information Processing in Agriculture, 5(1): 51-58. (In Persian).
Taheri-Rad A, Nikkhah A,  Khojastehpour M and  Nourozieh S. 2015. Assessing GHG emissions, and energy and economic analysis of cotton production in the Golestan province. Journal of Agricultural Machinery, 5(2): 428-445. (In Persian(.
Soni P, Sinha R and Perret SR. 2018. Energy use and efficiency in selected rice-based cropping systems of the Middle-Indo Gangetic Plains in India. Energy Report, 554-564.
Tzilivakis J, Warner DJ, May M, Lewis KA and Jaggard K. 2005. An assessment of the energy inputs and greenhouse gas emissions in sugar beet (Beta vulgaris) production in the UK. Agricultural Systems, 85(2): 101-119.
Wiser R, Millstein D, Mai T, Macknick J, Carpenter A, Cohen S, Cole W, Frew B and Heath G. 2016. The environmental and public health benefits of achieving high penetrations of solar energy in the United States. Energy, 113: 472-486.
Yuan S, Peng S, Wang D and Man J. 2018. Evaluation of the energy budget and energy use efficiency in wheat production under various crop management practices in China. Energy, 160: 184-191.