ارزیابی چرخه زندگی برای محصولات عمده کشاورزی و سامانه‌های مختلف آبیاری در اطراف دریاچه ارومیه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران

2 دانشیار گروه مهندسی آبیاری و آبادانی دانشکده کشاوزی دانشگاه تهران

3 دانشیار ، موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی‌، سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

4 دانشیار گروه مهندسی ماشین های کشاورزی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران

چکیده

در سال‌های اخیر افزایش جمعیت و تقاضای مواد غذایی منجر به استفاده بیشتر از منابع آب، سوخت‌های فسیلی و نهاده‌های شیمیایی در کشاورزی شده است و به دنبال آن مسائل زیست‌محیطی زیادی را ایجاد نمود. در این پژوهش، میزان بارهای محیطی و تأثیرات زیست‌محیطی کشاورزی در حوضه دریاچه ارومیه به وسیله ارزیابی چرخه زندگی محصولات مختلف (گندم، چغندرقند، گوجه‌فرنگی و ذرت) تعیین شد. این تحقیق روی 17 مزرعه در نقاط مختلف اطراف دریاچه ارومیه انجام شد که انتخاب مزارع به نحوی بوده که معرف محصولات غالب کشت منطقه و همچنین سامانه‌های آبیاری مورد استفاده در منطقه باشند. داده‌های مورد استفاده در این تحقیق به روش‌های اندازه‌گیری میدانی، پرسشنامه، مصاحبه با کشاورزان و کارشناسان و استفاده از پایگاه داده اکواینوینت جمع‌آوری و ارزیابی داده‌ها مبتنی بر محاسبات ارزیابی چرخه زندگی و توسط نرم‌افزار سیماپرو صورت گرفت. نتایج نشان داد در مجموع بیشترین سهم در مصرف انرژی برای مصارف سوخت دیزل و نیتروژن بود و سامانه آبیاری سطحی مصرف انرژی بیشتری نسبت آبیاری تحت‌فشار داشتند. در بین مزارع موردمطالعه، به‌طور متوسط آبیاری کرتی و نواری پایین‌ترین مقدار بهره‌وری انرژی (53/0 کیلوگرم بر مگا ژول) و آبیاری قطره‌ای بالاترین مقدار (2/1 کیلوگرم بر مگا ژول) را به خود اختصاص دادند. همچنین نتایج نشان داد که در تمام مزارع سهم انرژی تجدیدناپذیر (76 درصد) از انرژی تجدیدپذیر (24 درصد) بیشتر بود. انتشار مستقیم از مزارع بیشترین تأثیر بر تخریب محیط‌زیست را داشت.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Life cycle assessment for major agricultural crops and different irrigation systems around Lake Urmia

نویسندگان [English]

  • Taha Maarefi 1
  • Hamed Ebrahimian 2
  • Hossein Dehghanisanij 3
  • Mohammad Sharifi 4
  • Reza Delbaz 1
1 Graduate student, Dept. of Irrigation and Reclamation Eng., University College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, P. O. Box 4111, Karaj, Iran 31587-77871.
2 Associate professor, Department of Irrigation and Reclamation Eng., College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran.
3 Associate Professor, Agricultural Engineering Research Institute, Agricultural Research Education and Extension Organization, Karaj, Alborz, Iran
4 Associate professor, Department of Agricultural Machinery Engineering, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
چکیده [English]

In recent years, increasing population and food demand has led to greater use of water resources, fossil fuels (mechanization development) and chemical inputs in agriculture, and consequently has many environmental problems. In this study, the amount of environmental loads and environmental impacts of agriculture in the Urmia Lake basin was determined by assessing the life cycle of different major crops (wheat, sugar beet, tomato and corn). This research was conducted on 17 farms in different parts around Lake Urmia. The fields were selected in such a way that they represent the dominant crops of the region as well as the irrigation systems used in the region. Data used in this study were collected through field measurement methods, questionnaires, interviews with farmers and experts and using the Ecoinvent database. Data evaluation was based on life cycle assessment analysis and was done by SimaPro software. The results showed that in general, the largest share in energy consumption was for diesel and nitrogen fuel consumption, and farms with surface irrigation system had higher energy consumption than pressurized irrigation farms. Among the studied farms, both of basin and furrow irrigation methods achieved the lowest energy productivity (0.53 kg/MJ) while drip irrigation resulted in the highest (1.2 kg/MJ). The results also showed that in all farms the share of non-renewable energy (76%) was higher than of renewable energy (24%). Direct release from farms had the greatest impact on environmental degradation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Simapro
  • Energy
  • Environment
  • Surface irrigation
  • Drip irrigation

