ارزیابی ردپای محیط‌زیستی تولید ارقام برنج ایرانی تحت اثر مدیریت مصرف NPK
محورهای موضوعی : پژوهش های به زراعیحسن جعفری 1 , حسین عجم نوروزی 2 , محمدرضا داداشی 3 , افشین سلطانی 4
1 - دانشگاه ازاد اسلامی گرگان
2 - دانشگاه آزاد اسلامی گرگان
3 - دانشگاه آزاد اسلامی گرگان
4 - دانشگاه ازاد اسلامی گرگان
کلید واژه: برنج, نیتروژن, انتشار فلزات سنگین, ردپای بوم‌شناختی, پتانسیل گرمایش جهانی,
چکیده مقاله :
این پژوهش با هدف ارزیابی ردپای محیط‌زیستی تولید ارقام برنج ایرانی تحت اثر مدیریت مصرف NPK، در مزرعه‌ای واقع در استان مازندران، شهرستان ساری طی سال¬های 1396 و 1397 اجرا گردید. آزمایش به صورت کرت‌های خرد شده در قالب طرح پایه بلوک‌های کامل تصادفی با چهار تکرار انجام شد. پنج شیوه‌ی مدیریت مصرف مقادیر مختلف کودهای شیمیایی شامل: مصرف 250 کیلوگرم کود شیمیایی نیتروژن + 150 کیلوگرم فسفر + 150 کیلوگرم پتاسیم در هکتار (N250P150K150)؛ مصرف توأم 200 کیلوگرم کود شیمیایی نیتروژن + 100 کیلوگرم فسفر + 100 کیلوگرم پتاسیم در هکتار (N200P100K100)؛ مصرف توأم 150 کیلوگرم کود شیمیایی نیتروژن + 75 کیلوگرم فسفر + 75 کیلوگرم پتاسیم در هکتار (N150P75K75)؛ مصرف توأم 100 کیلوگرم کود شیمیایی نیتروژن + 50 کیلوگرم فسفر + 50 کیلوگرم پتاسیم در هکتار (N100P50K50) و تیمار شاهد یا عدم مصرف کود (N0P0K0) به‌عنوان عامل اصلی و ارقام محلی برنج (سنگ طارم و طارم هاشمی) به‌عنوان عامل فرعی بودند. نتایج نشان داد میانگین مقدار تقاضای انرژی تجمعی و تقاضای اکسرژی تجمعی به‌ترتیب برابر 78/11549 و 08/13443 مگاژول بود که با افزایش مصرف NPK هر دو شاخص رده اثر، روند کاهشی را نشان داد. ردپای بوم‌شناختی برابر 80/1190 متر مربع در سال بوده که انتشار دی‌اکسید کربن بالاترین اثر را بر ردپای بوم‌شناختی نشان داد. میانگین شاخص رده اثر، تخلیه منابع غیر زنده برابر 44/12 کیلوگرم معادل انتیموان (Sb)، اسیدی شدن (15/3 کیلوگرم معادل SO2)، یوتریفیکاسیون (33/2 کیلوگرم معادل PO4)، بدبویی هوا (7295733 مترمکعب هوا)، مسمومیت رسوبات آب‌های شیرین (79/75 کیلوگرم معادل 1,4-DB)، مسمومیت رسوبات دریایی (11/116 کیلوگرم معادل 1,4-DB) بود که تمامی این شاخص‌ها با افزایش مصرف نیتروژن کاهش یافتند. میانگین پتانسیل گرمایش جهانی طی دوره 20 و 500 ساله به‌ترتیب برابر 20/399 و 97/382 کیلوگرم معادل CO2 بود. دو شاخص رده‌اثر مسمومیت انسان و مسمومیت خشکی طی سه دوره 20، 100 و 500 سال با افزایش زمان از 20 به 500 سال معادل 42/0 و 70/14 درصد افزایش نشان دادند. تمامی آلاینده‌های انتشار یافته به و هوا آب با افزایش مقدار NPK روند کاهشی را نشان دادند. انتشار نیترات به خاک، فلزات به خاک و تقاضای اکسیژن شیمیایی با افزایش مقدار NPK کاهش یافتند. با مقایسه گروهی بین مقادیر مختلف مقدار NPK می‌توان بیان کرد علت اصلی تغییرات میزان آلاینده‌ها، بالاتر بودن مقدار خروجی (عملکرد) در مقابل ورودی‌ها بود. بنابراین، کاهش انتشار آلاینده‌ها با افزایش مقدار نیتروژن می‌تواند به‌دلیل افزایش عملکرد باشد. با توجه به یافته‌های این تحقیق، کاربرد تیمار N150P75K75 گزینه مناسب‌تری جهت بهبود تولید ارقام برنج همراه با کاهش میزان مصرف کودهای شیمیایی و متعاقب آن کاهش هزینه‌های کودی و خسارت‌های محیط زیستی است.
The aim of present study was to investigate life cycle assessment of Iranian rice cultivars production affected by NPK chemical fertilizers using management. The experiment was conducted in farms located in Mazandaran province, Sari, during 2017 and 2018. The experiment was performed as split plot in a randomized complete block design with four replications. The different doses of fertilizer treatments at five levels including F1: 250 kg N ha-1 + 150 kg P ha-1 + 150 kg K ha-1 (N250P150K150), F2: 200 kg N ha-1 + 100 kg P ha-1 + 100 kg K ha-1 (N200P100K100), F3: 150 kg N ha-1 + 75 kg P ha-1 + 75 kg K ha-1 (N150P75K75), F4: 100 kg N ha-1 + 50 kg P ha-1 + 50 kg K ha-1 (N100P50K50), and F5: Control or no application of fertilizer treatments (N0P0K0) as main plot and local rice cultivars at two levels of Sang Tarom and Tarom Hashemi were considered as sub-plots. The results showed that an average amount of cumulative energy demand and cumulative exergy demand was 11549.78 and 13443.08 MJ, respectively that with increase of nitrogen consumption, both indices showed a decreasing trend. The average ecological footprint was 1190.80 m2a which CO2 emissions had shown the highest effect on the ecological footprint. The average of the impact categories of abiotic depletion was equals 12.44 kg Sb eq, acidification (3.15 kg SO2 eq), eutrophiction (2.33 kg PO4 eq), malodorous air (7295733 m3 air), freshwater sediment ecotoxicity (75.79 kg 1,4 DB eq), marine sediment ecotoxicity (116.11 kg 1,4 DB eq) that all of which decreased with increasing nitrogen consumption. The average global warming potential (GWP) 20a and GWP 500a were 399.20 and 382.97 kg CO2 eq, respectively. Two indicators of human toxicity and terrestrial ecotoxicity in the three periods of 20, 100 and 500 years shows increasing amounts equal 0.42% and 140.70% during 20a to 500a, respectively. All pollutants released into the air and the water demonstrated a decreasing trend with increasing nitrogen amounts. The emission of nitrate into soil, metals into the soil, and chemical oxygen demand showed a decreasing trend with increasing nitrogen levels. By group comparing between different levels of nitrogen at splitting levels, it can be stated that the main cause of variations in the amount of pollutants was the higher output (yield) compared to inputs. Indeed, nitrogen uptake in four developmental stages has resulted in maximum plant use, resulting in increased yield and emission reduction per unit area. Therefore, reducing the emission of pollutants by increasing nitrogen consumption can be due to increase of yield. According to the findings of this study, the application of N150P75K75 treatment is a better option to improving the yield of rice cultivars along with a decrease in chemical fertilizers and subsequent reduced fertilizers costs and environmental damages.