مراجع

ابراهیمی، ا. و ابراهیمی، ل. 1400. ارزیابی چرخه حیات (LCA) در تولید محصولات کشاورزی، مطالعه موردی: سیب و انگور. فصلنامه علوم محیطی. (1)20.
اکبری ع.، مسکین فام، م. و شایگان، ج. 1385. کاربرد ارزیابی چرخه عمر در مدیریت زیست‌محیطی صنایع قطعه سازی خودرو. اولین همایش تخصصی مهندسی محیط‌زیست. تهران.
زاهدی م.، عشقی­زاده.، ح ر. و مندنی ف. 1394. کارایی انرژی و بهره­وری در نظام­های تولید سیب­زمینی و چغندرقند استان اصفهان. نشریه تولید و فراوری محصولات کشاورزی زراعی و باغی. سال پنجم، شماره 17.
خوشنویسان.، ب. 1392. مدل‌سازی و بهینه‌سازی میزان انتشار آلایندگی و انرژی مصرفی درکشت چند محصول (سیب‌زمینی،گندم، خیار گلخانه‌ای، گوجه‌فرنگی گلخانه‌ای) در شهرستان فریدون‌شهر در استان اصفهان. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیزاسیون کشاورزی، دانشگاه تهران.
سلطانی ا.، بذرگر، ا ب.، کوچکی ع.، زینلی ا.، قائمی ع. و حجارپور، ا. 1394. ارزیابی چرخه ­زندگی (LCA) تولید چغندر در سیستم­های مختلف خراسان. نشریه تولید گیاهان زراعی. (1)8: 1، 62-43.
سیاوشی م.، دستان س. 1398. ارزیابی چرخه ­زندگی تولید گندم آبی تحت اثر مقادیر و تقسیط نیتروژن در منطقه بوشهر. نشریه اکوفیزیولوژی گیاهان زراعی.(3)13: 484-461.
شعبان زاده م.، اسفنجاری کناری، ر. و رضایی، ا. 1395. بررسی الگوی مصرف انرژی محصول گوجه­فرنگی در استان خراسان رضوی. نشریه ماشین­های کشاورزی. (2)6: 536-524.
قدوسی م.، دلاور م.، و مرید، س. 1393 .اثر تغییرات کاربری اراضی بر هیدرولوژی حوضه آبریز آجی­چای و ورودی آن به دریاچه ارومیه. فصلنامه تحقیقات آب‌وخاک ایران. (2)45: 133 -123.
علیزاده اوصالو، ع. و کی نژاد، م. 1387. چرخه حیات فرایندها و کاربرد آن در ارزیابی اثرات زیست‌محیطی صنایع پتروشیمی. چهارمین کنگره ملی مهندسی عمران. تهران.
غلامرضایی ح.، خیرعلی‌پور ک. و رفیعی، ش. 1400. ارزیابی شاخص‌های انرژی و زیست‌محیطی در تولید شکر از چغندرقند. فصلنامه مطالعات علوم محیط‌زیست. (2)6: 3548-3540.
غلامی، ز.، ابراهیمیان، ح. و نوری، ح. 1394. بررسی بهره‌وری انرژی-آب و بهره‌وری اقتصادی انرژی در سامانه‌های آبیاری بارانی و سطحی در شرایط بهره‌برداری از آب زیرزمینی (مطالعه موردی: دشت قزوین). مجله تحقیقات مهندسی کشاورزی. 16(3): 44-31.
میرحاجی ح.، خجسته­پور م.، عباسپورفرد، م ح. و مهدوی شهری، س م. 1391. ارزیابی اثرات زیست­محیطی تولید چغندرقند (Beta vulgaris L.) با روش ارزیابی چرخه ­زندگی (مطالعه موردی: مزارع استان خراسان جنوبی). نشریه بوم­شناسی کشاورزی. (2)4: 120-112.
Al-Ansari T., Korre, A., Nie, Z. and Shah N. 2015. Development of a life cycle assessment tool for the assessment of food production systems within the energy, water and food nexus. Sustainable production and consumption. 2: 52-66.
Brentrup, F., Küsters, J., Kuhlmann, H., and Lammel, J. 2004. Environmental impact assessment of agricultural production systems using the life cycle assessment methodology: I. Theoretical concept of a LCA method tailored to crop production. European Journal of Agronomy 20: 247-264.
Bosona, T. and Gebresenbet, G. 2018. Life cycle analysis of organic tomato production and supply in Sweden. Journal of Cleaner Production. 196: 635-643.
Canakci M., Topakci M., Akinci I., and Ozmerzi A. 2005. Energy use pattern of some field crops and vegetable production: Case study for Antalya Region, Turkey. Energy Conversion and Management. 46: 655–666
Devasenapathy P., Senthilkumar G Shanmugam P. 2009. Energy management in crop production. Indian Journal of Agronomy. 54: 80–89.
Ekvall, T. 1999. Key methodological issues for life cycle inventory analysis of paper recycling. Journal of Cleaner Production 7: 281-294.
Erdal G., Esengün K., Erdal H., Gündüz O. 2007. Energy use and economical analysis of sugar beet production in Tokat province of Turkey. Energy 32: 35-41.
Esengun K., Erdal G., Gunduz O., and Erdal H. 2007. An economic analysis and energy use in staketomato production in tokat province of Turkey. Renewable energy 32: 1873-1881.
Guinée J., Gorree M., Heijungs R., Huppes G., Kleijn R., Udo de Haes H., Van der Voet, E., Wrisberg, M. 2002. Life Cycle Assessment. An operational guide to ISO standards. Volume 1, 2, 3. Centre of Environmental Science, Leiden University (CML), the Netherlands.
Harding, K.G., Dennis, J.S., von Blottnitz, H. &, Harrison, S.T.L. (2008). A life-cycle comparison
between inorganic and biological catalysis for the production of biodiesel. Journal of Cleaner Production 16, 1368-1378.
Hart, A., Clift, R., Riddlestone, S. & Buntin, J. (2005). Use of Life Cycle Assessment to Develop Industrial Ecologies—A Case Study: Graphics.
Hauschild, M.Z. and Wenzel, H. 1998. Environmental assessment of products, Volume 2: Scientific background.
Heijungs, R., Guinée, J.B., Huppes, G., Lankreijer, R.M., Udo de Haes, H.A., Wegener Sleeswijk, A., Ansems, A.M.M., Eggels, P.G., Duin, R.V. and De Goede, H.P. 1992. Environmental life cycle assessment of products: guide and backgrounds (part 1).
Hiloidhari, M., Banerjee, R. and Rao, A.B. 2021. Life cycle assessment of sugar and electricity production under different sugarcane cultivation and cogeneration scenarios in India. Journal of Cleaner Production. 290: 125170.
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: 336–345.
IPCC. 2006. guidelines for national greenhouse gas inventories, prepared by the National Greenhouse Gas Inventories Programme. Hayama, Japan: IGES.
Kitani O. 1999. Energy and biomass engineering, CIGR handbook of agricultural engineering. ASAE Publications, St Joseph, MI.
Ozkan B., Akcaoz H. and Fert C. 2004a. Energy input–output analysis in Turkish agriculture. Renewable Energy. 29: 39-51.
Pishgar-Komleh S. H., Sefeedpari P and Rafiee S. 2011. Energy and economic analysis of rice production under different farm levels in Guilan province of Iran. Energy. 36: 5824-5831.
Pishgar-Komleh S. H., Sefeedpari P and Rafiee S. 2011. Energy and economic analysis of rice production under different farm levels in Guilan province of Iran. Energy. 36, 5824-5831.
PRé Consultants. 2019. SimaPro 9 Database Manual. http://www.pre-sustainability.com/simapro-lca-software.
Mohammadi A., Rafiee S., Mohtasebi S.S., Rafiee H. 2010. Energy inputs- yield relationship and cost analysis of kiwifruit production in Iran. Renewable Energy. 35: 1071-1075.
Mousavi-Avval. S.H., Rafiee S., Jafari A. and Mohammadi, A. 2011. Improving energy use e
fficiency of canola production using data envelopment analysis (DEA) approach. Energy. 36: 2765-2772.
Nabavi-Pelesaraei A., Abdi R., Rafiee S., Taromi K. 2014. Applying data envelopment analysis approach to improve energy efficiency and reduce greenhouse gas emission of rice production. Engineering in Agriculture, Environment and Food.  7: 155-162.
Nemecek T., Huguenin-Elie O., Dubois D., Gaillard G., Schaller B., Chervet A. 2011. Life cycle assessment of Swiss farming systems: II. Extensive and intensive production. Agricultural Systems. 104, 233-245
Rafiee S., Avval S.H.M. and Mohammadi A. 2010. Modeling and sensitivity analysis of energy inputs for apple production in Iran. Energy.  35: 3301-3306.
Rajaeifar M.A., Akram A., Ghobadian B., Rafiee S. and Heidari M.D. 2014. Energy-economic life cycleassessment (LCA) and greenhouse gas emissions analysis of olive oil production in Iran. Energy. 66: 139-149.
Reineke H., Stockfisch N., Marlander B. 2013. Analysing the energy balances of sugar beet cultivation in commercial farms in Germany. European Journal of Agronomy. 45: 27-38.
Singh H., Mishra D and Nahar N M. 2010. Energy use pattern in production agriculture of typical village in arid zone India-part I. Energy convers management. 43 (16): 2275-2286.
Soni P., Sinha R. and Perret, S.R. 2018 .Energy use and efficiency in selected rice-based cropping systems of the Middle-Indo Gangetic Plains in India. Energy Reports. 4: 554–564.
Starostka-Patyk, M. 2015. New Products Design Decision Making Support by SimaPro Software on the Base of Defective Products Management. Procedia Computer Science. 65: 1066-1074.
نشریه آبیاری و زهکشی ایران
دوره 16، شماره 3 - شماره پیاپی 93
مرداد و شهریور 1401
صفحه 624-638

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار